Drucksensoren: Definitionen und Begriffe
Genaue Ungenauigkeiten
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Budget oder TEB?
Budget oder TEB?
Die oben beschriebenen Einzelfehler werden in der Regel mit der Angabe von Fehlerwerten (Error Budgets, EB) beschrieben. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Genauigkeit als maximales Fehlerband (TEB, Total Error Band, TEB) zu definieren. Der Einzelfehler (EB) legt die maximale Abweichung des Messergebnisses innerhalb eines Toleranzbereiches fest. Dieser wird von der im Sensor enthaltenen Technik vorgegeben. Im Falle des Fehlerbandes kann fallweise der zulässige Fehler bei den jeweiligen Enden des Bandes mit einem Multiplikator erhöht werden, zum Beispiel ein möglicher Temperaturfehler (Bild 4). Bild 5 zeigt ein Fehlerband um eine ideale Kennlinie. Das Fehlerband wird als Plus-Minus-Wert angegeben (in Bild 5 »Min.« und »Max.«). In den Grenzbereichen kann der Wert größer sein.
Das maximale Fehlerband setzt sich zusammen aus dem Linearitätsfehler, der Temperatur- und Druck-Hysterese, dem Temperaturkoeffizienten der Spanne und dem Temperaturkoeffizienten des Nullpunktes. Aber auch jede andere Kombination von Einzelfehlern ist denkbar. Oft werden Linearität, Hysterese und Abgleichfehler als »Accuracy«, also Genauigkeit, zusammengefasst und die Temperaturfehler separat in Form eines Einzelfehlers definiert. Welche der Fehlerbeschreibungen bei piezoresistiven Drucksensoren herangezogen werden, ist hersteller- und produktabhängig.
In der Vergangenheit gab es ausschließlich Sensoren mit einem analogen Ausgangssignal, die Ausgangsspannung entweder als mV- oder, verstärkt, als V-Signal. In diesem Fall sind die aufgeführten Fehler des Sensors einzeln messbar und auch einzeln verifizierbar. Bei den heute verwendeten Sensoren mit digitaler Signalaufbereitung ist es anders. Meist wird zur Kompensation der Fehler ein Polynom höherer Ordnung verwendet. Dabei werden verschiedene Fehler gleichzeitig mathematisch kompensiert. Das hat zur Folge, dass sich der Restfehler nicht mehr einfach in Einzelfehler zerlegen lässt. Zum Beispiel kann die Linearität eines Sensors eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, welche nur durch die Art der Kompensation entsteht. Teilt man dennoch den Restfehler in Einzelfehler auf, so ist die Summe der Einzelfehler größer als der reale Gesamtfehler. In Summe wird das Produkt dadurch womöglich schlechter dargestellt, als es in Wirklichkeit ist.
Zusammenfassung
Bei piezoresistiven Drucksensoren gibt es unterschiedliche Methoden, um die Genauigkeit des Sensors festzulegen. Sowohl seitens der Hersteller als auch auf Seiten der Anwender kommt es daher oft zu Missverständnissen hinsichtlich der entsprechenden Fehler. Ausschlaggebend für die Festlegung der Genauigkeit eines Produkts ist die im Sensor verwendete Technik. Auch die Wahl des Testequipments, der Testaufwand und das angestrebte Marktsegment, wie industrielle Anwendungen, der Automotivbereich, der Medizinbereich, etc. sind entscheidend. Beim Vergleich mehrerer Produkte unterschiedlicher Hersteller muss in Erfahrung gebracht werden, mit welcher Methode der jeweilige Hersteller die Genauigkeit des Produktes bestimmt hat, um anschließend den Sensor zu finden, der den Anforderungen der Anwendung entspricht. (vw)
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