Calibration of measuring systems

Radiometrische Messgeräte arbeiten nach dem Prinzip der Absorption. Grundsätzlich interagiert jede Materie mit ɣ-Strahlung und hat eine abschwächende Wirkung. Aus Sicht der Prozessmesstechnik zählen dazu nicht nur die zu messenden Medien, sondern auch Behälterstahlwände, jegliche Innenkonstruktion, Isolierung, Gerüst usw..  Eine Werkskalibrierung ist daher nicht möglich. Typischerweise wird das Messsystem unter bekannten Prozessbedingungen kalibriert, z. B. im Fall einer kontinuierlichen Füllstandsmessung bei vollem und leerem Behälter oder für ein Dichtesystem mit mindestens einer bekannten Dichte der Flüssigkeit in der Rohrleitung.

Aber trotz größter Sorgfalt bei der Kalibrierung, liegt häufig ein systematischer Fehler vor, bzw. wird mit ein kalibriert.

Wird ein Stabdetektor zusammen mit einem Punktstrahler verwendet, so ist der Zusammenhang zwischen Zählrate und Füllstand nicht linear (längerer Strahlengang und größere effektive Wandstärken am unteren Ende des Messbereichs, vgl. Abb. 8). Falls das Messgerät nun eine gerade Linie (blau) als Kalibrierung verwendet, führt dies zu einer systematisch reduzierten Genauigkeit des Systems bei bester Reproduzierbarkeit. Mit anderen Worten, das System zeigt immer den gleichen Füllstand bei gleichen Prozessbedingungen an, jedoch mit einer Abweichung vom tatsächlichen Füllstand (rot). Eine Mehrpunkt-Kalibrierung kann verwendet werden, um die Kurve zu linearisieren, den systematischen Fehler zu reduzieren und somit die Genauigkeit der Messung zu verbessern (grün). Dennoch ist häufig die, aufgrund der nicht exakt linearen Messung, reduzierte Genauigkeit vernachlässigbar und die hohe Reproduzierbarkeit der Messung von entscheidender Bedeutung.

Eine korrekte Kalibrierung ist sehr wichtig und es können bei diesem Vorgang viele Fehler gemacht werden.
 

Typische Fehlerquellen sind:

• Kalibrierung unter den falschen Bedingungen: Die Kalibrierung sollte so nah wie möglich an den realen Prozessbedingungen durchgeführt werden. Unterschiedliche Temperaturen, Gasdichten, laufende Rührwerke, Sprühdüsen usw. können die Abschwächung beeinflussen. Liegen während der Kalibrierung andere Bedingungen als während des eigentlichen Prozesses vor, entsteht dadurch ein systematischer Fehler.
• Verwendung einer falschen Referenz: Die Kalibrierung eines Systems mit der Annahme eines leeren Behälters (0% Füllstand), obwohl sich jedoch noch eine Produktmenge im Behälter befindet.
• Bei Dichtemessungen sind Proben zur Bestimmung des Prozesswertes in der Kalibriertabelle nicht repräsentativ für den realen Zustand
• Erfassung der Kalibrierzählraten mit zu kurzer Messzeit – siehe auch Abschnitt „Statistische Fehler“.