Vergleich der Messverfahren
<bibimport /> Autor: Hans-Jürgen Schwarz
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Abstract[Bearbeiten]
Ein Kriterium für die Brauchbarkeit eines Sensors ist neben der Genauigkeit des Messwertes sein Zeitverhalten und seine Übergangsfunktion.
Das Zeitverhalten für die meisten Sensoren wird in erster Linie durch die Wassermenge bestimmt, die er zur Gleichgewichtseinstellung benötigt, und von der Zeit, in welcher diese Wassermenge in den Fühler hinein diffundiert. Da diese Wassermenge von der umgebenden Luft bereitgestellt bzw. abgeführt werden muss, spielt auch die Luftmenge, von welcher der Sensor angeströmt wird, ein Rolle.
Weil die Diffusionsgeschwindigkeit eine Funktion der Temperatur ist, wird ein Sensor mit abnehmender Temperatur immer langsamer reagieren. Für Fühler nach anderen Messprinzipien, wie der Taupunktspiegel, gelten andere Faktoren.
Filter erschweren den Gasaustausch zusätzlich. Bei einer Filtergröße unter 5 - 8 µm findet kein direkter Gasaustausch mehr statt, sondern nur noch Gasdiffusion.
In der Tabelle sind die verschiedenen Messprinzipen überblickartig bewertet und Kriterien zum Einsatzbereich gegenübergestellt.
Tabelle: Vergleich der verschiedenen Feuchtemessverfahren (nach Weber 1995)
| Name | Messprinzip | Eigenschaften | Messbereich | T-Bereich | ||
| Taupunkt-spiegel | Betauung eines gekühlten Spiegels | a | g | + sehr genau - Preis, Verschmutzung |
-40 - +50 °C Taupunkt |
0 - 40 °C |
| kapazitiv (Al-Oxid) |
Kapazitätsänderung | a | g,l | + klein, preiswert, schnell - Drift, chem. empfindlich, Kalibrierung |
-100 - +60 °C Taupunkt |
0 - 70 °C |
| LiCl | Gleichgewichtstemperatur von LiCl | a | g | + robust, fettunempfindlich - Dauerbetrieb erforderlich |
12 - 100% rF | -10 - 50 °C |
| Infrarot | Absorption von Infrarotlicht | a | g,l,s | + Feststoffe, berührungslos - Installation, Preis |
0 - 30% Wassergehalt |
- |
| Mikrowellen | Absorption von Mikrowellen | a | g,l,s | + Feststoffe, berührungslos - Installation, Preis |
1 - 1000 g/m² | - |
| Leitfähigkeit | Messung der elektrischen Leitfähigkeit | a | s | + Feststoffe (Holz, Beton), Handgerät - Genauigkeit |
6 - 100% Wassergehalt |
- |
| Psychrometer | Temperaturunterschied feucht / trocken | r | g | + robust - nicht wartungsfrei |
0 - 100% rF | 0 - 50 °C |
| Hygrometer | Längenänderung von Haar oder Kunststoff | r | g | + direkte Anzeige, abspülbar - Genauigkeit, staubempfindlich |
0 - 100% rF | -30 - 110 °C |
| kapazitiv | Kapazitätsänderung von Polymeren | r | g | + Preiswert, klein, schnell - Drift, chem. empfindl., Kalibrierung |
0 - 100%rF | -40 - 180 °C |
| elektrolytisch | Stromfluss durch Phosphoroxid | a | g | + keine Kalibrierung, ppm Bereich - Durchflussmenge, Messbereich |
5 - 1000 ppm | 0 - 40 °C |
| resistiv | Widerstand einer hygrokopischen Schicht | r | g | + Preis, großer Messeffekt, Hysterese - Betauung, Temperatureinfluss |
30 - 90% rF | 10 - 40 °C |
a - absolut, r - relativ, g - in Gas, l - in Flüssigkeiten, s - in Feststoffen
Die Übergangsfunktion charakterisiert das Zeitverhalten eines Sensors und gibt z.B. eine t50-Zeit an, in welcher 50% des Endwertes erreicht werden. Auch die Angabe eines t90-Zeit zum Erreichen von 90% des Endwertes ist üblich (siehe Tabelle).
Tabelle: Zeitverhalten verschiedener Messverfahren (nach Weber 1995)
| Typ | T50-Zeit | Sprungintervall |
| resistiv | < 60 s | 30 / 80 % rF |
| kapazitiv | < 5 min | 30 / 80 % rF |
| LiCl | < 5 min | -1 / 10 °C TP |
| Taupunktspiegel | < 60 s | -20 / 0 °C TP |
| elektrolytisch | < 30 min | 0 / 100 ppm |
| Faser | < 10 min | 10 / 90 % rF |