Vergleich der Messverfahren

<bibimport /> Autor: Hans-Jürgen Schwarz

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Abstract

Ein Kriterium für die Brauchbarkeit eines Sen¬sors 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 Wasser¬menge von der umgebenden Luft bereitgestellt bzw. abgeführt werden muss, spielt auch die Luftmenge, von welcher der Sensor angeströmt wird, ein Rolle.

Weil die Diffusionsgeschwindig¬keit 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 35 sind die verschiedenen Mess¬prinzipen überblickartig bewertet und Kriterien zum Einsatzbereich gegenübergestellt.

Tabelle: Vergleich der verschiedenen Feuchtemessver¬fahren (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 Infrarot¬licht	a	g,l,s	+ Feststoffe, berührungslos - Installation, Preis	0 - 30% Wassergehalt	-
Mikrowellen	Absorption von Mikro¬wellen	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 Phos¬phoroxid	a	g	+ keine Kalibrierung, ppm Bereich - Durchflussmenge, Messbereich	5 - 1000 ppm	0 - 40 °C
resistiv	Widerstand einer hygro¬skopischen 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 Zeit¬verhalten eines Sensors und gibt z.B. eine t₅₀-Zeit an, in welcher 50% des Endwertes erreicht wer¬den. Auch die Angabe eines t₉₀-Zeit zum Errei¬chen von 90% des Endwertes ist üblich (siehe Tab. 36).

Tabelle 1: Zeitverhalten verschiedener Messverfahren (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

bei Messgeräten: ihr Messprinzip beruht auf der Erfassung des elektrischen Widerstandes

ein Systemverhalten, das pfadabhängig ist, z.B. wenn das Feuchteverhalten eines Materials mit zunehmender oder abnehmender Feuchte gemessen wird.