Von höchst zuverlässiger NIST-Rückverfolgbarkeit und ISO17025-akkreditierter Kalibrierung bis hin zu Temperatursensoren für Gebrauchsgüter

Author: Product Manager Matthias Scharfe

Sensoren messen den Zustand oder die Veränderungen der Umgebungsbedingungen wie Licht, Temperatur oder Feuchtigkeit. Diese Daten werden in der Regel mechanisch oder elektronisch erfasst und über ein Display oder eine Computerschnittstelle in ein Signal umgewandelt, das von einem Gerät interpretiert oder vom Menschen gelesen werden kann. 

Damit ein Sensor genaue Informationen über die Umgebungsbedingungen liefern kann, ist er auf eine optimale Konfiguration und Kalibrierung des Sensor-Outputs angewiesen. Während der Konfiguration wird dieser Output mit Hilfe eines Referenzmessgeräts oder durch Ab-initio-Berechnungen auf die gemessene physikalische Einheit abgebildet. Bei der Kalibrierung hingegen wird der bereits konfigurierte Sensor mit einer anderen, in der Regel zertifizierten und rückführbaren Referenz verglichen. Dies erfolgt häufig anhand eines standardisierten Verfahrens, um einen bestimmten Grad an Sicherheit für den kalibrierten Sensor zu erhalten.

Standards und Rückführbarkeit

Bei Referenzstandards wird darauf vertraut, dass sie zuverlässige, wiederholbare Vergleichswerte oder Rückmeldungen liefern, die eine Messung des tatsächlichen, erwarteten Wertes mit minimaler oder im Idealfall ohne Abweichung ermöglichen. In der Vergangenheit haben Königreiche, einzelne Regionen oder sogar Städte ihre eigenen Standards festgelegt. Die heutigen Referenzstandards basieren dagegen in der Regel auf allgemein anerkannten Definitionen und Einheiten und werden von unabhängigen Institutionen kontrolliert. Als Messstandard gilt daher ein Referenzmaterial, „das durch ein messtechnisch gültiges Verfahren für eine oder mehrere spezifizierte Eigenschaften gekennzeichnet ist sowie von einem Zertifikat ergänzt wird, das den Wert der spezifizierten Eigenschaft, die damit verbundene Unsicherheit und eine Erklärung über die messtechnische Rückführbarkeit enthält.“ 

Anders als bei den historischen Einzeldefinitionen von Standards sind die internationalen und nationalen Gremien, die Messstandards mit messtechnischer Rückführbarkeit überwachen, durch zahlreiche Vereinbarungen miteinander verbunden. Da das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) eines der bekanntesten Institute in diesem Bereich ist, tragen viele Referenzen oder Messgeräte die Bezeichnung „NIST-rückführbar“, was bedeutet, dass ihre Eigenschaften auf Messungen gemäss den NIST-Standards zurückgeführt werden können. Diese Zuordnung wird jedoch häufig missverstanden, da sie keine Aussage über die eigentliche Methode zur Bestimmung der Eigenschaften liefert.

ISO-Normen

Zur Vereinfachung und Standardisierung vieler Verfahren hat die Internationale Organisation für Normung (ISO) eine Reihe von Normen aufgestellt, für deren Einhaltung eine Zertifizierung erfolgt – die sogenannten „ISO-Akkreditierung“. Im Falle der Sensoren wären hier zum Beispiel die nach ISO 17025 akkreditierten Kalibrierlaboratorien zu nennen, die aufgrund ihrer Akkreditierung zertifizierte Geräte liefern können.

Eine Standardreferenz, die auf NIST rückführbar ist, wird mit einem Gerät kalibriert, das entweder auf NIST rückführbar ist oder von NIST kalibriert wurde, was eine dokumentierte und lückenlose Kalibrierungskette garantiert. Allerdings kann dieses Verfahren dennoch auf der Grundlage interner, nicht überwachter Leitlinien und ohne Bewertung der Messunsicherheit erfolgen. Es gibt zudem keinerlei Garantie für die Qualifikation des Personals, das die Kalibrierung durchführt. Dies gilt gleichermassen für Standards, die auf zwei Pendants des NIST zurückzuführen sind, nämlich das Eidgenössisches Institut für Metrologie (METAS) in der Schweiz und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Deutschland.

Eine Akkreditierung nach DIN EN ISO/IEC 17025 hingegen bestätigt nicht nur die NIST-Rückführbarkeit, sondern auch die „Kompetenz des Kalibrierlaboratoriums“. Dies umfasst die Qualitätssicherungsmassnahmen für die Kalibrierungsdaten, die Validierung der Methodik sowie die Überprüfung der Wartungsarbeiten an den Geräten und der Schulung des Personals.

Temperatursensoren von Sensirion

Sensirion weiss, wie wichtig es ist, die höchsten ISO-Normen einzuhalten, und ist sich der Gefahren, etwa Messabweichungen, bewusst, die von nicht kalibrierten Geräten ausgehen. Sensirions erstklassige Sensoren STS32/33 und SHT33 sind deshalb ISO-zertifiziert. Dieses Know-how setzt Sensirion nun für den neuen, kostengünstigen Temperatursensor STS40 ein – einen kosteneffizienten, hochmodernen Sensor mit garantierter NIST-Rückführbarkeit.

Der STS40 hat eine Grundfläche von lediglich 1.5 × 1.5 mm² bei einer Höhe von 0.5 mm, wodurch er sich leicht auf Leiterplatten für verschiedene Anwendungen integrieren lässt, einschliesslich tragbarer Systeme wie Geräte aus dem Bereich Unterhaltungselektronik und Mobiltelefone. Der Temperatursensor kann in einem weiten Versorgungsspannungsbereich von 1.08 bis 3.6 V betrieben werden. Dank dem niedrigen Stromverbrauch von 0.4 µA für einen typischen Durchschnittsstrom bei einer Messung pro Sekunde und dem aussergewöhnlich geringen Stromverbrauch im Ruhezustand von nur 80 nA ist er auch für batteriebetriebene tragbare Geräte gut geeignet.     

Temperaturmessungen

Der STS40 ist für einen Betriebsbereich von -40 bis +125 °C mit einer Genauigkeit von bis zu ±0.2 °C ausgelegt. Die Wiederholgenauigkeit kann bis zu 0.04 °C betragen. Durch das strenge Kalibrierungsverfahren von Sensirion können Sie sich darauf verlassen, dass alle Ihre Messwerte die Umgebungsbedingungen genau abbilden. In Abhängigkeit von der gewünschten Wiederholbarkeit der Messungen kann die Messdauer variiert werden. So lassen sich die Messzeiten und der Energieverbrauch des Geräts weiter reduzieren.

Sensirion ist ein international führender Hersteller von Umwelt- und Durchflusssensoren mit Hauptsitz in Stäfa, Schweiz, dessen Qualitätsanspruch auch durch die Zertifizierung nach der Norm ISO/IATF 16949 bestätigt wurde. Sensirion ist stolz darauf, seinen Kunden rückführbare, kalibrierte Messgeräte anbieten zu können, die ihnen für eine Reihe von Hochleistungsanwendungen eine optimale Messqualität garantieren. Die Sensoren von Sensirion sind vor allem in Bereichen zu finden, in denen strenge Vorschriften gelten, zum Beispiel bei Geräten der Medizintechnik. Der neue STS40 ist perfekt geeignet für Smart-Home-Anwendungen, HVAC-Anlagen und Überwachungslösungen in der Industrie. 

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