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Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messgeräten

Rheonics Sensormessung

1. Grundlagen

1.1. Was ist Genauigkeit?

Genauigkeit wird im Allgemeinen durch die Abweichung des gemessenen Werts vom wahren Wert der gemessenen Eigenschaft definiert.

Die Sensorgenauigkeit kann durch verschiedene Faktoren wie Kalibrierung, Umgebungsbedingungen und den Sensor beeinflusst werden. Es zeigt an, wie genau die Messung des Sensors mit dem tatsächlichen Wert der gemessenen Immobilie übereinstimmt.

In Abbildung 1 können wir Genauigkeit so verstehen, dass das Ziel immer nahe der Mitte, aber in unterschiedlichen Zonen getroffen wird.

Abbildung 1 Was ist Genauigkeit?

1.2. Was ist Präzision?

Die Variation, die zwischen mehreren Messungen desselben Parameters desselben Merkmals besteht. Eine hochpräzise Messung zeigt an, dass die Messungen sehr nahe beieinander liegen und nur minimale Abweichungen aufweisen.

In Abbildung 2 treffen wir das Ziel etwa im gleichen Bereich, aber weit entfernt von der Mitte.

Abbildung 2 Was ist Präzision?

1.3. Was ist Reproduzierbarkeit?

Von Reproduzierbarkeit spricht man, wenn verschiedene Bediener mit demselben Instrument mehrmals und unter unterschiedlichen Bedingungen dasselbe Messergebnis erzielen. Gut geplante Setups mit Kontrollen verbessern die Konsistenz und detaillierte Protokolle unterstützen die Replikation.

Abbildung 3 Was ist Reproduzierbarkeit?

Beispiel:

Die Bediener 1, 2 und 3 messen dieselbe Flüssigkeit viermal mit demselben Sensor.

Abbildung 4 Beispiel eines guten Wiederholbarkeitstests

Die Abweichung der Durchschnittsmessungen zwischen den Bedienern 1 und 2 ist viel geringer als die Abweichung zwischen den Bedienern 1 und 3. Daher ist die Reproduzierbarkeit des Messgeräts zu gering.

1.4. Was ist Wiederholbarkeit?

Die Wiederholbarkeit eines Sensors bezieht sich auf seine Fähigkeit, unter denselben Bedingungen mehrmals dieselben Messergebnisse zu erzielen. Wenn daher dieselbe Messung mehrmals mit demselben Sensor durchgeführt wird, sollten die Ergebnisse konsistent sein.

Abbildung 5 Was ist Wiederholbarkeit?
2. Welche Relevanz haben Messgeräte?

Genaue und präzise Messungen mit guter Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit sind für die Gewährleistung zuverlässiger Daten und Ergebnisse in verschiedenen Bereichen unerlässlich. Sie bilden die Grundlage für fundierte Entscheidungsfindung, Qualitätskontrolle, Innovation und wissenschaftlichen Fortschritt. Bemühungen, Messsysteme zu verbessern, Fehler zu reduzieren und die Konsistenz von Messungen zu verbessern, tragen zu Fortschritten in den Bereichen Fertigung, Technik und Wissenschaft bei.

3. Vorteile von Rheonics Inline-Viskosimeter und Dichtemessgeräte zur Gewährleistung einer strengen Prozesskontrolle.
  • Rheonics baut echte Inline-Prozessinstrumente. Um dies zu erreichen, stellen wir sicher, dass die Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit der Messungen außergewöhnlich sind – im Allgemeinen besser als 0.1–1 % für das SRV-Viskositätsmessgerät.
  • Rheonics führt Kalibrierungsstandards mit NIST-rückführbaren Viskositäts- und Dichtestandards zu unterschiedlichen Zeiten unter ähnlichen Bedingungen durch und stellt so sicher, dass jede Sonde für zuverlässige und genaue Messungen bewertet wird.
  • Die Konsistenz der Ergebnisse ist für den Erfolg des Qualitätskontrollprogramms des Kunden von entscheidender Bedeutung, da sie sicherstellt, dass alle Messungen zuverlässig und genau sind. Die Wiederholbarkeit der Messung ermöglicht außerdem einen einfachen Vergleich der Ergebnisse verschiedener Chargen.
  • Darüber hinaus ermöglicht die Wiederholbarkeit der Messung eine schnelle und einfache Fehlerbehebung, wenn ein Prozess nicht den Erwartungen entspricht.
  • Basierend auf RheonicsDank der bewährten Gated-Phase-Locked-Loop-Technologie bietet die Elektronikeinheit stabile, wiederholbare und hochpräzise Messwerte über den gesamten Bereich spezifizierter Temperaturen und Flüssigkeitseigenschaften.
  • SRV und SRD sind bedienerunabhängig und messen in Echtzeit.
  • Temperatureffekte können in Echtzeit kompensiert werden.
4. SRV- und SRD-Erwartungen hinsichtlich Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit

4.1. SRV-Inline-Prozessviskosimeter Probe R&R-Testaufbau

Abbildung 1 Wiederholbarkeitstest im SRV-Sensor

Test 1 – Sensor A:

  • Zeit: 10:00 Uhr
  • Viskosität: 40.20 cP
  • Temperatur: 29.01 ° C

Test 2 – Sensor A:

  • Zeit: 10:30 Uhr
  • Viskosität: 40.50 cP
  • Temperatur: 29.04 ° C

Gleicher Sensor, gleiche Flüssigkeit, Übereinstimmung der Messungen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten. Bezogen auf die Messstabilität.

Abbildung 2 Reproduzierbarkeitstest im SRV-Sensor durchgeführt

Test 1 – Sensor A:

  • Zeit: 10:00 Uhr
  • Viskosität: 40.20 cP
  • Temperatur: 29.01 ° C

Test 2-Sensor B:

  • Zeit: 10:30 Uhr
  • Viskosität: 40.32 cP
  • Temperatur: 29.06 ° C

Übereinstimmung zwischen zwei Sensoren, unterschiedlichen Standorten, unterschiedlichen Zeiten, gleicher Flüssigkeit.

4.2. SRD-Viskositäts- und Dichtemessgerät Probe R&R-Testaufbau

Abbildung 3 Wiederholbarkeitstest im SRD-Sensor

Test 1 – Sensor A:

  • Zeit: 10:00 Uhr
  • Viskosität: 154.01 cP
  • Dichte: 0.8271 g / cm³
  • Temperatur: 40.09 ° C

Test 2 – Sensor A:

  • Zeit: 10:30 Uhr
  • Viskosität: 154.32 cP
  • Dichte: 0.8273 g / cm³
  • Temperatur: 40.08 ° C

Gleicher Sensor, gleiche Flüssigkeit, Übereinstimmung der Messungen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten. Bezogen auf die Messstabilität.

Abbildung 4 Reproduzierbarkeitstest im SRD-Sensor durchgeführt

Test 1 – Sensor A:

  • Zeit: 10:00 Uhr
  • Viskosität: 154.01 cP
  • Dichte: 0.8271 g / cm³
  • Temperatur: 40.08 ° C

Test 2-Sensor B:

  • Zeit: 3:45 Uhr
  • Viskosität: 154.60 cP
  • Dichte: 0.8278 g / cm³
  • Temperatur: 40.05 ° C

Übereinstimmung zwischen zwei Sensoren, unterschiedlichen Standorten, unterschiedlichen Zeiten, gleicher Flüssigkeit.

5. Der Mythos der Genauigkeit bei Inline-Viskositätsmessungen

Genauigkeit ist für ein Viskosimeter nur dann von Bedeutung, wenn die Viskosität einer Newtonschen Flüssigkeit gemessen wird.

Da die Viskosität den Strömungswiderstand einer Flüssigkeit beschreibt, basieren fast alle Viskosimeter darauf, die Flüssigkeit auf die eine oder andere Weise zu verformen – zu scheren – und dann die Auswirkungen dieser Scherung zu messen.

Der Scherwiderstand einer Newtonschen Flüssigkeit hängt nur von der Geschwindigkeit ab, mit der sie geschert wird. Wenn die Schergeschwindigkeit bekannt ist, bestimmt die Genauigkeit, mit der der Scherwiderstand gemessen werden kann, die Genauigkeit der Messung.

Der Messung der Viskosität stehen jedoch viele Schwierigkeiten im Weg – so viele, dass die Viskosität fast eine mythische Größe ist, die es für die meisten Flüssigkeiten nicht wirklich gibt.

Viskosität vs. Konsistenz

Fast jeder hat die Viskosität vieler gängiger Flüssigkeiten erlebt. Honig zum Beispiel ist tausendmal zähflüssiger als Wasser. Honig braucht viel länger, um aus einem Glas zu fließen, als Wasser. Um Honig zwischen den Fingern zu verreiben, muss man sich mehr anstrengen als für Wasser. Und wenn Sie Honig auf den Boden verschütten, dauert die Ausbreitung viel länger als bei der gleichen Menge Wasser.

Dies sind alles subjektive Eigenschaften von Honig – wir erleben sie als „Konsistenz“ und nicht als einen eher wissenschaftlichen, quantitativen Begriff wie „Viskosität“. Wenn ich Ihnen sagen würde, dass Honig eine Viskosität von 4,000 Centipoise hat, die Viskosität von Wasser jedoch nur 1 Centipoise beträgt, würde das nicht so viel bedeuten wie all die subjektiven Erfahrungen, die Honig zu dem machen, was er ist.

Aber Honig ist eine fast Newtonsche Flüssigkeit – er würde ungefähr die gleiche Viskosität zeigen, wenn ich seinen Widerstand an einer rotierenden Spindel messen würde, wie schnell er aus einem kalibrierten Trichter (z. B. einem Zahn-Becher) floss oder wie schnell er durch einen floss Glaskapillarviskosimeter.

Für den Honigkonsumenten ist jedoch die Konsistenz wichtiger als eine Zahl, die die Viskosität beschreibt. Und das gilt für die meisten flüssigen Produkte, die für den industriellen, medizinischen und häuslichen Gebrauch hergestellt und verkauft werden.

Ketchup ist ein häufiges Beispiel für eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit. Wenn man beispielsweise Ketchup auf einen Hamburger gießt, verhält es sich nicht einmal wie eine Flüssigkeit. Es breitet sich in einer Pfütze aus, breitet sich aber nicht weiter aus – es türmt sich oben zu einem kleinen Hügel auf, der seine Form behält, bis man ihn nach unten drückt, sei es mit einer Gabel oder mit der Oberseite des Brötchens.

Ketchup hat keine Viskosität! Es hat eine Konsistenz – wie es sich verhält, wenn man versucht, es aus der Flasche zu bekommen, und wie es auf dem Essen liegt. Wenn Sie versuchen, die Viskosität von Ketchup mit verschiedenen Arten von Viskosimetern zu messen, erhalten Sie eine ganze Reihe verstreuter Zahlen. Selbst wenn Sie versuchen, es mit einem einfachen Viskosimeter mit rotierender Spindel zu messen, erhalten Sie unterschiedliche Werte, je nachdem, wie schnell sich die Spindel dreht, wie lange Sie schon messen und ob Sie die Spindel in den letzten paar Sekunden bewegt haben.

Es ist unmöglich, eine Viskosität für Ketchup zu definieren, da sich jede Messung von jeder anderen Messung unterscheidet. Was Ketchup-Hersteller brauchen, ist eine Möglichkeit, die Konsistenz des Produkts zu quantifizieren – sie wollen die Konsistenz des Ketchups konstant halten, denn das ist es, was ihre Kunden erwarten.

Sie möchten wahrscheinlich keine Ketchup-Marke kaufen, die sich manchmal gut auf Ihrem Hamburger verteilt, aber ein anderes Mal auf Ihre Hände und Kleidung tropft.

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