Erster Vertikal-Abgleichkanal für Strömungssensoren bringt höhere Messsicherheit bei der Laminarflow-Überwachung

Der von SCHMIDT Technology neu entwickelte Vertikal-Abgleichkanal für Strömungssensoren eliminiert äußere Einflüsse, die in der Messpraxis zu Messunsicherheiten führen. Das ermöglicht erstmals einen exakt an die Einsatzbedingungen angepassten Sensorabgleich. Anwender haben nun mehr Sicherheit bei der Einhaltung der im Rahmen von Validierungen akzeptierten Toleranzkriterien.

Die Laminarflow-Überwachung, sprich das Messen von gerichteten, turbulenzarmen Verdrängungsströmungen in Reinräumen und reinen Bereichen, gehört aufgrund der sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten zu den anspruchsvollsten Messaufgaben im Bereich der Strömungsmesstechnik. Hier wirken sich äußere Einflüsse, die in Applikationen mit anderen Strömungsrichtungen und höheren Geschwindigkeiten, völlig vernachlässigbar sind, als drastische Messunsicherheiten aus.

Generell bringt jede Messung sogenannte Messunsicherheiten mit sich, die unterschiedliche Ursachen haben können. Neben unvermeidlich systematischen Abweichungen, die beispielsweise im Fall der SCHMIDT® Strömungssensoren SS 20.415 und SS 20.515 mit Hochpräzisionsabgleich auf ±1% vom Messwert plus 0,04 m/s reduziert sind, gibt es äußere Einflüsse in der Messpraxis. Hier ist bei thermischen Anemometern z.B. die so genannte thermische Konvektionsströmung zu nennen. Sie entsteht durch das elektrisch beheizte Sensorelement, das über seine Oberfläche Wärmeenergie in das Strömungsmedium abgibt. Dies führt in der Umgebung des Sensors zu der sogenannten thermischen Konvektionsströmung, die der vertikal fallenden Laminarströmung in Reinraumapplikationen entgegen wirkt. Bei einer Fallströmung von 0,45 m/s macht dies immerhin rund 10% aus.

Addiert man nun die technologisch bedingten Messungenauigkeiten mit ±1% vom Messwert plus 0,04 m/s zu den rund 10% aus thermischer Konvektion, sind die maximalen 20% der im Höchstfall tolerierten Akzeptanzkriterien quasi ausgeschöpft. Und das, obwohl in der Praxis aus guten Gründen insgesamt meist nur ±10% eingeräumt werden.

Äußere Einflüsse ausgeschlossen

Um solche Einflüsse in der Messpraxis beim Abgleich der Sensoren und bei Kalibrierungen adäquat berücksichtigen zu können, hat SCHMIDT Technology einen vertikalen Strömungskanal entwickelt und in der Sensorfertigung in St. Georgen installiert. „Der neue Strömungskanal ist gezielt auf die konstante Erzeugung sehr geringer Mediumsgeschwindigkeiten ausgelegt und komplett gekapselt sowie thermisch isoliert“, erläutert Mathias Moser, Verkaufsgruppenleiter bei SCHMIDT Technology. Dieser Aufbau garantiert einen fallenden Luftstrom, wie er in der praktischen Applikation idealer weise vorherrschen soll. Die Strömung ist im Querschnitt des Kanals überall gleichmäßig und kann nicht durch äußere Einwirkungen beeinflusst werden. Die Isolation schirmt auch thermische Einflüsse von außen ab. Zum Abgleich bzw. zum Kalibrieren von Sensoren, werden diese in den Strömungskanal dicht eingebaut. Als Referenz dient das anerkannte Laser-Doppler-Messverfahren (LDA), für das im Kanal extra eine kleine Glasscheibe eingebaut ist. „Mit diesem Verfahren lassen sich beispielsweise auch die 10% thermische Konvektionsströmung nachweisen“, ergänzt Moser.

Mit dem einzigartigen Abgleich- und Kalibrierverfahren haben Anwender nun eine deutlich erhöhte Messsicherheit.