Hysterese-Fehler

In der Serie Wenn man es genau nimmt beleuchten wir in jedem Newsletter Begriffe und Angaben aus dem Reich der Messtechnik. In diesem Newsletter beschäftigen wir uns mit dem Hysterese- und dem Wiederholbarkeitsfehler. Beides sind bedeutende Fehlerquellen bei Drucksensoren, die oftmals fehlinterpretiert oder nicht betrachtet werden.

Was ist der Hysteresefehler?

Der Begriff der Hysterese stammt aus dem spätgriechischen hystérēsis, was wörtlich übersetzt so viel wie das Zu-kurz-Kommen bedeutet. Der Duden interpretiert das Wort Hysterese als „das Zurückbleiben einer Wirkung hinter der sie verursachenden veränderlichen Kraft“. Eine komplizierte Definition, die in der praktischen Anwendung der Druckmesstechnik klarer wird. Erhöht man bei der Messung eines Drucksensors den Nenndruck von 0 auf 100%, so wird das Ausgangssignal stets kleiner als der reale Wert sein. Reduziert man in der Folge den Druck von 100% auf 0% wird dann stets ein leicht zu hoher Wert angezeigt. Untenstehende Abbildung verdeutlich diesen Vorgang:

Die maximale Differenz zwischen der Aufwärts- und Abwärtskennlinie wird dann als Hysterese-Fehler angegeben. Doch woher rührt dieser Messfehler?

Ursache und Kompensation des Hysterese-Fehlers

Die Hysterese hängt mit den elastischen Eigenschaften des Sensorelements und dessen konstruktivem Aufbau zusammen. Die Trägheit der Sensoren führt dazu, dass sie daher dem tatsächlichen Nenndruck „hinterherhinken“. Der angezeigte Messwert hängt also nicht nur von statischen Umgebungsbedingungen ab, sondern auch von den Werten, die zuvor gemessen wurden. Technisch lässt sich dieser Fehler nicht kompensieren. Für eine messtechnische Beurteilung allerdings schon. Durch die Abfolge mehrerer Auf- und Abwärtsreihen bei der Kalibrierung eines Prüfmittels, lässt sich der Hysteresefehler bestimmen.