Referenznormal zwischen Kalibrierungen überwachen: Kontrollmessungen und Driftgrenzen sinnvoll einsetzen

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Ein gültiger Kalibrierschein bestätigt den Zustand eines Referenznormals zu den dokumentierten Kalibrierzeitpunkten. Er garantiert jedoch nicht automatisch, dass das Normal während des gesamten Kalibrierintervalls unverändert bleibt.

Mechanische Belastungen, Transport, Alterung, Temperaturzyklen, Überlastungen oder Veränderungen der Sensorelektronik können dazu führen, dass sich ein Referenzgerät zwischen zwei externen Kalibrierungen langsam verändert.

Für Kalibrierlabore und qualitätsrelevante Prüfstellen stellt sich deshalb eine wichtige Frage:

Wie lässt sich rechtzeitig erkennen, ob ein Referenznormal driftet, bevor diese Veränderung die Kalibrierergebnisse der Prüflinge beeinflusst?

Eine bewährte Lösung sind dokumentierte Zwischenprüfungen beziehungsweise Kontrollmessungen. Dabei wird das Referenznormal in definierten Abständen gegen ein stabiles Kontrollnormal, einen Check Standard oder eine andere geeignete unabhängige Referenz verglichen.

Die Ergebnisse werden nicht nur als Einzelwerte betrachtet, sondern über die Zeit verfolgt. Dadurch lassen sich:

• langsame Drift,
• plötzliche Sprünge,
• zunehmende Streuung,
• Temperatureinflüsse,
• Probleme im Messaufbau

frühzeitig erkennen.

Eine Zwischenprüfung ersetzt keine rückführbare Kalibrierung. Sie liefert jedoch den Nachweis, dass das Referenznormal beziehungsweise der zugehörige Messprozess zwischen den Kalibrierterminen weiterhin unter Kontrolle ist.

Geeignete Referenzen und Kalibriersysteme finden Sie unter Kalibriertechnik bei ICS Schneider.

Warum reicht der Kalibriertermin allein nicht aus?

Ein Referenzgerät wird beispielsweise einmal jährlich kalibriert.

Bei der Kalibrierung im Januar liegt es vollständig innerhalb seiner Spezifikation.

Bei der nächsten Kalibrierung zwölf Monate später wird jedoch festgestellt, dass sich ein Messpunkt deutlich verändert hat.

Die entscheidende Frage lautet dann

Wann ist diese Veränderung entstanden?

Möglicherweise:

• erst wenige Tage vor der Kalibrierung,
• bereits vor sechs Monaten,
• langsam über das gesamte Jahr.

Ohne Zwischenmessungen lässt sich diese Frage häufig nicht zuverlässig beantworten.

Das kann für bereits durchgeführte Kalibrierungen relevant werden

Wurde das betroffene Referenznormal in dieser Zeit zur Kalibrierung zahlreicher Prüflinge verwendet, muss gegebenenfalls untersucht werden, ob deren Ergebnisse beeinflusst wurden.

Regelmäßige Kontrollmessungen verkleinern dieses unbekannte Zeitfenster erheblich.

Was ist eine Zwischenprüfung?

Eine Zwischenprüfung ist eine definierte Kontrolle eines Messmittels zwischen zwei regulären Kalibrierungen.

Sie soll beantworten:

Verhält sich das Referenznormal weiterhin so, wie wir es erwarten?

Eine Zwischenprüfung ist keine vollständige Neukalibrierung

Typischerweise werden nur:

• ausgewählte Messpunkte,
• besonders kritische Funktionen,
• Nullpunkt beziehungsweise Spanne,
• ein oder mehrere stabile Kontrollnormale

verwendet.

Die Prüfung muss aber reproduzierbar sein

Damit Ergebnisse miteinander verglichen werden können, sollten möglichst konstant bleiben:

• Messpunkt,
• Aufbau,
• Messmethode,
• Stabilisierungszeit,
• Umgebungsbedingungen,
• Auswertung.

Welche Rolle spielt ISO/IEC 17025?

Für nach ISO/IEC 17025 arbeitende Kalibrier- und Prüflaboratorien ist die Überwachung wichtiger Messmittel Bestandteil eines funktionierenden Messmittelmanagements.

ISO/IEC 17025 fordert Zwischenprüfungen dort, wo sie notwendig sind, um das Vertrauen in die Leistungsfähigkeit eines Gerätes aufrechtzuerhalten. Diese Prüfungen müssen nach einem festgelegten Verfahren durchgeführt werden.

Das bedeutet nicht automatisch

dass jedes Messgerät beispielsweise:

alle 3 Monate

geprüft werden muss.

Das Labor muss vielmehr anhand des Risikos und der tatsächlichen Anwendung entscheiden:

• welche Geräte eine Zwischenprüfung benötigen,
• welche Messpunkte kontrolliert werden,
• wie häufig geprüft wird,
• welche Akzeptanzgrenzen gelten,
• welche Maßnahmen bei Abweichungen erfolgen.

Referenznormal, Arbeitsnormal und Kontrollnormal unterscheiden

In einer Kalibrierhierarchie können unterschiedliche Geräte verschiedene Aufgaben erfüllen.

Referenznormal

Das Referenznormal besitzt innerhalb des Labors eine besonders hohe metrologische Bedeutung und bildet häufig einen wesentlichen Teil der Rückführungskette.

Arbeitsnormal

Ein Arbeitsnormal wird regelmäßig für die praktische Kalibrierung von Prüflingen verwendet.

Dadurch ist es häufig stärker belastet als ein nur selten verwendetes Referenznormal.

Kontrollnormal beziehungsweise Check Standard

Ein Kontrollnormal dient in erster Linie dazu, die Stabilität eines Messprozesses über die Zeit zu beobachten.

Sein großer Wert liegt weniger darin, dass es unbedingt die höchste verfügbare Genauigkeit besitzt, sondern darin, dass es:

• stabil,
• wiederholbar,
• langfristig verfügbar,
• geeignet für den betrachteten Messpunkt

ist.

Das Kontrollnormal steht damit gewissermaßen neben der eigentlichen Kalibrierhierarchie

Es dient als unabhängiger Beobachter des Messprozesses.

Wie sollte ein geeignetes Kontrollnormal ausgewählt werden?

Ein gutes Kontrollnormal sollte langfristig möglichst wenig verändert werden.

Wichtig sind insbesondere:

• gute Langzeitstabilität,
• ausreichende Auflösung,
• geeigneter Messbereich,
• reproduzierbares Verhalten,
• geringe Empfindlichkeit gegenüber Transport und Handhabung.

Für eine Druckzwischenprüfung

kann beispielsweise ein stabiler Präzisionsdrucksensor verwendet werden.

Für Temperatur

kann ein ausreichend stabiler Referenzfühler beziehungsweise Fixpunkt oder Vergleichspunkt genutzt werden.

Für elektrische Größen

können stabile Spannungs-, Widerstands- oder Stromreferenzen verwendet werden.

Ein Kontrollnormal sollte möglichst nicht regelmäßig justiert werden. Eine Veränderung würde sonst die historische Vergleichbarkeit der Messreihe unterbrechen.

Warum ist eine möglichst unabhängige Referenz wichtig?

Ein Referenznormal mit sich selbst zu kontrollieren liefert keine zusätzliche Information.

Auch ein vollständig gemeinsamer Signalweg kann problematisch sein.

Beispiel

Zwei Druckanzeigen werden zwar miteinander verglichen, verwenden aber:

• denselben Sensor,
• dieselbe Referenzspannung,
• dieselbe interne Kompensation.

Driften diese gemeinsamen Komponenten, können beide Anzeigen gleichzeitig denselben Fehler zeigen.

Eine gute Zwischenprüfung ist deshalb möglichst unabhängig

Je nach erforderlichem Sicherheitsniveau können sinnvoll sein:

• zweiter unabhängiger Sensor,
• anderes Messprinzip,
• separates Kontrollnormal,
• periodischer Vergleich mit einem anderen Laborstandard.

Vollständige Unabhängigkeit ist nicht immer praktisch möglich. Sie sollte jedoch bei der Gestaltung der Kontrollstrategie bewusst betrachtet werden.

Welche Messpunkte sollten kontrolliert werden?

Eine Zwischenprüfung muss nicht automatisch den vollständigen Kalibrierumfang wiederholen.

Bei linearen Messbereichen

sind häufig mindestens Punkte in den Bereichen:

unteres Messbereichsende

,

Messbereichsmitte

und:

oberes Messbereichsende

sinnvoll.

Dadurch lassen sich unterschiedliche Veränderungen erkennen.

Nur Nullpunkt prüfen

erkennt beispielsweise eine reine Span-Drift möglicherweise nicht.

Nur Endpunkt prüfen

kann dagegen eine lokale Nichtlinearität übersehen.

Besonders wichtige Arbeitsbereiche berücksichtigen

Wird ein 100-bar-Referenzgerät überwiegend zwischen:

5 … 20 bar

verwendet, sollte mindestens ein Kontrollpunkt auch in diesem häufig genutzten Bereich liegen.

Wie häufig sollten Zwischenprüfungen durchgeführt werden?

Es gibt kein universell richtiges Intervall.

Die Häufigkeit sollte sich nach dem Risiko richten.

Ein kürzeres Intervall kann sinnvoll sein bei

• sehr hohen Genauigkeitsanforderungen,
• häufiger Verwendung,
• bekannter Driftneigung,
• Transport des Referenzgerätes,
• wechselnden Umgebungsbedingungen,
• hohem wirtschaftlichem Risiko fehlerhafter Kalibrierungen.

Ein längeres Intervall kann vertretbar sein

wenn über lange Zeit nachgewiesen wurde, dass das System äußerst stabil arbeitet.

Zusätzliche ereignisbezogene Zwischenprüfungen

sind sinnvoll nach:

• Transport,
• Sturz,
• Überdruck beziehungsweise Überlastung,
• Reparatur,
• größerer Temperaturbelastung,
• ungewöhnlichem Messergebnis.

Messbedingungen konstant halten

Eine Kontrollmessung kann nur dann zuverlässig Drift zeigen, wenn nicht gleichzeitig andere Einflussgrößen ständig verändert werden.

Deshalb dokumentieren

• Raumtemperatur,
• gegebenenfalls Luftfeuchte,
• Aufwärmzeit,
• Einbaulage,
• Messmedium,
• Stabilisierungszeit,
• Anschlusskonfiguration.

Beispiel Druck

Wird ein Präzisionsdrucksensor einmal unmittelbar nach dem Einschalten und bei der nächsten Zwischenprüfung erst nach zwei Stunden Stabilisierung gemessen, können scheinbare Abweichungen entstehen, die nicht durch echte Langzeitdrift verursacht wurden.

Je genauer das Referenznormal ist, desto wichtiger werden reproduzierbare Randbedingungen.

Abweichung richtig berechnen

Für einen stabilen Kontrollpunkt kann beispielsweise die Abweichung definiert werden als:

Δ = xgemessen − xReferenz

Wichtig ist weniger, welche Vorzeichenkonvention verwendet wird, sondern dass sie immer gleich bleibt.

Beispiel

Referenzwert:

10,0000 bar

Aktuelle Messung:

10,0012 bar

Dann:

Δ = +0,0012 bar

beziehungsweise:

+1,2 mbar

.

Dieser Wert wird zusammen mit Datum und Messbedingungen gespeichert.

Kontrollkarten zur Driftüberwachung einsetzen

Eine einzelne Zwischenprüfung beantwortet nur die Frage, ob der aktuelle Wert innerhalb der festgelegten Grenze liegt.

Eine Zeitreihe zeigt wesentlich mehr.

Beispiel

Monat	Abweichung am Kontrollpunkt
Januar	+0,2 mbar
Februar	+0,3 mbar
März	+0,5 mbar
April	+0,7 mbar
Mai	+0,9 mbar
Juni	+1,1 mbar

Jeder einzelne Wert könnte noch innerhalb einer zulässigen Grenze liegen.

Die Zeitreihe zeigt jedoch bereits eine eindeutige kontinuierliche Entwicklung.

Eine Kontrollkarte macht sichtbar

• Mittelwert,
• Streuung,
• Trends,
• Sprünge,
• Warn- und Eingriffsgrenzen.

Sie ist deshalb wesentlich aussagekräftiger als eine Sammlung einzelner Prüfprotokolle.

Warn- und Eingriffsgrenzen sinnvoll definieren

Eine Zwischenprüfung benötigt vorher festgelegte Bewertungskriterien.

Ein mögliches Konzept besteht aus

Warnungsgrenze

und:

Eingriffsgrenze

.

Warnungsgrenze

Wird sie überschritten, ist das System nicht zwangsläufig ungeeignet.

Es kann aber sinnvoll sein:

• Messung zu wiederholen,
• Prüfintervall zu verkürzen,
• Umgebungsbedingungen zu prüfen,
• einen weiteren Kontrollpunkt zu messen.

Eingriffsgrenze

Bei Überschreitung wird die normale Verwendung des Referenznormals zunächst gestoppt und die Ursache untersucht.

Statistische Kontrollgrenzen

Bei einer ausreichend langen stabilen Datenbasis können beispielsweise Grenzen aus Mittelwert und Standardabweichung abgeleitet werden.

Ein häufig verwendetes Konzept ist beispielsweise:

Warnungsgrenze ≈ Mittelwert ± 2 · s

und:

Eingriffsgrenze ≈ Mittelwert ± 3 · s

.

Diese Werte sind ein statistisches Beispiel und keine universell vorgeschriebenen Driftgrenzen. Die Grenzen müssen zum Messprozess und zu dessen zulässigem Fehler passen.

Warum Driftgrenze und Gerätespezifikation nicht dasselbe sind

Ein häufiger Fehler besteht darin, die Zwischenprüfgrenze einfach auf die komplette Herstellerspezifikation des Referenzgerätes zu setzen.

Beispiel

Das Referenznormal darf maximal:

±10 mbar

abweichen.

Eine Kontrollgrenze von ebenfalls:

±10 mbar

könnte zu spät reagieren.

Denn dann wäre das Referenzgerät möglicherweise bereits unmittelbar an seiner zulässigen Grenze, bevor überhaupt eine Warnung ausgelöst wird.

Eine sinnvolle interne Driftgrenze

liegt häufig deutlich innerhalb der maximal zulässigen Gesamtabweichung.

Damit bleibt Reserve für:

• Messunsicherheit der Zwischenprüfung,
• weitere Drift bis zur nächsten Prüfung,
• andere Fehlerkomponenten der Kalibrierkette.

Messunsicherheit der Zwischenprüfung berücksichtigen

Auch eine Kontrollmessung besitzt eine Messunsicherheit.

Die beobachtete Differenz besteht nicht ausschließlich aus der Drift des Referenznormals.

Sie kann zusätzlich beeinflusst werden durch:

• Unsicherheit des Kontrollnormals,
• Wiederholbarkeit,
• Temperatur,
• Auflösung,
• Stabilität der Druck- beziehungsweise Temperiererzeugung,
• Anschluss- und Aufbaufehler.

Deshalb sollte die Zwischenprüfung ausreichend empfindlich sein

Eine erwartete Drift von:

0,01 %

lässt sich kaum zuverlässig mit einem Kontrollverfahren erkennen, dessen eigene Unsicherheit bereits:

0,05 %

beträgt.

Das Kontrollverfahren muss nicht zwingend genauer als eine vollständige akkreditierte Kalibrierung sein. Es muss aber ausreichend empfindlich sein, um eine für den Messprozess relevante Veränderung sicher zu erkennen.

Trend und Driftgeschwindigkeit beurteilen

Drift zeigt sich häufig nicht als plötzlicher Fehler, sondern als langsame Veränderung.

Eine vereinfachte Driftgeschwindigkeit kann beispielsweise bestimmt werden als:

Driftrate ≈ (Δneu − Δalt) / Zeit

Beispiel

Die Abweichung verändert sich innerhalb von sechs Monaten von:

+0,2 mbar

auf:

+1,4 mbar

.

Die durchschnittliche Änderung beträgt damit:

1,2 mbar / 6 Monate

beziehungsweise ungefähr:

0,2 mbar pro Monat

.

Eine solche lineare Fortschreibung sollte nur als Orientierung verwendet werden. Gerätdrift muss nicht über lange Zeit konstant oder linear verlaufen.

Plötzliche Sprünge erkennen

Ein Referenzgerät kann über Monate stabil bleiben und anschließend plötzlich einen deutlich veränderten Wert zeigen.

Mögliche Ursachen

• Überlastung,
• mechanischer Stoß,
• Transport,
• Feuchtigkeit,
• Steckverbindung,
• elektronischer Defekt.

Ein plötzlicher Sprung ist deshalb anders zu bewerten als eine gleichmäßige langsame Drift.

Die Kontrollhistorie hilft dabei, den Zeitraum der möglichen Veränderung einzugrenzen.

Zunehmende Streuung als Warnsignal

Nicht nur der Mittelwert kann sich verändern.

Auch eine zunehmende Streuung der Kontrollmessungen kann auf ein Problem hinweisen.

Beispiel

Früher lagen wiederholte Messungen innerhalb von:

±0,2 mbar

.

Später schwanken sie plötzlich um:

±1,0 mbar

, während der Mittelwert nahezu unverändert bleibt.

Mögliche Ursachen

• instabile Regelung,
• Temperaturproblem,
• Leckage,
• elektrisches Rauschen,
• verschlechterte Wiederholbarkeit des Sensors.

Eine reine Überwachung des Mittelwertes würde dieses Problem möglicherweise übersehen.

Nullpunkt und Spanne getrennt überwachen

Bei vielen Messgeräten können verschiedene Driftarten auftreten.

Nullpunktdrift

Alle Messpunkte verschieben sich ungefähr um denselben Betrag.

Spandrift

Die Abweichung nimmt mit zunehmendem Messwert zu.

Nichtlinearitätsänderung

Einzelne Bereiche verändern sich unterschiedlich.

Deshalb ist ein Kontrollkonzept mit mehreren Messpunkten häufig deutlich aussagekräftiger als eine reine Nullpunktkontrolle.

Praxisbeispiel Druckreferenz

Ein Kalibrierlabor verwendet einen hochgenauen Druckcontroller als Arbeitsreferenz für die Kalibrierung von Druckmessumformern.

Messbereich:

0 … 10 bar

.

Zwischenprüfung

Ein unabhängiger, stabiler Präzisionsdrucksensor wird dauerhaft als Kontrollnormal vorgehalten.

Monatlich werden beispielsweise kontrolliert:

1 bar

,

5 bar

und:

9 bar

.

Bei jeder Messung bleiben konstant

• gleiches Messmedium,
• gleiche Anschlüsse,
• gleiche Druckrichtung,
• gleiche Stabilisierungszeit,
• vergleichbare Raumtemperatur.

Nach mehreren Monaten

zeigen 1 und 5 bar praktisch unveränderte Ergebnisse.

Der 9-bar-Punkt wandert jedoch kontinuierlich nach oben.

Dies spricht eher für eine Veränderung der Spanne als für eine reine Nullpunktdrift.

Dadurch kann die Untersuchung gezielt auf den oberen Messbereich konzentriert werden.

Praxisbeispiel Temperaturreferenz

Ein Referenztemperaturfühler wird regelmäßig in einem stabilen Temperierbad eingesetzt.

Zwischenprüfung

In festgelegten Abständen wird er an einem besonders reproduzierbaren Temperaturpunkt mit einem zweiten stabilen Referenzfühler verglichen.

Beispielsweise:

0 °C

und:

100 °C

.

Zu berücksichtigen sind

• Eintauchtiefe,
• Temperaturhomogenität,
• Stabilisierungszeit,
• Eigenerwärmung,
• Anschlussleitung,
• Messstrom.

Nur wenn diese Bedingungen reproduzierbar sind, kann eine langfristige Widerstandsänderung des Referenzfühlers zuverlässig erkannt werden.

Praxisbeispiel elektrischer Kalibrator

Ein Multifunktionskalibrator wird zur Erzeugung von:

• Spannung,
• Strom,
• Widerstand

verwendet.

Eine sinnvolle Zwischenprüfung

muss nicht jede mögliche Funktion und jeden Bereich vollständig prüfen.

Stattdessen können besonders kritische Punkte ausgewählt werden, beispielsweise:

100 mV

,

10 V

,

20 mA

und:

1 kΩ

.

Eine langfristige Änderung nur eines Bereichs lässt sich dadurch schneller erkennen als bei einer einzigen pauschalen Funktionskontrolle.

Was tun bei Überschreitung einer Driftgrenze?

Eine Überschreitung sollte nicht automatisch durch Nullstellen oder Justieren des Gerätes beseitigt werden.

Dadurch würde möglicherweise wichtige Information über die Ursache verloren gehen.

Sinnvolle Reihenfolge

1. Referenznormal zunächst nicht weiter für kritische Kalibrierungen verwenden.
2. Kontrollmessung unter denselben Bedingungen wiederholen.
3. Aufbau, Anschlüsse und Umgebungsbedingungen prüfen.
4. Kontrollnormal selbst auf Plausibilität prüfen.
5. Wenn möglich mit einer zweiten unabhängigen Referenz vergleichen.
6. Historische Kontrollwerte auswerten.
7. Letzten eindeutig unauffälligen Zeitpunkt bestimmen.
8. Bei bestätigter Abweichung externe Kalibrierung beziehungsweise Untersuchung veranlassen.
9. Auswirkung auf bereits durchgeführte Kalibrierungen bewerten.

Erst nachdem Ursache und Konsequenz bewertet wurden, sollte über Justage, Reparatur oder Wiederfreigabe entschieden werden.

Welche früheren Kalibrierungen müssen bewertet werden?

Wird eine echte Referenzabweichung bestätigt, ist die Frage nach dem letzten bekannten guten Zustand entscheidend.

Beispiel ohne Zwischenprüfungen

Kalibrierung des Referenznormals:

Januar

Nächste Kalibrierung mit Abweichung:

Dezember

Potentiell zu bewertender Zeitraum:

bis zu 11 Monate

.

Mit monatlicher Zwischenprüfung

November:

unauffällig

Dezember:

Abweichung

.

Der relevante Zeitraum kann dadurch erheblich enger eingegrenzt werden.

Dies ist einer der größten praktischen Vorteile eines gut aufgebauten Zwischenprüfprogramms.

Kann die Zwischenprüfung das Kalibrierintervall beeinflussen?

Ja – jedoch nicht nach dem einfachen Prinzip:

Zwischenprüfung bestanden = Kalibriertermin beliebig verschieben

.

Langfristige Messdaten können aber eine fundierte Grundlage für die Bewertung von Kalibrierintervallen liefern.

Zeigt ein Referenzgerät über mehrere Kalibrierzyklen

• geringe Drift,
• stabile Kontrollwerte,
• keine auffälligen As-Found-Ergebnisse,
• reproduzierbares Verhalten,

kann dies ein Argument für eine Überprüfung beziehungsweise Anpassung des Kalibrierintervalls sein.

Umgekehrt

können wiederholt erkennbare Drift oder instabile Ergebnisse dafür sprechen, das Kalibrier- oder Kontrollintervall zu verkürzen.

Kalibrierintervalle sollten damit auf tatsächlichen Stabilitätsdaten und dem Risiko der Anwendung basieren und nicht ausschließlich auf einem pauschalen Jahresrhythmus.

Welche Daten sollten dokumentiert werden?

Eine aussagekräftige Zwischenprüfung sollte mindestens enthalten:

• Identifikation des Referenznormals,
• Identifikation des Kontrollnormals,
• Datum und Uhrzeit,
• Messpunkt,
• Messwert,
• Referenz- beziehungsweise Kontrollwert,
• berechnete Abweichung,
• Warn- und Eingriffsgrenzen,
• Umgebungstemperatur,
• relevante Aufbauinformationen,
• Prüfer,
• Bewertung,
• gegebenenfalls eingeleitete Maßnahmen.

Zusätzlich sinnvoll

ist eine fortlaufende grafische Darstellung der Ergebnisse.

Sie macht Trends wesentlich schneller sichtbar als einzelne Prüfberichte.

Typische Fehlerbilder

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Kontrollwert driftet langsam in eine Richtung	Langzeitdrift des Referenznormals	Zeitreihe auswerten und unabhängigen Vergleich durchführen
Alle Messpunkte verschieben sich nahezu gleich	Nullpunktdrift	Nullpunkt und mehrere Lastpunkte vergleichen
Abweichung steigt mit Messwert	Spandrift	unteren, mittleren und oberen Messpunkt vergleichen
Nur ein Bereich ist auffällig	Nichtlinearität oder bereichsspezifischer Fehler	zusätzliche Messpunkte aufnehmen
Ein einzelner Wert liegt außerhalb der Warnungsgrenze	Zufällige Streuung oder beginnende Veränderung	Messung reproduzierbar wiederholen
Mehrere Werte bewegen sich stetig zur Grenze	systematischer Trend	Prüfintervall verkürzen und Ursache untersuchen
Plötzlicher Sprung nach Transport	mechanische Belastung	Gerät vor weiterer Verwendung prüfen
Messwert ist morgens anders als nach mehreren Stunden	unzureichende thermische Stabilisierung	Aufwärmzeit standardisieren
Streuung nimmt zu, Mittelwert bleibt stabil	schlechtere Wiederholbarkeit oder instabiler Prüfaufbau	Regelung, Anschlüsse und Umgebung untersuchen
Beide verglichenen Geräte verändern sich identisch	gemeinsame Fehlerquelle oder fehlende Unabhängigkeit	dritte unabhängige Referenz einsetzen
Kontrollnormal selbst zeigt Sprung	Kontrollnormal beschädigt oder verändert	zweites Normal beziehungsweise externe Kalibrierung verwenden
Grenzwert wird nach Justage sofort wieder eingehalten	Ursprüngliche Ursache möglicherweise verdeckt	As-Found-Wert dokumentieren und Ursachenanalyse durchführen

Empfohlener Ablauf für Zwischenprüfungen

1. Kritische Referenznormale identifizieren: Messmittel nach Einfluss auf Kalibrierergebnisse bewerten.
2. Risiko bestimmen: Genauigkeitsanforderung, Nutzungshäufigkeit und Folgen einer unbemerkten Drift berücksichtigen.
3. Kontrollnormal auswählen: Möglichst stabiles und unabhängiges Normal verwenden.
4. Kontrollpunkte definieren: Relevante Bereiche des Messbereichs abdecken.
5. Prüfmethode festlegen: Aufbau, Messrichtung und Stabilisierung eindeutig beschreiben.
6. Umgebungsbedingungen definieren: Zulässige Temperatur- und sonstige Einflussbereiche festlegen.
7. Ausgangsbasis aufbauen: Mehrere stabile Messungen zur Charakterisierung der normalen Streuung durchführen.
8. Warnungsgrenze festlegen: Frühe Reaktion ermöglichen.
9. Eingriffsgrenze festlegen: Klare Sperr- beziehungsweise Untersuchungsgrenze definieren.
10. Messunsicherheit berücksichtigen: Kontrollverfahren ausreichend empfindlich auslegen.
11. Prüfintervall bestimmen: Nach Risiko und historischer Stabilität festlegen.
12. Zwischenprüfung durchführen: Identischen Ablauf verwenden.
13. Ergebnisse sofort bewerten: Nicht erst vor dem nächsten Audit auswerten.
14. Messwerte grafisch verfolgen: Kontrollkarte beziehungsweise Zeitreihe führen.
15. Trends beurteilen: Nicht ausschließlich Grenzwertüberschreitungen betrachten.
16. Streuung überwachen: Verschlechterung der Wiederholbarkeit berücksichtigen.
17. Auffälligen Wert wiederholen: Zufällige Messabweichungen ausschließen.
18. Bei bestätigter Abweichung Referenz sperren: Keine weitere kritische Verwendung.
19. Unabhängigen Vergleich durchführen: Referenznormal und Kontrollnormal gegeneinander plausibilisieren.
20. Letzten unauffälligen Zustand bestimmen: Betroffenen Zeitraum eingrenzen.
21. Auswirkungen bewerten: Frühere Kalibrierungen gegebenenfalls untersuchen.
22. Kalibrierung beziehungsweise Reparatur veranlassen: Ursache bestätigen.
23. As-Found-Daten bewahren: Zustand vor Justage dokumentieren.
24. Intervall regelmäßig überprüfen: Erkenntnisse aus der historischen Stabilität nutzen.

Passende Referenz- und Kalibriertechnik bei ICS Schneider

Druck PACE5000E – hochpräzise Druckreferenz und Druckcontroller

Der Druck PACE5000E eignet sich für hochpräzise Druckkalibrierungen in Labor, Produktion und Prüfstand.

Je nach eingesetztem Regelmodul bietet das System unter anderem:

• Messbereiche von niedrigen Drücken bis 210 bar,
• hochpräzise Druckregelung,
• Regelstabilität bis in den Bereich von 0,001 % FS,
• CM3-Referenzmodule für besonders anspruchsvolle Kalibrieraufgaben,
• automatisierte Kommunikation über verschiedene Schnittstellen,
• Integration in Labor- und Prüfstandssysteme.

Ein solches System kann beispielsweise als Arbeits- beziehungsweise Referenznormal verwendet und über definierte Kontrollmessungen langfristig überwacht werden.

WIKA CPT9000 – Präzisionsdrucksensor als hochwertige Vergleichsreferenz

Der WIKA CPT9000 ist ein hochpräziser Drucksensor für Kalibrier- und Referenzanwendungen.

Zu den Eigenschaften gehören:

• Genauigkeit bis 0,008 % IS-33,
• Messbereiche von niedrigen Drücken bis etwa 1.000 bar,
• Temperaturkompensation von 0 … 50 °C,
• RS-232- beziehungsweise RS-485-Kommunikation,
• kompakte, stabile Bauform.

Je nach Genauigkeitsanforderung und Messbereich kann ein unabhängiger Präzisionssensor in ein Zwischenprüf- beziehungsweise Vergleichskonzept integriert werden.

WIKA CPG1500 – mobiles Präzisions-Digitalmanometer

Das WIKA CPG1500 eignet sich unter anderem für mobile Referenzmessungen, Wartung und einfache Kalibrieraufgaben.

Zu den wesentlichen Eigenschaften gehören:

• Messbereiche bis 10.000 bar,
• Genauigkeit bis 0,025 % FS,
• Datenlogger mit bis zu 50 Messwerten pro Sekunde,
• temperaturkompensierte Präzisionsmessung,
• optionale Kommunikation mit Kalibriersoftware.

Abhängig vom erforderlichen Unsicherheitsverhältnis kann ein solches Gerät beispielsweise als zusätzliche Vergleichs- oder Kontrollreferenz in weniger anspruchsvollen Druckmessketten eingesetzt werden.

Weitere Referenzen, Kalibratoren, Druckcontroller und Präzisionsmessgeräte finden Sie unter Kalibriertechnik bei ICS Schneider.

Fazit

Eine Kalibrierung dokumentiert den Zustand eines Referenznormals zu einem bestimmten Zeitpunkt. Zwischen zwei Kalibrierterminen kann sich dessen Verhalten jedoch verändern.

Zwischenprüfungen schließen diese Überwachungslücke

Sie ermöglichen eine regelmäßige Kontrolle der Referenz zwischen den vollständigen Kalibrierungen.

Ein stabiles Kontrollnormal ist dabei besonders wertvoll

Es dient dazu, Veränderungen im Messprozess über lange Zeit sichtbar zu machen.

Ein Einzelwert reicht nicht aus

Kontrollkarten beziehungsweise Zeitreihen zeigen Trends, Sprünge und zunehmende Streuung wesentlich früher.

Warnungs- und Eingriffsgrenzen müssen zur Anwendung passen

Die Herstellerspezifikation des Referenzgerätes ist nicht automatisch eine geeignete interne Driftgrenze.

Die Messunsicherheit der Zwischenprüfung muss berücksichtigt werden

Nur ein ausreichend empfindliches Kontrollverfahren kann relevante Veränderungen erkennen.

Mehrere Messpunkte unterscheiden unterschiedliche Driftarten

Nullpunkt-, Span- und lokale Bereichsänderungen lassen sich dadurch wesentlich besser erkennen.

Eine bestätigte Abweichung erfordert eine Rückwirkungsanalyse

Entscheidend ist der letzte nachgewiesen unauffällige Zustand des Referenznormals.

Zwischenprüfungen helfen auch bei der Festlegung von Kalibrierintervallen

Langfristige Stabilitätsdaten ermöglichen eine wesentlich fundiertere Intervallentscheidung als ein pauschaler Jahresrhythmus.

Für die Praxis gilt

Kritische Referenznormale identifizieren → stabiles und möglichst unabhängiges Kontrollnormal auswählen → repräsentative Messpunkte festlegen → reproduzierbare Prüfbedingungen definieren → Ausgangsdaten sammeln → Warnungs- und Eingriffsgrenzen unter Berücksichtigung der Messunsicherheit festlegen → Zwischenprüfungen in risikogerechten Abständen durchführen → Ergebnisse sofort dokumentieren und als Zeitreihe auswerten → Trends und Streuung zusätzlich zu Grenzwertüberschreitungen betrachten → bei Auffälligkeiten Messung bestätigen und Referenz zunächst sperren → letzten unauffälligen Zustand bestimmen → Auswirkungen auf frühere Kalibrierungen bewerten → Erkenntnisse für Kalibrier- und Kontrollintervalle nutzen.

FAQ: Referenznormal zwischen Kalibrierungen überwachen

Was ist eine Zwischenprüfung eines Referenznormals?

Eine Zwischenprüfung ist eine dokumentierte Kontrollmessung zwischen zwei regulären Kalibrierungen, mit der überprüft wird, ob sich das Referenznormal beziehungsweise der Messprozess weiterhin erwartungsgemäß verhält.

Ersetzt eine Zwischenprüfung die Kalibrierung?

Nein. Sie bestätigt nicht eigenständig die vollständige metrologische Rückführung und ersetzt keine vorgesehene Kalibrierung.

Warum sind Zwischenprüfungen sinnvoll?

Sie können Veränderungen wesentlich früher erkennen und den Zeitraum eingrenzen, in dem eine mögliche Drift entstanden ist.

Was ist ein Check Standard?

Ein Check Standard beziehungsweise Kontrollnormal ist ein möglichst stabiles Normal, das regelmäßig gemessen wird, um Bias, Drift und langfristige Variabilität eines Messprozesses zu überwachen.

Muss das Kontrollnormal genauer sein als das Referenznormal?

Nicht zwingend. Entscheidend ist, dass das gesamte Kontrollverfahren ausreichend stabil und empfindlich ist, um die für den Messprozess relevante Veränderung erkennen zu können.

Kann ich zwei gleich genaue Geräte miteinander vergleichen?

Ja, ein solcher Vergleich kann wertvolle Informationen über relative Veränderungen liefern. Bei einer Abweichung ist jedoch gegebenenfalls eine dritte beziehungsweise übergeordnete Referenz erforderlich, um zu bestimmen, welches Gerät sich verändert hat.

Wie viele Messpunkte sollte eine Zwischenprüfung enthalten?

Das hängt von Gerät und Risiko ab. Bei linearen Messsystemen sind ein unterer, mittlerer und oberer Punkt häufig eine sinnvolle Ausgangsbasis.

Reicht eine Nullpunktkontrolle?

Nicht immer. Eine Spandrift oder lokale Nichtlinearitätsänderung kann trotz stabilem Nullpunkt auftreten.

Wie oft sollte eine Zwischenprüfung durchgeführt werden?

Das Intervall sollte anhand von Genauigkeitsanforderung, Stabilität, Nutzungshäufigkeit und Risiko festgelegt werden.

Sollte nach einem Transport geprüft werden?

Bei hochgenauen oder transportempfindlichen Referenznormalen kann eine zusätzliche Kontrollmessung nach dem Transport sehr sinnvoll sein.

Was ist eine Driftgrenze?

Sie definiert, welche Veränderung eines Kontrollwertes innerhalb des Überwachungsverfahrens noch akzeptiert wird beziehungsweise ab wann Maßnahmen erforderlich sind.

Ist die Driftgrenze dasselbe wie die Herstellertoleranz?

Nein. Eine interne Driftgrenze kann deutlich enger gewählt werden, damit eine Veränderung erkannt wird, bevor die vollständige Gerätespezifikation ausgeschöpft ist.

Was ist eine Warnungsgrenze?

Sie kennzeichnet eine auffällige Entwicklung, bei der zusätzliche Prüfungen oder ein kürzeres Kontrollintervall sinnvoll werden können.

Was ist eine Eingriffsgrenze?

Bei deren Überschreitung wird das System typischerweise zunächst als nicht ausreichend kontrolliert betrachtet und die Ursache muss untersucht werden.

Sind ±2s und ±3s vorgeschrieben?

Nein. Grenzen von beispielsweise ±2 Standardabweichungen als Warnung und ±3 Standardabweichungen als Eingriffsgrenze sind ein verbreitetes statistisches Konzept, aber keine universelle Vorgabe für jedes Kalibrierlabor.

Was ist eine Kontrollkarte?

Eine Kontrollkarte stellt wiederkehrende Messwerte beziehungsweise deren Abweichungen über die Zeit dar und ergänzt sie gegebenenfalls um Mittelwert, Warnungs- und Eingriffsgrenzen.

Warum ist eine Kontrollkarte besser als eine Tabelle?

Langsame Trends, Sprünge und Veränderungen der Streuung werden visuell wesentlich schneller erkennbar.

Was bedeutet Drift?

Drift bezeichnet eine langsame zeitliche Veränderung der messtechnischen Eigenschaften beziehungsweise Anzeige eines Messmittels.

Ist Drift immer linear?

Nein. Sie kann zeitweise linear erscheinen, sich aber beschleunigen, verlangsamen oder ihre Richtung ändern.

Was bedeutet Nullpunktdrift?

Die Messwerte verschieben sich über den Bereich ungefähr um einen konstanten Betrag.

Was bedeutet Spandrift?

Die Abweichung verändert sich mit zunehmendem Messwert, während der Nullpunkt gegebenenfalls weitgehend stabil bleibt.

Warum muss die Temperatur dokumentiert werden?

Viele hochgenaue Referenzgeräte reagieren auf Temperatur beziehungsweise benötigen eine definierte thermische Stabilisierung. Unterschiedliche Bedingungen können sonst wie Drift aussehen.

Was mache ich bei einem auffälligen Zwischenprüfergebnis?

Zunächst sollte die Messung reproduzierbar wiederholt und der Aufbau geprüft werden. Bestätigt sich die Abweichung, sollte das Referenznormal bis zur Klärung nicht für kritische Kalibrierungen verwendet werden.

Sollte ich das Gerät sofort justieren?

Nein. Zunächst sollte der As-Found-Zustand dokumentiert und die Ursache beziehungsweise Auswirkung der Abweichung untersucht werden.

Was bedeutet As Found?

As Found beschreibt den Zustand beziehungsweise die Messabweichung eines Gerätes vor einer möglichen Justage oder Reparatur.

Warum ist der letzte unauffällige Kontrollpunkt wichtig?

Er hilft, den Zeitraum einzugrenzen, in dem das Referenznormal möglicherweise außerhalb der vorgesehenen Kontrollgrenzen lag.

Müssen Kunden bei einer Abweichung informiert werden?

Das hängt vom Ergebnis der Rückwirkungsanalyse ab. Zunächst muss bewertet werden, ob frühere Ergebnisse tatsächlich relevant beeinflusst worden sein können und welche Anforderungen des jeweiligen Qualitäts- beziehungsweise Akkreditierungssystems gelten.

Kann man anhand von Zwischenprüfungen das Kalibrierintervall verlängern?

Langfristige stabile Kontroll- und Kalibrierdaten können eine fundierte Anpassung eines Kalibrierintervalls unterstützen. Eine einzelne bestandene Zwischenprüfung rechtfertigt jedoch keine beliebige Verlängerung.

Kann häufige Drift ein kürzeres Kalibrierintervall erfordern?

Ja. Wiederkehrende oder schlecht vorhersehbare Veränderungen sprechen für engere Kontroll- beziehungsweise Kalibrierintervalle.

Welche Daten sollte ich langfristig speichern?

Messwert, Abweichung, Datum, Messpunkt, Referenz- und Kontrollnormal, Umgebungsbedingungen, Prüfverfahren, Bewertung sowie gegebenenfalls ergriffene Maßnahmen.

Welches Gerät eignet sich als hochpräzise Druckreferenz?

Der Druck PACE5000E ist ein hochpräziser Druckcontroller für Kalibrierlabor, Produktion und Prüfstand.

Welcher Sensor eignet sich für hochpräzise Druckvergleichsmessungen?

Der WIKA CPT9000 ist ein Präzisionsdrucksensor mit einer Genauigkeit bis 0,008 % IS-33 und eignet sich für anspruchsvolle Referenz- und Kalibrieranwendungen.

Wo finde ich weitere Referenz- und Kalibriergeräte?

Weitere Lösungen finden Sie unter Kalibriertechnik bei ICS Schneider.