Empfindlichkeit

In der Energiewirtschaft und Versorgungstechnik beschreibt Empfindlichkeit, wie stark sich die Ausgabe eines Instruments ändert, wenn sich seine Eingabe um einen festen Betrag verändert. Ein Drucktransmitter mit hoher Empfindlichkeit erzeugt eine große Spannungsänderung, wenn der Druck um 1 bar ansteigt; einer mit niedriger Empfindlichkeit erzeugt für die gleiche Druckänderung eine kleinere Änderung. Dies wird üblicherweise als Ausgabeeinheiten pro Eingabeeinheit ausgedrückt, etwa Millivolt pro Grad Celsius oder Mikroampere pro Pascal. Das Konzept ist wichtig, weil es bestimmt, ob ein Instrument kleine, aber bedeutsame Schwankungen in einem Prozess erfassen kann.

Jedes Messelement hat einen Arbeitsbereich für die Empfindlichkeit. Ein Thermoelement zur Messung der Ofentemperatur könnte eine Empfindlichkeit von 40 Mikrovolt pro Grad Celsius im Bereich von 0 bis 1000 °C haben. Ein Durchflussmesser, der für 0 bis 100 Kubikmeter pro Stunde kalibriert ist, könnte 0 bis 20 Milliampere ausgeben und hätte damit eine Empfindlichkeit von 0,2 Milliampere pro Kubikmeter pro Stunde. Die Empfindlichkeit wird bei der Herstellung und Kalibrierung festgelegt und ändert sich während des normalen Betriebs nicht. Allerdings können Instrumentendrift, Alterung von Bauteilen oder Ablagerungen auf Sensoren dazu führen, dass die tatsächliche Empfindlichkeit im Laufe der Zeit abnimmt.

Empfindlichkeit im Vergleich zu Genauigkeit und Auflösung

Empfindlichkeit unterscheidet sich von Genauigkeit und Auflösung, obwohl diese drei Begriffe oft verwechselt werden. Empfindlichkeit ist die Steigung der Eingabe-Ausgabe-Beziehung. Genauigkeit ist, wie nah die Anzeige am wahren Wert liegt. Auflösung ist die kleinste Änderung, die das Instrument erfassen kann. Ein Druckmanometer könnte hohe Empfindlichkeit haben (großer Ausschlag pro Bar), aber schlechte Genauigkeit aufweisen, wenn es im gesamten Bereich 2 Prozent zu hoch anzeigt, und schlechte Auflösung, wenn die Skaleneinteilungen zu weit auseinander liegen, um präzise zu lesen. Alle drei spielen in verschiedenen Situationen eine Rolle: Empfindlichkeit beeinflusst, wie reaktionsschnell eine Regelschleife sein kann, Genauigkeit beeinflusst, ob deine Messungen aussagekräftig sind, und Auflösung beeinflusst, ob du kleine Schwankungen überhaupt sehen kannst.

In der Praxis beeinflusst die Empfindlichkeit, wie du ein Instrument einsetzt. Ein hochempfindliches Gerät erfasst Störungen und Vibrationen leichter, daher benötigt es möglicherweise bessere Abschirmung oder Dämpfung. Ein weniger empfindliches Gerät verträgt raue Umgebungen besser, könnte aber echte Signale übersehen. In Kraftwerken benötigen Differenzdrucktransmitter zur Messung des Dampferzeuger-Niveaus ausreichend Empfindlichkeit, um Schwankungen von einigen Zentimetern in einer mehrere Meter hohen Wassersäule zu erfassen, aber nicht so viel Empfindlichkeit, dass Instrumentenrauschen Fehlalarme im Regelsystem auslöst.

Der Name stammt direkt vom lateinischen sensibilis, was wahrnehmbar oder spürbar bedeutet. In der Messtechnik ist es seit den frühen Jahrzehnten der industriellen Prozessmessung der Standardbegriff und spiegelt die Idee wider, dass ein empfindlicheres Instrument auf kleinere Reize reagiert und kleinere Unterschiede für den Bediener sichtbar macht.