Was ist ein Linearitätsfehler?

Der Linearitätsfehler ist ein wichtiger Aspekt in der messtechnischen Sensorik, insbesondere bei der Erfassung von physikalischen Größen wie Temperatur, Druck, Kraft oder Dehnung. Linearitätsfehler beschreiben die Abweichung des Messergebnisses von der tatsächlichen Messgröße, wenn das Messgerät nicht linear reagiert.

Im Idealfall sollten Messgeräte linear sein, was bedeutet, dass jede Änderung der Messgröße proportional zu einer entsprechenden Änderung des Ausgangssignals des Messgeräts führt. In der Praxis treten jedoch immer Abweichungen auf, die auf verschiedene Faktoren wie elektrische, mechanische oder thermische Einflüsse zurückzuführen sind. Diese Abweichungen können zu Ungenauigkeiten bei der Messung führen und müssen daher berücksichtigt und korrigiert werden.

Der Linearitätsfehler wird in der Regel als prozentualer Anteil der maximalen Messabweichung angegeben und kann durch verschiedene Methoden ermittelt werden, z.B. durch Vergleich mit einem anderen Messgerät oder durch mathematische Berechnungen. Eine häufig verwendete Methode zur Korrektur von Linearitätsfehlern ist die Anwendung von Kalibrierkurven oder Kompensationsalgorithmen, die das Messergebnis automatisch korrigieren.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Linearitätsfehler nicht der einzige Faktor ist, der die Genauigkeit von Messungen beeinflusst. Auch andere Fehlerquellen wie Hysterese, Drift, Rauschen oder Nullpunktverschiebung müssen berücksichtigt werden. Eine umfassende Analyse und Kalibrierung von Messgeräten ist daher unerlässlich, um genaue und zuverlässige Messergebnisse zu gewährleisten.

Die unabhängige Linearität in der Sensorik beschreibt die Fähigkeit eines Sensors, Messwerte mit einem konstanten Verhältnis zur Messgröße zu liefern, unabhängig von der Höhe des Messwertes. Anders ausgedrückt bedeutet das, dass eine Änderung der Messgröße um einen bestimmten Betrag immer zu derselben proportionalen Änderung des Messsignals führt, egal ob die Messgröße groß oder klein ist.

Ein Sensor mit einer hohen unabhängigen Linearität kann also genaue Messungen über einen breiten Messbereich hinweg liefern, ohne dass die Genauigkeit durch Nichtlinearitäten beeinträchtigt wird.

Die unabhängige Linearität ist ein wichtiger Parameter für die Bewertung der Genauigkeit von Sensoren und wird üblicherweise durch den Vergleich von Messergebnissen mit einer idealen Geraden in einem Diagramm dargestellt. Eine hohe unabhängige Linearität wird durch eine annähernd perfekte Übereinstimmung der Messwerte mit der idealen Geraden bestätigt, während Abweichungen von der Geraden auf Nichtlinearitäten hinweisen.