Kalibrator / Simulator

Bei einem Kalibrator handelt es sich um ein Gerät, das für bestimmte physikalische Größen feste Werte erzeugt oder simuliert. Der Kalibrator wird eingesetzt, um die Genauigkeit von Messgeräten für diese Größen zu überprüfen oder um Geräte und Anlagen auf eine bestimmte Belastung oder bestimmte Signalgrößen einzustellen. Für einige Größen wird kein Kalibrator eingesetzt, sondern Kalibrierstandards. So werden beispielsweise Waagen mit Prüfgewichten kalibriert und Schichtdickenmessgeräte mit Kalibrierfolien. Das Kalibrieren an sich beinhaltet nur die Überprüfung der Messgenauigkeit. Die Korrektur durch Einstellungen am Gerät wird als Justage bzw. Justierung bezeichnet.

Kalibrator für Schallpegelmessgeräte
Die Genauigkeit von Schallpegelmessgeräten kann mit einem Kalibrator überprüft werden, der feste Bezugspegel erzeugt. Damit die Messung nicht durch Nebengeräusche beeinflusst wird, ist der Kalibrator meist mit einer Aufnahmeöffnung für das Messmikrofon ausgestattet. Erzeugt der Kalibrator mehrere Bezugspegel, zum Beispiel 94 dB und 114 dB, können die Schallmesser bei dem Pegel der besser zur Anwendung passt oder bei beiden Pegelwerten geprüft werden. Der gemessene Wert sollte mit dem Pegel übereinstimmen, der vom Kalibrator erzeugt wurde. Liegt der ermittelte Wert außerhalb der erwarteten Genauigkeit, besteht bei vielen Schallpegelmessern die Möglichkeit, sie neu einzustellen. Für Schallpegelmesser sind in der DIN EN 60651 vier Genauigkeitsklassen festgelegt. Bei Geräten der Genauigkeitsklasse 0 sind nur 0,4 Dezibel Abweichung erlaubt. Bei Genauigkeitsklasse 1 sind es 0,7 Dezibel, bei Klasse 2 bis zu 1,0 Dezibel. Geräte der Genauigkeitsklasse 3 dürfen dagegen 1,5 Dezibel Abweichung aufweisen und sind nur für orientierende Messungen zulässig. Auch die Kalibratoren werden in Genauigkeitsklassen eingeordnet. In der DIN EN 60942 sind die drei Genauigkeitsklassen LS, 1 und 2 definiert. Ein Kalibrator der Klasse LS sollte für Schallpegelmesser der Klassen 0 und 1, ein Kalibrator der Klasse 1 für Schallmesser der Klasse 2 und ein Kalibrator der Klasse 2 für Schallmessgeräte der Klasse 3 verwendet werden.

Wichtige Auswahlkriterien bei einem Kalibrator für Schallpegel sind:
- die Genauigkeitsklasse,
- der erzeugte Bezugspegel (94, 104 oder 114 Dezibel) und dessen Frequenz (250 oder 1.000 Hertz),
- die Größe der Aufnahmeöffnung für das Mikrofon.

Kalibrator für Schwingungs- und Vibrationsmessgeräte
Auch Messgeräte für Schwingungen und Vibrationen können mit einem Kalibrator überprüft werden. Dieser Kalibrator erzeugt definierte Schwingungen und überträgt diese auf den Schwingungssensor. Die verfügbaren Geräte unterscheiden sich unter anderem dadurch, welche Frequenzen und Amplituden erzeugt werden können. Einige Gerätetypen können lediglich eine Frequenz von 159,2 Hertz erzeugen, bei der die Schwingbeschleunigung 10 m/s², die Schwinggeschwindigkeit 10 m/s und der Schwingweg 10 µm betragen. Andere Geräte können unterschiedliche Frequenzen und Amplituden ausgeben und eignen sich dadurch auch für die Überprüfung von speziellen Messgeräten für Humanschwingungen, Gebäude- oder Maschinenschwingungen.

Wichtige Auswahlkriterien bei einem Kalibrator für Schwingungsgrößen sind:
- die erzeugbaren Werte für Schwingfrequenz, Schwingbeschleunigung, Schwinggeschwindigkeit und Schwingweg,
- das maximal zulässige Gewicht der zu prüfenden Schwingungssensoren,
- die Befestigungsmöglichkeiten für die Schwingungssensoren,
- Zusatzfunktionen wie ein Selbsttest auf die Genauigkeit der Bezugsgröße.

Kalibrator für elektrische Größen
Mit einem Kalibrator können mehrere elektrische Messgrößen wie Spannung, Stromstärke oder Frequenz mit verschiedenen Werten erzeugt oder simuliert werden. Oft besteht auch die Möglichkeit, mit dem gleichen Kalibrator Thermoelemente zu prüfen. Bei Thermoelementen wird die Temperatur ja über die Spannungsdifferenz ermittelt, die sich bei Temperaturunterschied zwischen den Drahtenden einstellt. Bei diesen Geräten gehören außer den Prüfleitungen auch Adapter für die Thermoelementanschlüsse zum Lieferumfang. Einige Gerätetypen sind auch zur Kalibrierung von Widerstandsthermometern geeignet. Meist ist ein Kalibrator für elektrische Größen auch zur Messung dieser Größen einsetzbar. Viele Geräte verfügen über eine Datenloggerfunktion, einen großen Speicher für Messwerte oder zusätzliche Auswertefunktionen. Mit einem speziellen Kalibrator für Hocheffizienzpumpen, können beispielweise nicht nur die Werte der Pumpe und des Pumpenreglers überprüft, sondern auch der Volumenstrom und der Pumpenstatus ermittelt werden.

Auswahlkriterien bei einem Kalibrator für elektrische Größen sind:
- die simulierten Größen (z. B. Spannung, Stromstärke, Widerstand, Frequenz, Impuls, Pulsweitenmodulation),
- der Wertebereich und die Auflösung der einzelnen Größen,
- die Genauigkeit der simulierten Werte,
- die Bedienbarkeit,
- die zusätzlichen Mess- und Auswertefunktionen.

Kalibrierung bei einem Kalibrator
Eine Kalibrierung ist eine Prüfung der Genauigkeit. Damit diese Prüfung nachvollziehbar und wiederholbar ist, werden die Prüfschritte und Prüfbedingungen festgelegt und dokumentiert. Wer mehrere Messgeräte für die gleiche Messgröße besitzt, die kalibriert werden müssen, um die Qualitätsstandards einzuhalten, kann diese Kalibrierung mit einem geeigneten Kalibrator durchführen. Dieser Kalibrator sollte aber regelmäßig selbst kalibriert werden, damit die angestrebte Genauigkeit für den Einsatzzweck sichergestellt ist. Auch spezialisierte Kalibrierlabore lassen die zur Kalibrierung verwendeten Geräte in festgelegten zeitlichen Abständen überprüfen. Wird bei der Kalibrierung festgestellt, dass ein Kalibrator die angegebene Genauigkeit nicht erreicht, kann dieser gegebenenfalls justiert oder repariert werden.