Vertrauen in virtuelle Durchflussmessgeräte

Wenn ein realer Messvorgang durch Simulationen abgebildet wird, kann dies als „virtuelle Messung“ bezeichnet werden. Aus metrologischer Sicht wirft das die Frage auf, wie Vertrauen in solche virtuellen Messungen gewährleistet werden kann. Obwohl in den letzten Jahrzehnten Methoden zur Abschätzung diverser Fehlerquellen in Simulationen entwickelt wurden, existiert bisher keine anerkannte Strategie zur Erfüllung metrologischer Anforderungen für virtuelle Messgeräte. Jetzt wurde ein Verfahren zur Berechnung der Simulationsunsicherheit eines virtuellen Ultraschall-Clamp-On-Messgerätes zur Durchflussmessung entwickelt.

Ultraschall-Clamp-On-Messgeräte haben sich zu einer etablierten Technologie für Durchflussmessungen entwickelt. Unter realen, nicht-idealen Strömungsbedingungen nach Krümmern, Ventilen etc. müssen die Messwerte von Durchflussmessern mit strömungsmechanischen Kalibrierfaktoren korrigiert werden. Aufgrund der Vielfalt relevanter Strömungskonfigurationen und Einbaulagen wird die experimentelle Bestimmung dieser Faktoren durch Simulationen ergänzt. Der Ansatz zur Bestimmung der Simulationsunsicherheit basiert – wie bei realen Unsicherheiten – auf der Verwendung einer erweiterten Unsicherheit mit dazugehörigem Konfidenzintervall. Die Abweichungen der Simulation werden an diskreten Messpositionen bestimmt und daraus eine kontinuierliche, also für alle Einbaupositionen des Messgerätes gültige Simulationsunsicherheit abgeleitet.

Das neuentwickelte Verfahren ermöglicht eine nach metrologischen Standards gerechtfertigte Substitution experimenteller Daten durch virtuelle Messungen. Die Methodik ist nicht nur auf bestimmte Geräte und Strömungskonfigurationen bei Durchflussmessungen beschränkt, sondern verallgemeinert auch auf andere Fachgebiete der Metrologie übertragbar, um hier das Vertrauen in virtuelle Messgeräte zu erhöhen.