Jeder Sensor misst. Ob er richtig misst, ist eine andere Frage. Ein Temperatursensor, der bei 80 Grad tatsächlich 83 Grad anzeigt, arbeitet. Er arbeitet nur falsch. Und wenn dieser Messwert die Grundlage für einen Regelkreis, eine Qualitätsentscheidung oder eine abrechnungsrelevante Erfassung ist, hat dieser Fehler direkte wirtschaftliche und sicherheitstechnische Konsequenzen.
Kalibrierung ist das Verfahren, das genau diese Frage beantwortet: Wie groß ist die Abweichung zwischen dem, was ein Sensor anzeigt, und dem, was tatsächlich gemessen wird? Das Ergebnis ist keine Reparatur und kein Eingriff in das Gerät, sondern ein dokumentierter Nachweis der Messgenauigkeit unter definierten Bedingungen. Wer diesen Nachweis nicht hat, hat keine belastbare Aussage über die Qualität seiner Messwerte.
In industriellen Betrieben ist Kalibrierung nicht nur eine technische Notwendigkeit, sondern häufig eine normative Pflicht. Die DIN EN ISO 9001:2015 fordert die rückführbare Kalibrierung aller qualitätsrelevanten Messmittel. Die Betriebssicherheitsverordnung setzt voraus, dass Messsysteme in einem sicheren und zuverlässigen Zustand betrieben werden.
In diesem Artikel erfahren Sie, was Kalibrierung präzise bedeutet und wie sie sich von Justierung und Eichung unterscheidet, welche Kalibrierarten es gibt und wann welche erforderlich ist, wie Temperatursensoren und Drucksensoren in der Praxis kalibriert werden und wie Kalibrierintervalle und Prüfmittelmanagement organisiert werden.
Was Kalibrierung bedeutet: Begriffe klar abgrenzen
Kalibrierung ist einer der am häufigsten falsch verwendeten Begriffe in der industriellen Messtechnik. Wer Kalibrierung mit Justierung gleichsetzt oder den Begriff für jede Art von Messgeräteprüfung verwendet, arbeitet ohne gemeinsame Grundlage. Präzise Begriffe sind die Voraussetzung für präzise Absprachen mit Lieferanten, Laboratorien und Auditoren.
Definition Kalibrierung nach DIN 1319-1
Kalibrierung ist nach DIN 1319-1 ein Messprozess, bei dem unter festgelegten Bedingungen die Beziehung zwischen den Werten einer Messgröße, die von einem Messgerät oder einem Messsystem angezeigt werden, und den entsprechenden Werten eines Normals ermittelt wird. Das Ergebnis ist eine dokumentierte Abweichung mit zugehöriger Messunsicherheit. Kalibrierung beinhaltet nach dieser Definition keinen Eingriff, der das Messgerät verändert.
Das bedeutet: Eine Kalibrierung stellt fest, wie groß der Fehler ist. Sie beseitigt ihn nicht. Ein Temperatursensor, der bei 100 Grad statt 100 Grad tatsächlich 102,4 Grad anzeigt, ist nach der Kalibrierung genauso ungenau wie vorher. Der Unterschied ist, dass dieser Fehler jetzt dokumentiert und bei der Interpretation der Messwerte berücksichtigt werden kann.
Kalibrierung vs. Justierung vs. Eichung
Justierung ist die Anpassung eines Messgeräts auf Basis der Kalibrierergebnisse, um die Messabweichung auf ein Minimum zu reduzieren. Justierung verändert das Gerät. Nach einer Justierung muss das Gerät neu kalibriert werden, um den neuen Zustand zu dokumentieren. Kalibrierung und Justierung sind aufeinanderfolgende, aber voneinander unabhängige Schritte.
Eichung ist ein gesetzliches Verfahren, das ausschließlich durch staatlich autorisierte Behörden oder zugelassene Prüfstellen durchgeführt wird. Sie ist für bestimmte Anwendungen wie den geschäftlichen Verkehr, den Gesundheitsschutz und die Umweltüberwachung gesetzlich vorgeschrieben. Eine Eichung ersetzt keine industrielle Kalibrierung und umgekehrt.
Was ein Kalibrierschein enthält
Ein vollständiger Kalibrierschein muss nach DIN EN ISO/IEC 17025 folgende Angaben enthalten: Datum und eindeutige Identifikationsnummer, Identifikation des kalibrierten Messobjekts mit Typ und Seriennummer, Bezeichnung des angewendeten Kalibrierverfahrens, Umgebungsbedingungen während der Kalibrierung, vollständige Kalibrierergebnisse mit Messwerten und Einheiten, Angabe der Messunsicherheit und die Rückführbarkeit der verwendeten Normale auf nationale oder internationale Standards. Ein Kalibrierschein ohne Messunsicherheitsangabe ist formal unvollständig.
Messtechnische Rückführbarkeit: Das Fundament jeder Kalibrierung
Eine Kalibrierung ist nur so gut wie die Normale, mit denen sie durchgeführt wurde. Wer mit einem unkalibrieren Referenzgerät kalibriert, dokumentiert lediglich den Abstand zwischen zwei unbekannten Fehlern.
Was Rückführbarkeit bedeutet
Messtechnische Rückführbarkeit bezeichnet die Eigenschaft eines Messergebnisses, durch eine ununterbrochene Kette von Kalibrierungen mit bekannten Messunsicherheiten mit einem nationalen oder internationalen Messnormal in Beziehung gesetzt werden zu können. Vereinfacht: Jedes Normal, das für eine Kalibrierung verwendet wird, muss selbst kalibriert sein. Dieses Normal muss wiederum mit einem übergeordneten Normal kalibriert worden sein, und so weiter, bis die Kette bei einem nationalen oder internationalen Primärnormal endet.
Mit jeder Stufe in dieser Kette nimmt die Messunsicherheit zu. Ein Arbeitsstandard, der mit einem nationalen Normal kalibriert wurde, ist immer weniger genau als das Normal selbst. Diese Tatsache muss in der Messunsicherheitsangabe jedes Kalibrierscheins transparent ausgewiesen sein.
Die Rolle der PTB als nationales Normal
In Deutschland ist die Physikalisch-Technische Bundesanstalt, kurz PTB, die oberste nationale Metrologie-Behörde. Sie realisiert und bewahrt die nationalen Maßeinheiten und stellt die Rückführbarkeit auf die internationalen SI-Einheiten sicher. Kalibrierlaboratorien, die nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert sind, führen ihre Normale regelmäßig auf die PTB zurück. Das ist die Grundlage dafür, dass Messergebnisse aus verschiedenen Laboratorien weltweit vergleichbar sind.
Für Betriebe bedeutet das: Wer eine rückführbare Kalibrierung benötigt, muss sicherstellen, dass das beauftragte Laboratorium die Rückführbarkeit seiner Normale nachweisen kann. Dieser Nachweis muss im Kalibrierschein dokumentiert sein.
Warum fehlende Rückführbarkeit Kalibrierergebnisse wertlos macht
Ein Kalibrierschein ohne nachgewiesene Rückführbarkeit dokumentiert lediglich den Vergleich mit einem unbekannten Referenzgerät. Er gibt keine Auskunft darüber, wie groß der tatsächliche Messfehler des kalibrierten Sensors gegenüber der physikalischen Wirklichkeit ist. Für Qualitätsmanagementsysteme nach DIN EN ISO 9001, für abrechnungsrelevante Messungen und für sicherheitskritische Anwendungen ist ein solcher Kalibrierschein nicht verwertbar. Auditoren lehnen Kalibrierscheine ohne Rückführbarkeitsnachweis regelmäßig ab.
Kalibrierarten im Vergleich: Werkskalibrierung, ISO und DAkkS
Drei Kalibrierarten sind in der industriellen Praxis verbreitet. Die Wahl hängt von normativen Anforderungen, dem Einsatzbereich und vertraglichen Verpflichtungen ab.
Werkskalibrierung: Schnell und kostengünstig
Die Werkskalibrierung wird vom Hersteller oder einem nicht akkreditierten Fachbetrieb durchgeführt. Vorteil: geringe Kosten und kurze Durchlaufzeiten. Nachteil: Die Qualität der Normale und die Rückführbarkeit werden nicht extern begutachtet. Für interne Überwachungsaufgaben mit nachgewiesener Rückführbarkeit ausreichend, aber nicht dort, wo normative oder Kundenanforderungen eine akkreditierte Kalibrierung fordern.
ISO-Kalibrierung: Anforderungen nach DIN EN ISO 9001
Die ISO-Kalibrierung richtet sich nach DIN EN ISO 9001:2015 Abschnitt 7.1.5. Sie wird von Fachbetrieben durchgeführt, die ihre Verfahren nach den Grundsätzen der DIN EN ISO/IEC 17025 dokumentieren, ohne akkreditiert zu sein. Der Kalibrierschein weist Rückführbarkeit und Messunsicherheit aus. Für die meisten Qualitätsmanagementsysteme nach ISO 9001 geeignet und kostengünstiger als eine DAkkS-Kalibrierung.
DAkkS-Kalibrierung: Höchste Anerkennungsstufe
Die DAkkS-Kalibrierung wird von einem nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditierten Labor durchgeführt, das regelmäßig extern begutachtet wird. Der Kalibrierschein ist international anerkannt. Erforderlich wenn Kundenanforderungen, branchenspezifische Normen oder gesetzliche Vorgaben sie ausdrücklich fordern. Die Entscheidung sollte auf einer Analyse der normativen Anforderungen basieren, nicht auf dem Grundsatz, dass mehr immer besser ist.
Kalibrierung in der Praxis: Temperatursensoren und Drucksensoren
Temperatursensoren und Drucksensoren gehören zu den am häufigsten eingesetzten Messmitteln in Gewerbe und Industrie. Ihre Kalibrierung folgt unterschiedlichen Verfahren, hat aber dasselbe Ziel: die dokumentierte Aussage über die tatsächliche Messabweichung unter definierten Bedingungen.
Kalibrierung von Temperatursensoren
Temperatursensoren werden in einem Kalibrierbad oder Kalibrierofen bei definierten Referenztemperaturen mit einem rückführbaren Referenzthermometer verglichen. Übliche Kalibriertemperaturen werden so gewählt, dass sie den tatsächlichen Betriebsbereich des Sensors abdecken. Ein Sensor, der im Prozess Temperaturen zwischen 50 und 150 Grad überwacht, sollte mindestens an den Bereichsgrenzen und in der Mitte des Messbereichs kalibriert werden.
Für Widerstandsthermometer vom Typ Pt100 und Pt1000 sind die Kalibrierverfahren gut standardisiert. Die Abweichung von der idealen Pt100-Kennlinie wird dokumentiert und kann als Korrekturwert in der SPS-Parametrierung berücksichtigt werden. Besondere Aufmerksamkeit erfordert die Einbausituation: Ein Sensor, der im Labor kalibriert wurde, aber im Prozess unter anderen Wärmeableitungsbedingungen betrieben wird, kann im eingebauten Zustand andere Messwerte zeigen als im Kalibrierlabor.
Kalibrierung von Drucksensoren
Drucksensoren werden mit einem Referenzdruckgerät kalibriert, das selbst rückführbar kalibriert ist. Der Sensor wird an mehreren Druckpunkten innerhalb seines Nennmessbereichs geprüft, typischerweise bei null Prozent, 25 Prozent, 50 Prozent, 75 Prozent und 100 Prozent des Nenndrucks, sowohl bei steigendem als auch bei fallendem Druck. Aus diesen Messungen werden Linearitätsabweichung und Hysterese bestimmt.
Drucksensoren sind empfindlich gegenüber Temperatureinflüssen. Viele Hersteller geben Temperaturkoeffizienten an, die beschreiben, wie stark sich der Messwert bei einer Temperaturänderung verschiebt. Eine Kalibrierung, die nur bei Raumtemperatur durchgeführt wird, liefert keine Aussage über das Verhalten des Sensors bei Prozesstemperaturen, die deutlich davon abweichen.
Umgebungsbedingungen und Einbausituation beachten
Beide Sensortypen zeigen im eingebauten Zustand möglicherweise andere Messwerte als im Kalibrierlabor, wenn die Einbausituation die Messung beeinflusst. Wärmeableitung über die Einbauarmatur, Druckimpulse durch schwankende Prozessdrücke oder elektromagnetische Einstreuungen in der Signalleitung können zu systematischen Abweichungen führen, die durch eine reine Laborkalibrierung nicht erfasst werden. Für sicherheitsrelevante oder qualitätskritische Messpunkte empfiehlt sich daher eine Kalibrierung unter realen oder realen Bedingungen nachgebildeten Prozessbedingungen.
Kalibrierintervalle und Prüfmittelmanagement
Eine einmalige Kalibrierung bei der Inbetriebnahme reicht nicht aus. Sensoren driften über die Zeit. Ihre Messgenauigkeit verändert sich durch Alterung, mechanische Beanspruchung, Temperaturschwankungen und Prozesseinflüsse. Kalibrierintervalle stellen sicher, dass Abweichungen rechtzeitig erkannt werden.
Wie Kalibrierintervalle festgelegt werden
Die DIN EN ISO 9001:2015 fordert die Kalibrierung in festgelegten Abständen, legt aber keine konkreten Intervalle vor. Der Betreiber legt die Intervalle selbst fest, auf Basis einer Risikoabwägung. Relevante Faktoren sind die geforderte Messgenauigkeit der Anwendung, die Stabilität des Sensors unter den Betriebsbedingungen, die Einsatzintensität und Umgebungsbelastung sowie die Erfahrungswerte aus früheren Kalibrierungen.
Als grobe Orientierung gelten in vielen Betrieben Intervalle von ein bis zwei Jahren für Sensoren unter normalen Bedingungen. Diese Werte sind nicht normativ festgelegt, sondern ergeben sich aus betriebsspezifischen Risikoanalysen und Erfahrungswerten. In chemisch aggressiven, stark schwingenden oder thermisch belasteten Umgebungen können kürzere Intervalle notwendig sein. Wer dokumentiert, dass ein Sensor über mehrere Kalibrierungen stabil geblieben ist, kann das Intervall in begründeten Fällen verlängern. Wer diesen Nachweis nicht hat, sollte eher kürzere Intervalle wählen.
Was zu tun ist, wenn ein Sensor außerhalb der Toleranz liegt
Stellt eine Kalibrierung fest, dass ein Sensor außerhalb seiner spezifizierten Toleranz liegt, reicht es nicht, den Sensor zu tauschen oder zu justieren. Die DIN EN ISO 9001:2015 fordert in Abschnitt 7.1.5.2 ausdrücklich, dass der Betreiber die Gültigkeit früherer Messergebnisse bewertet, die mit diesem Sensor erzielt wurden, sofern der Sensor zur Konformitätsbeurteilung eingesetzt wurde. Das bedeutet: Welche Produkte, Chargen oder Prozessentscheidungen basieren auf Messwerten dieses Sensors seit der letzten Kalibrierung? Sind diese Ergebnisse noch gültig oder müssen Maßnahmen ergriffen werden?
Diese Bewertung muss dokumentiert werden. Wer einen Sensor still tauscht, ohne die früheren Messergebnisse zu bewerten, verletzt die Anforderungen seines Qualitätsmanagementsystems.
Dokumentation und Kennzeichnung des Kalibrierstatus
Die DIN EN ISO 9001 fordert, dass der Kalibrierstatus eines Messmittels identifizierbar ist. Wie diese Identifizierung erfolgt, legt die Norm nicht fest. Physische Kalibrierplaketten oder Aufkleber direkt am Sensor sind in der Praxis weit verbreitet und bieten den Vorteil der sofortigen Erkennbarkeit. Gleichwertig ist auch die zentrale Verwaltung des Kalibrierstatus in einem digitalen Prüfmittelmanagementsystem, sofern der Status jederzeit nachvollziehbar ist. Im digitalen Prüfmittelmanagement wird der Kalibrierstatus zentral verwaltet und bei Fälligkeit automatisch eskaliert.
Kalibrierung im betrieblichen Kontext: Pflichten und Beauftragung
Kalibrierung ist in vielen Betrieben keine freiwillige Qualitätsmaßnahme, sondern eine normative oder vertragliche Pflicht. Wer die relevanten Anforderungen kennt, kann gezielt entscheiden, welche Kalibrierart für welchen Sensor erforderlich ist.
Anforderungen nach DIN EN ISO 9001 und BetrSichV
Die DIN EN ISO 9001:2015 verpflichtet in Abschnitt 7.1.5 alle Unternehmen mit einem zertifizierten Qualitätsmanagementsystem dazu, qualitätsrelevante Messmittel in festgelegten Intervallen rückführbar zu kalibrieren, bei Bedarf zu justieren und so zu kennzeichnen, dass der Kalibrierstatus erkennbar ist. Wird festgestellt, dass ein Messmittel außerhalb der Toleranz war, muss die Gültigkeit früherer Messergebnisse bewertet werden.
Die Betriebssicherheitsverordnung verpflichtet Arbeitgeber, Arbeitsmittel in einem sicheren Zustand zu halten. Für Messsysteme, die in sicherheitsgerichteten Steuerungsfunktionen eingesetzt werden, schreiben die einschlägigen Normen wie IEC 61508 und IEC 61511 zusätzlich konkrete Proof-Tests und Kalibrierungen in definierten Intervallen vor. Für sicherheitsgerichtete Messketten, die nach IEC 61508 oder IEC 61511 ausgelegt sind, schreiben die Normen Proof-Tests und Kalibrierungen in definierten Intervallen vor.
Wann eine DAkkS-Kalibrierung erforderlich ist
Eine DAkkS-Kalibrierung ist nicht in jedem Fall erforderlich. Sie wird notwendig, wenn Kundenverträge oder Auftragsanforderungen sie ausdrücklich fordern, wenn branchenspezifische Normen wie die IATF 16949 in der Automobilindustrie ein akkreditiertes Kalibrierzertifikat verlangen oder wenn Messergebnisse in rechtlichen oder behördlichen Zusammenhängen verwendet werden, die internationale Anerkennung des Kalibrierscheins erfordern.
Für viele Standardanwendungen in Gewerbe und Industrie ist eine ISO-Kalibrierung mit nachgewiesener Rückführbarkeit ausreichend. Die Entscheidung sollte auf einer konkreten Analyse der Anforderungen basieren und dokumentiert sein.
VOELTEC als regionaler Partner in Dresden
VOELTEC unterstützt Gewerbe- und Industriebetriebe in Dresden und der Region bei der Kalibrierung und dem Management ihrer Messtechnik im Bereich elektrischer Anlagen und MSR-Systeme. Sprechen Sie uns an, wenn Sie Ihre Messmittel kalibrieren lassen, ein strukturiertes Prüfmittelmanagement aufbauen oder die Kalibrieranforderungen Ihrer Anlage bewerten möchten.
Kalibrierung ist keine Formalität — sie ist die Grundlage verwertbarer Messwerte
Ein Sensor, dessen Messabweichung unbekannt ist, liefert Daten. Ob diese Daten richtig sind, weiß niemand. Kalibrierung ist das einzige Verfahren, das diese Frage mit einem dokumentierten Ergebnis beantwortet. Wer auf Kalibrierung verzichtet, trifft Entscheidungen auf Basis von Messwerten, deren Qualität er nicht kennt.
Das ist in der industriellen Praxis kein abstraktes Risiko. Regelkreise, die auf falschen Messwerten basieren, regeln in die falsche Richtung. Qualitätskontrollen, die auf unkalibrierte Sensoren vertrauen, geben falsche Urteile ab. Abrechnungsrelevante Erfassungen ohne Kalibriernachweis sind rechtlich angreifbar.
Die wichtigsten Erkenntnisse aus diesem Artikel auf einen Blick:
- Kalibrierung dokumentiert die Messabweichung eines Sensors gegenüber einem rückführbaren Normal. Sie verändert das Gerät nicht. Justierung ist der anschließende Eingriff zur Korrektur der Abweichung.
- Messtechnische Rückführbarkeit ist die Voraussetzung für verwertbare Kalibrierergebnisse. Ein Kalibrierschein ohne nachgewiesene Rückführbarkeit auf nationale Normale ist für Qualitätsmanagementsysteme und Audits nicht verwendbar.
- Drei Kalibrierarten stehen zur Verfügung: Werkskalibrierung für einfache interne Anforderungen, ISO-Kalibrierung für Qualitätsmanagementsysteme nach ISO 9001 und DAkkS-Kalibrierung für höchste normative oder vertragliche Anforderungen.
- Kalibrierintervalle legt der Betreiber selbst fest. Die DIN EN ISO 9001 fordert festgelegte Intervalle, keine konkreten Fristen. Orientierung geben Herstellerangaben, Erfahrungswerte aus früheren Kalibrierungen und die Einsatzbedingungen.
- Liegt ein Sensor außerhalb der Toleranz, müssen früheren Messergebnisse bewertet werden. Ein stiller Austausch ohne diese Bewertung verletzt die Anforderungen der ISO 9001.
- Kalibrierstatus und Kalibriertermin müssen am Sensor erkennbar gekennzeichnet sein.
Wenn Sie die Kalibrierung Ihrer Messsensoren strukturieren, ein Prüfmittelmanagement aufbauen oder die Kalibrieranforderungen Ihrer Anlage in Dresden und der Region bewerten möchten, sprechen Sie mit VOELTEC. Wir unterstützen Sie von der Bestandsaufnahme bis zur vollständigen Dokumentation.
Nehmen Sie jetzt Kontakt auf: info@voeltec.de oder telefonisch unter +49 0351 21778647.
