Effiziente Kalibrierung eines Biegeschwinger-Dichtemessgerätes basierend auf optimaler Versuchsplanung

Zur Untersuchung des thermischen Zustandsverhaltens fluider Stoffe über große Druck- und Temperaturbereiche haben sich Biegeschwinger-Dichtemessgeräte als schnell, zuverlässig und vergleichsweise genau erwiesen. Dabei ist die Messunsicherheit unmittelbar an die verwendete Arbeitsgleichung und typischerweise einen hohen Kalibrieraufwand geknüpft. In Anbetracht des hohen Bedarfs an genauen p,v,T-Messdaten in Wissenschaft und Industrie, ist es allerdings wünschenswert, den Aufwand für experimentelle Untersuchungen zu reduzieren, ohne die Genauigkeit der Daten zu beeinträchtigen. Optimale Versuchsplanung bietet eine Möglichkeit, die Messplanung (Wahl der p,T-Zustandspunkte) gezielt auf ein anzupassendes Modell abzustimmen. Für die Kalibrierung eines Biegeschwinger-Dichtemessgerätes sind dementsprechend die anzupassenden Parameter der ausgewählten Arbeitsgleichung zu betrachten. In diesem Beitrag wird der Ablauf der Kalibrierung unter Berücksichtigung der optimalen Versuchsplanung vorgestellt. Auf Grundlage von Dichtemessungen an Propan werden eine typische Kalibrierstrategie, die eine Vielzahl an Messpunkten umfasst, und eine Kalibrierung mit einer begrenzten Anzahl an Messpunkten, die mittels optimaler Versuchsplanung berechnet wurden, gegenübergestellt. Zusätzlich werden für diesen Vergleich unterschiedliche, in der Literatur dokumentierte, Arbeitsgleichungen verwendet, um den Einfluss der Gleichung auf die Güte der Messungen zu demonstrieren.