Messverfahren:

In Sensoren werden physikalische Größen in elektrische umgeformt. So können Wege mit Hilfe von Induktivtastern in Induktivitätswerte umgewandelt, die dann von einem Meßsystem ausgewertet werden.
Bei jeder Messung sind Störgrößen zu berücksichtigen.
Für unsere Messungen benutzen wir die unterschiedlichsten Sensoren. Als besonders interessant hat sich das von uns zum Patent angemeldete Kapazitiv- Messverfahren herausgestellt, da man dort mit einer einzigen Messung mehrere physikalische Größen erfassen kann.
Dieses Verfahren lässt sich zudem in leicht abgewandelter Form auch für Messungen an Induktivitäten und reellen Widerständen  einsetzen und liefert auch da hervorragende Messergebnisse.

Multivariate Messverfahren
Bisher war man es gewohnt, eine Messgröße mit einem Sensor zu messen (z.B. die Temperatur an einer Stelle eines Ofens mit einem Thermoelement). Mit zunehmender Komplexität der Messaufgaben reicht dies nicht mehr aus. In dem Ofen können beispielsweise an zwei verschiedenen Stellen des Ofens unterschiedliche Temperaturen gemessen werden. Das Trocknungsergebnis ist gut, obwohl jeder der beiden Sensoren ein "Schlecht" Ergebnis anzeigt. (ein Sensor zu hoch, der andere zu nieder)
Wird ein Prozess durch mehrere Sensoren kontrolliert, die möglicherweise noch unterschiedliche physikalische Messgrößen aufnehmen, können die Verhältnisse derart komplex werden, dass sie kaum noch überschaubar und keinesfalls mit einer einfachen Gleichung darstellbar sind.
Jeder der Messwerte kann fehlerbehaftet sein, sei es durch eine fehlerhafte Messung des Messsystems, sei es durch abweichende Umgebungsbedingungen. Wenn jedoch genügend Messwerte vorliegen, so werden sich diese gegenseitig stützen und es gelingen mit Hilfe eines geeigneten mathematischen Algorithmus dennoch zuverlässige Aussagen über die gewünschten Eigenschaften.
So muss in vielen Chargen-Prozessen aus einer Vielzahl von Messwerten letztlich  ein einziges Bit extrahiert werden, nämlich die Gut/Schlecht Entscheidung.  Bei kontinuierlichen Prozessen sind die Verhältnisse etwas anders gelagert, aber durchaus vergleichbar.
Mit Statistische Auswertemethoden wie dem Verfahren der multivariaten Datenanalyse kann dieses Problem gelöst werden . Mit ihnen ist es in vielen Fällen möglich, objektive Aussagen über das Verhalten von Prozessen zu gewinnen und nicht mehr allein auf die subjektive Einschätzung der Bedienperson angewiesen zu sein.
Aus diesem Grund haben wir in unser Betriebsystem ECOS die für eine multivariate Datenanalyse notwendigen mathematischen Algorithmen integriert.
Multivariate  Messverfahren sind nicht auf ein einziges Messgröße begrenzt. Die gleiche Mathematik lässt sich auch dann einsetzen, wenn z.B. optische Sensoren mit Kapazitiv- Sensoren kombiniert werden.
Im Prinzip wird innerhalb eines Kalibrierverfahrens eine Transformationsmatrix berechnet. Dies kann je nach Anforderung Rechenzeiten bis zu mehreren Stunden erfordern. Ist diese Transformationsmatrix erst einmal bekannt, so wird jeder neue Satz von Messwerten mit Hilfe dieser Transformationsmatrix ausgewertet. Dies ist innerhalb von einigen µs möglich, so dass dann die aufbereiteten Messwerte in Echtzeit vorliegen.

Kapazitivmessung

Dieses Messprinzip lässt sich zur Messung von Trocknungszuständen, von Feuchten, von Materialstärken und von Beschichtungsstärken wie (Lack Spinnpräparationen) einsetzen. Es arbeitet berührungsfrei und liefert auch im Produktionsprozess on-line wichtige Messwerte.
Das Material wird durch einen Plattenkondensator geführt, dessen eine Elektrode auf Massepotential liegen kann. Eine Kalander- Walze  oder ein  Maschinenteil lässt sich als Gegenelektrode nutzen. Falls erforderlich, kann  Elektrode und Gegenelektrode benachbart sein. In diesem Fall werden die durch das Material erzeugten Feldverzerrungen gemessen.
Eine der Elektroden wird mit einer dreieckförmigen Spannung beaufschlagt, die andere dient als Messelektrode. Gemäß der Formel I = C * dU/dt misst man einen rechteckförmigen Verschiebestrom, der von den Materialeigenschaften abhängt. Falls das Material zusätzlich leitfähig ist, wird dem durch die Kapazität verursachten konstanten Anteil ein dreieckförmiger Anteil überlagert. Besteht das Material aus polaren Molekülen so ergeben sich hohe Verluste direkt nach der Umkehrphase der Spannung. Ein exponentieller Stromanteil wird in diesem Fall überlagert.
Mit unserem Messverfahren lassen sich alle drei Anteile in einem einzigen Messzyklus ermitteln. Dazu wird der augenblickliche Stromwert an verschiedenen Stellen abgetastet.
Einen zusätzlichen Freiheitsgrad erhält man mit der Wahl der Frequenz des Dreiecks. Man nutzt dabei, dass die Dielektrizitätskonstanten vieler Materialien sehr stark frequenzabhängig sind. So hat Wasser bei Gleichspannung ein ε=80, bei 100 kHz nur noch etwa 1/4 dieses Wertes. Außerdem ist die DK von Wasser abhängig von der Bindung der Wassermoleküle an den Träger.
Durch die gleichzeitige Abtastung der Messkurve an verschiedenen Stellen können sehr genaue Aussagen über den aktuellen Zustand des Materials gemacht werden. Die Ergebnisse liegen schneller vor, als bei den üblichen Messverfahren und sind genauer als bei Phasenmessungen. Damit ist das Messverfahren besonders geeignet zur Online- Messung von Materialeigenschaften in Produktionsprozessen.

Obere Spur: Steuerspannung