Offsetfehler

Offsetfehler bezeichnet eine systematische Abweichung einer Messgröße, die unabhängig vom gemessenen Wert entsteht. Er wirkt als konstanter Zusatz oder Abzug, der den gemessenen Wert verschiebt. In vielen Modellen lässt sich eine Messgröße y als y = a·x + b darstellen, wobei x der wahre Wert, a der Verstärkungsfaktor und b der Offset (Nullpunktfehler) ist.

Ursachen für Offsetfehler liegen in der Hardware und Umgebungsbedingungen. Typische Ursachen sind nicht ideale Nullpunkte in Verstärkern, Dunkelstrom und Hintergrundsignale bei Sensoren, Bias-Ströme in elektronischen Schaltungen, Temperaturdrift, Alterung von Bauteilen und andere systematische Einflüsse, die unabhängig vom zu messenden Signal auftreten.

Auswirkungen eines Offsetfehlers können sein: Bias in Messreihen, fehlerhafte Kalibrierungen und verzerrte Ergebnisse besonders bei kleinen Signalen oder Grenzwerten. In der Bildverarbeitung kann ein Kamerasensor einen konstanten Hintergrundwert erzeugen, der bei jeder Aufnahme subtrahiert werden muss, um reale Bilddaten zu erhalten. In der Regel führt der Offset zu einer Verschiebung der Nullstelle eines Signals.

Korrektur und Gegenmaßnahmen umfassen Nullpunktkalibrierungen, bei denen bekannte Referenzwerte verwendet werden, um den Offset zu bestimmen und anschließend vom Messwert abzuziehen. Weitere Methoden sind die gleichzeitige Schätzung von Offset und Gain durch statistische Modelle, Temperaturkompensation und regelmäßige Kalibrierungen mit Referenzstandards.

Offsetfehler spielen eine zentrale Rolle in Metrologie, Qualitätssicherung, Sensorik und Signalverarbeitung, da sie die Genauigkeit von Messungen maßgeblich beeinflussen.