Sensoralterung

Sensoralterung bezeichnet die allmähliche Veränderung der Messcharakteristik eines Sensors im Laufe seiner Lebensdauer. Ursachen sind physikalische und chemische Alterungsprozesse, Materialermüdung sowie Einflüsse der Umgebung wie Temperatur, Feuchtigkeit und Belastung. Die Alterung kann zu einer Abweichung der Messwerte und erhöhter Unsicherheit führen.

Typische Effekte sind Offset-Drift, Gain-Drift, Veränderungen der Linearität, Zunahme des Rauschens und Änderungen der Referenzspannungen oder -potenziale. Sensing-Elemente können sich mechanisch verformen, Kontakte verschleißen oder Oberflächen je nach Typ verschmutzen, vergilben oder durch Verunreinigungen beeinträchtigt werden.

Unterschiede je nach Sensortyp: Optische Sensoren können durch Verschmutzung, Belag oder Alterung der Detektor-Elemente abnehmende Empfindlichkeit und erhöhten Dunkelstrom zeigen. MEMS-Sensoren können Drift durch mechanische Fatigue, Stiction oder Beschädigung der Mikrostrukturen entwickeln. Elektrochemische Sensoren können durch Verunreinigungen oder Degradation der Referenzelektrode an Empfindlichkeit und Stabilität verlieren; chemische Sensoren durch Oberflächenveränderungen.

Ursachen umfassen Temperaturzyklen, Feuchtigkeit, chemische Angriffe, Vibration, Strahlung, Alterung elektronischer Bauelemente sowie kontinuierliche Messbelastung. Die Auswirkungen sind häufig eine schleichende Abnahme der Messgenauigkeit, gesteigerte Messunsicherheit und gelegentlich Ausfälle, falls Kalibrierungen nicht regelmäßig erfolgen.

Management und Minderung: Design für Stabilität, Temperaturkompensation, Robustheit, Redundanz, integrierte Selbstdiagnose, regelmäßige Kalibrierung und automatisierte Drift-Erkennung sowie prädiktive Wartung. Dokumentierte Kalibrierintervalle und Rückverfolgbarkeit sind zentral.

Monitoring: Langzeitdaten werden auf Drift geprüft; Warnwerte, Kalibrier-Trigger und Trends unterstützen Wartungspläne. In vielen Branchen gelten normative Anforderungen an Kalibrierung, Dokumentation und Lebensdauerabschätzung.