Genauigkeit der Messwerte

[Micha]

Wie genau sind eigentlich die Messwerte der einzelnen Sensoren?
Wie werden die Sensoren bei Corant kalibriert?

Selber kann ich das nur sehr eingeschränkt überprüfen, aber für ein paar wenige Sensoren ist es mir bedingt möglich.

Ich habe neben den Air-Q 4 weitere digitale Temperatur-Sensoren und einen klassisch analogen. Der Maximalabstand ist kleiner 70 cm.
Meine eigenen Sensoren zeigen mehr oder weniger konstant eine Abweichung von maximal +/- 0,5 ° Celsius an.
Der Air-Q zeigt dagegen eine um nahezu konstant 2,4 ° niedrigere Temperatur an.

Drei meiner digitalen Sensoren (DHT22) messen auch die Luftfeuchte. Die gemessenen Werte varieren hier zwischen +/- 2 % Luftfeuchte.
Der Air-Q zeigt hingegen immer eine höhere Luftfeuchte an. Je nach Temperatur sind hier Abweichungen zwischen 3 % und 8 % Luftfeuchte.

Feinstaub (pm 2.5 und pm10):
Ich habe auch einen Feinstaubsensor (SDS011).
Vergleiche ich jetzt meinen Sensor mit dem Air-Q dann liegen die Werte sehr häufig sehr nahe beieinander.
Aber es erscheinen deutlich mehr Peeks beim SDS011.
Sowohl beim Air-Q als auch beim SDS011 protokolliere ich alle 5 Minuten die Messwerte. Hier könnte also generell ein Messproblem auf meiner Seite vorliegen?

Schwefeldioxid:
Ich habe keinen anderen Sensor, kann das also nicht überprüfen.
Aber ich bekomme nahezu konstant 208.70 +/- 0.1 µg/m³ angezeigt.
Dieser Wert erscheint mir einfach viel zu hoch!

[tuxbox]

Die höheren Luftfeuchtewerte resultieren vermutlich aus der zu niedrigen Temperatur. War bei mir am Anfang auch, aber nach einer Rekalibrierung der Temperatur gegen andere Sensoren direkt daneben hat danach beides gestimmt.

Was Feinstaub angeht habe ich leider nur eine weitere Referenz im Raum, die aber nur alle zehn Minuten und auch nur bis PM2,5 misst. Aber hier liegen die Werte auch sehr nahe beieinander.

Bei Schwefeldioxid habe ich sogar noch etwas höhere Werte. Eher zwischen 350 und 400 ug/m3. Da ich hier überhaupt keine andere Referenz habe ist es schwierig, aber der Verlauf wirkt schlüssig im Bezug auf Korrelationen zum Lüften und Nulllinie. Aber sehr viel mehr kann ich leider nicht dazu sagen, außer dass alle drei air-Q doch recht beinander liegen in drei verschiedenen Räumen und jeweils aber auf Lüften entsprechend "gut" reagieren (von den Luftfeuchtepeaks abgesehen) und die Konzentration dann deutlich abschwächt.

[Daniel [air-Q]]

Bei der Genauigkeit geben wir im Datenblatt (https://www.air-q.com/technologie#spezifikationen) die Angaben der Sensorenhersteller weiter. Im Detail ist das aber komplexer, denn die Genauigkeit ist meist auch temperaturabhängig. Vor allem trifft dies auf SO2, O3, NO2, CO, Sauerstoff und VOC zu. Für diese Sensoren haben wir selbst individuell die Temperaturabhängigkeit bestimmt und air-Q rechnet diese dann heraus. Das funktioniert sehr gut. In einem abgeschlossenen Luftvolumen, in dem sie nur die Temperatur ändern, wird fast keine Temperaturabhängigkeit mehr sichtbar. Luftfeuchtigkeit ist schwieriger. Hier ist vor allem beim VOC-Sensor, der stark davon beeinflusst wird, fast kein Einfluss mehr zu sehen. Bei SO, O3, NO2 und CO sind wir hier nicht ganz so weit, weil die Abhängigkeit impulsartig ist. Das bekommen wir aber sicher auch bald in den Griff.

Wenn man die Daten vom Gerät abruft, bekommt man zu jedem Messwert auch den berechneten Größtfehler mitgeliefert. Der beinhaltet alles, was bekannt ist, was sich auf die Genauigkeit auswirkt. Vor allem sind messwertabhängige und temperaturabhängige Einflüsse einbezogen, die der Sensorhersteller in seinen Datenblättern ermittelt hat. Dieser Wert gibt einen sehr guten Aufschluss darüber, wie genau der aktuellen Wert überhaupt sein kann, nach allem was bekannt ist. Die App wertet das aber (im Moment) nicht aus, da wir viele Nutzer nicht mit überwältigender Komplexität erschlagen wollen. Das geht schon eher in den wissenschaftlichen Bereich.

Zur Messung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit kommt beim air-Q ein HDC1080 von Texas Instruments zum Einsatz. Das ist der genaueste Luftfeuchtigkeitssensor, der uns bekannt ist. Die Genauigkeit der Temperaturmessung ist dabei ebenfalls sehr hoch. Allerdings entwickelt der air-Q selbst mit ca. 1,5 W Wärme durch seinen Betrieb. Daher ist die Temperatur, die vom Sensor gemessen wird, erhöht zur Außentemperatur, obwohl der Sensor weitestmöglich von Wärmequellen entfernt verbaut ist.
Zur Finalisierung laufen alle air-Qs mindestens 20 Stunden, damit die Sensoren sich auf Betriebstemperatur einpegeln können. Die Finalisierung findet zudem nur nachts statt, wenn alle Messwerte geringstmöglich schwanken. Die Sensoren für NO2, SO2, O3, CO und Temperatur erhalten dabei eine Offset-Kalibrierung. Für NO2, SO2, O3 und CO ist das nötig, da zwar ihre Empfindlichkeit auf diese Gase genauestens vom Hersteller kalibriert ist, aber die Nulllinie nicht bekannt ist - relative Unterschiede sind also sehr genau, aber der absolute Messwert noch nicht. Anhand eines Referenzgerätes werden diese Nulllinien eingestellt. Danach wird geprüft, ob die neuen Messwerte mit dem vom Referenzgerät übereinstimmen. Eine Abweichung von +/- 0,2 °C für die Temperatur ist dabei akzeptabel, sonst bekommt der air-Q keinen Aufkleber.
Die Luftfeuchtigkeit wird anhand der absoluten Luftfeuchtigkeit berechnet, denn die hängt nicht von der Temperatur ab. Hierzu können also die sehr genauen Werte des HDC1080 unmittelbar verwendet werden. Genauigkeit geht erst verloren, wenn daraus die Luftfeuchtigkeit außerhalb des Gerätes wieder mit der Offset-korrigierten Temperatur berechnet wird. Ist diese falsch, ist auch die Luftfeuchtigkeit falsch.

Eine Abweichung von 2,4 °C ist leider viel zu hoch. Das ist definitiv nicht beabsichtigt. Das deutet sehr darauf hin, dass der Luftfluss bei der Finalisierung der Geräte noch nicht perfekt ist. Es stehen 60 air-Q gleichzeitig da und warten auf ihre Fertigstellung. Da jeder 1,5 W Wärme erzeugt entstehen also 90 W insgesamt. Diese Wärme wird mit einem Ventilator abgeführt, so dass jeder air-Q luftumströmt ist. Offenbar ist das nicht perfekt. Das muss bei der nächsten Fertigung dringend kontrolliert werden. Danke für den ausführlichen Vergleichstest!

Die Temperatur wird sich bald auch in der App individuell richtig einstellen lassen. Das heißt, der Offset im air-Q wird dann noch mal korrigiert. Dann stimmt auch die relative Luftfeuchtigkeit sehr genau.

SO2 ist ein wenig unser Sorgenkind geworden. Es kommt hier ein Sensor der kalifornische Firma SPEC zum Einstatz. Der Hersteller gibt Querempfindlichkeiten an, die vor allem zu Schwefelwasserstoff aber auch zu Stickstoffmonoxid recht hoch sind. Das heißt, dass die Messwerte nicht ausschließlich SO2 zeigen, sondern SO2+H2S+NO. Das zu trennen gelingt uns vielleicht demnächst mindestens teilweise, wenn wir die Querempfindlichkeiten der anderen Sensoren im air-Q mit einbeziehen. Wir sind demnächst auch am TROPOS, dem Leibniz-Institut für Troposphärenforschung. Eventuell können wir mit der Hilfe vom TROPOS aufklären, ob es noch weitere Querempfindlichkeiten gibt, die der Hersteller nicht kennt, die aber im Innenraum relevant sind.

[Stefan]

@Daniel-air-Q u. an alle zusammen:
Ich schreibe mal unter diesem Topic, da meine Fragestellung nach meiner Meinung hier am besten passt: ich habe daheim zwei AirQ-Pro, die ich mittlerweile in verschiedenen Positionen im Wohnraum aufgestellt hatte. Den einen AirQ hatte ich auch "mobil" mit Powerbank Außen (aber vor zu widirigen Einflüssen geschützt) in Verwendung, wobei es auch Windböen, Temperaturschwankungen etc. ausgesetzt war.

Nun sind seit gestern Abend beide AirQ (aktuelle App u. Geräte-Firmware 1.58) im Schlafzimmer in ca. 1Meter Abstand zueinander platziert u. ich stelle fest, das die ermittelten Messwerte beider Geräte teils erheblich voneinander abweichen. Die AirQ stehen "geschützt" vor direktem Luftzug, Sonneneinstrahlung etc.
Welche Erklärung könnte es dafür geben? Hier der aktuelle Vergleich:

Der AirQ mit den immer "schon schlechteren Messwerten" ist das in der Übersicht-Tabelle betitelte Gerät "Schlafzimmer" (Device 1607A). Könnte es also an der temporären mobilen Verwendung des 1607A auch zu einer Schädigung von Sensoren oder Komponenten gekommen sein, die bisher unbekannt waren?

....oder weiter gefragt: könnte ich das eine Gerät zu Ihnen für eine Überprüfung einsenden? Evtl. liegt ein "Defekt" vor...

Bei aller Euphorie das der AirQ gleichzeitig soviele Messwerte ermitteln kann, bin ich nun leider etwas verunsichert (beim Vergleich der im selben Raum platzierten Geräte), welche Messwerte wirklich als "glaubwürdig" (als real) eingestuft werden können.(...von welchem der Geräte...)

Der VOC-Wert des Gerätes "Schlafzimmer"(Device 1607A) liegt ja angeblich erheblich höher als beim anderen Gerät...

Ich würde, um es "milde" auszudrücken, aktuell die Sensoren NO2,SO2,VOC als die "Sorgenkinder" betiteln...., aber aktuell liegt auch der CO2-Wert "auseinander"...

Alle diejenigen, die zwei oder mehr Geräte testweise einmal in einem Raum platzieren, könnten es ebenfalls einmal probieren: gibt es bei Euch / Ihnen evtl. (erhebliche) Abweichungen in den Messwerten?

Danke vorab für Infos!

[Stefan]

....als Ergänzung möchte ich zwei generierte Diagramme von "Heute" zeigen. Nochmals zur Info: beide Geräte befinden sich im selben Raum. Es sind zwei Diagramme, weil ich jeweils die eingeblendete "Info" des Einzelmesswertes des jeweiligen AirQ´s mit auf den Screenshot aufnehmen wollte, um die Messwert-Abweichung zu zeigen.

Leider wird bei den Diagrammen aktuell "CO" eingeblendet,- es handelt sich aber um "NO2" ! Da die abgebildeten NO2-Diagramm-Verläufe sehr unterschiedlich sind könnte ich mir vorstellen, das evtl. der NO2-Sensor des "Device 1607A" einen Defekt hat und somit auch die Abweichungen des Leistungs u. Gesundheits-Index mit verantwortet. Im Diagramm zu sehen: der Sensor des anderen AirQ`s "Device 3253" (blaue Linie) reagierte a) wesentlich schneller (nicht träge) auf Veränderungen, b) zeigte jeweils deutlich niedrigere (..vermutlich realistischere..) Werte,- im direkten Vergleich 55 zu 162

Ist es irgendwie möglich den einzelnen Sensor (NO2) probeweise zu tauschen?

[Isabel [air-Q]]

@Stefan
Leider kommt es beim Transport manchmal zu einem teilweisen Verlust der Kalibrierung.
Eventuell könnte eine Kalibrierung der Baseline das Problem beheben.
Mehr dazu hier: https://forum.air-q.com/topic/58/wie-funktioniert-die-baseline-nulllinien-kalibrierung?_=1596801345351
Wenn dem nicht so sein sollte, bitte nochmals melden.

[Stefan]

@Isabel-air-Q Bisher konnte ich beide AirQ`s noch nicht mit der App "Kalibrieren" -Funktion für die einelnen Sensoren "neu" Kalibrieren.

Es wird zwar die Kalibrierung gestartet (..bis 100%), aber es wird dann abgebrochen "nicht ausreichend Daten vorhanden"

Daten müssten aber ausreichend vorhanden sein,- oder soll mit einem "Werksreset" der "alte" (bisherige Datenbestand) gelöscht werden, weil er evtl. "anfangs" noch nicht kompatibel mit der jetzt neueren (aktuellen) Firmware war?

...werden bei einem "Werksreset" auch die "Online" (Cloud) Daten gelöscht, oder sind die immer "Safe"?

[Mario [air-Q]]

@Stefan
Hat es mittlerweile geklappt?

Folgendes vorgehen wenn nicht:
Für die Kalibrierung muss das Gerät 7 Tage laufen / gelaufen sein in einer möglichst "sauberen" Umgebung. Sauber heisst, dass der VOC Wert unter 500 ppb sein muss für mindestens 50% der insgesamt 7 Tage (nicht zusammenhängend). Dafür muss der Raum gut belüftet sein, dann wird es klappen. Wenn das der Fall ist, wird die Kalibrierung dann aufgerufen unter Einstellungen (kleines Zahnrädchen im Dashboard der app), dann Kalibrierung, dann den Wert, welchen Sie kalibrieren möchten.
Sollte es trotz belüftetem Zimmer nicht klappen, kann auch der VOC Sensor die Ursache sein. Dieser sollte nach dem Lüften deutlich unter 500 fallen. Eigentlich kalibriert sich dieser selbst, wenn das nicht der Fall ist. Aus diversen Gründen kann jedoch eine eigene Kalibrierung aber notwendig werden. Dazu bitte den Anweisungen folgen unter Einstellungen --> Kalibrierung -->VOC.

Wir führen diese Woche die "Schnellkalibrierung" ein, welche aber "dumm" ist und einfach nur den aktuellen Wert einstellen lässt. Zusammen mit der aktuellen Firmware wird das aber eine gute Lösung sein - die Firmware 1.64 korrigiert zu niedrige Werte automatisch über die Zeit.