Kalibrierung von A-Staubmessgeräten: So wird jedes Dustlight-Gerät kalibriert

29.09.2026

Stehen zwei optische A-Staubmessgeräte im selben A-Staub nebeneinander, können sie unterschiedliche Werte anzeigen. Warum das so ist, erklären Datenblätter selten, denn für Partikelsensoren gibt es keinen einheitlichen Standard. Die Kalibrierung von A-Staubmessgeräten ist deshalb kein einzelner Schritt, sondern eine Folge von Prüfungen. Jede davon klärt eine eigene Frage: ob alle Geräte gleich messen, ob der Wert mit einem Referenzverfahren übereinstimmt und ob er über Jahre stabil bleibt. Dustlight beantwortet diese Fragen mit der Einzelkalibrierung jedes Sensors, einer unabhängigen Validierung in einem akkreditierten Labor und einer dokumentierten Kalibrierkette. Der Beitrag beschreibt jeden Schritt, die geltenden Toleranzen und die Grenzen einer Aussage zur Rückführbarkeit.

Entdecken Sie alle Tests, Toleranzen und Referenzgeräte hinter jedem Messwert in der vollständigen technischen Erklärung zu Genauigkeit, Präzision, Kalibrierung und Rückführbarkeit.

Zweistufiges Konzept für die Kalibrierung von Staubmessgeräten

Die Kalibrierung von Staubmessgeräten folgt bei Dustlight zwei getrennten Wegen. Auf dem einen wird der Algorithmus an einem unabhängigen, akkreditierten Institut entwickelt und validiert, auf dem anderen wird jeder Sensor in der Produktion abgeglichen. Der erste Weg legt fest, wie aus dem optischen Signal eine Masse wird, der zweite sorgt dafür, dass jedes Gerät diese Umrechnung gleich anwendet.

Warum es beide Wege braucht, folgt aus dem optischen Messprinzip. Eine Laserdiode durchleuchtet die angesaugte Luft, die Partikel streuen einen Teil des Lichts, und eine Fotodiode wandelt dieses Streulicht in Signale um. Die Massenkonzentration in µg/m³ berechnet anschließend ein Algorithmus, dessen Ergebnis von Brechungsindex, Form und Material der Partikel abhängt.

Die gravimetrische Probenahme kennt diese Abhängigkeit nicht, weil sie die gesammelte Masse direkt wiegt. Sie bleibt deshalb das Referenzverfahren für die formale Beurteilung der Exposition, deren Anforderungen EN 482 und EN 689 festlegen. Laut NIOSH können werkskalibrierte optische Geräte um bis zum Zehnfachen von filterbasierten Sammlern abweichen. Validiert wird der Algorithmus daher gravimetrisch mit realen Industriestäuben, wie der Vergleich von Gravimetrie und Echtzeitmessung zeigt.

Das zweistufige Konzept verringert die Abweichung zwischen optischen und gravimetrischen Ergebnissen, hebt die Materialabhängigkeit jeder optischen Messung aber nicht auf.

Entwicklung des Algorithmus in den Laboren des IGF

Entwickelt und laufend verfeinert werden die Messalgorithmen am Institut für Gefahrstoff-Forschung (IGF) der BG RCI, einem Institut an der Ruhr-Universität Bochum. Die gravimetrischen Referenzwerte entstehen in DAkkS-akkreditierten Verfahren nach DIN EN ISO/IEC 17025:2018, Akkreditierungsnummer D-PL-14436-01-00.

Im Staubkanal des IGF wirken kontrollierte Aerosolerzeugung, ein definierter Messkanal, eine Sedimentationskammer und ein regelbarer Luftstrom zusammen. Die Referenzwerte liefert ein Grimm Aerosolspektrometer Modell 11-D, das Partikel von 0,25 bis 35 µm in 31 Kanälen erfasst. Parallel wird mit kalibrierten Pumpen gravimetrisch gemessen. Getestet wird der Algorithmus gezielt mit einer breiten Auswahl an Industrieaerosolen:

• Holzstäube, Schweißrauch und Dieselpartikel
• amorphe Kieselsäure, darunter pyrogene und gefällte Sorten
• Eskal-Stäube und mehrere Sorten Arizona-Prüfstaub
• Mischungen verschiedener Staubarten

Die Tests dauern ein bis zwei Stunden und laufen meist bei 125, 625, 1.250, 2.500 und 5.000 µg/m³ sowie einer Luftgeschwindigkeit von 2 m/s. Für wiederholbare Prüfungen dient Arizona-Prüfstaub A1 ultrafein nach ISO 12103-1, dessen Quarzanteil von etwa 69 bis 77 % ihn für Quarzarbeitsplätze aussagekräftig macht. Die Vielfalt realer Aerosole am Arbeitsplatz kann ein einzelner Referenzstaub allerdings nicht abbilden.

Werkskalibrierung jedes einzelnen Sensors

Jeder Partikelsensor in Dustlight wird in der Produktion einzeln kalibriert und geprüft, und zwar chargenweise und unter identischen Bedingungen gegen Referenzgeräte. Sensoren, die die Spezifikation verfehlen, werden nicht verbaut.

Als Prüfaerosol dient eine zerstäubte Kaliumchloridlösung (KCl) von etwa 3 %, als Referenz ein TSI DustTrak DRX 8533 mit einem TSI Optical Particle Sizer 3330. Alle Sensoren einer Charge durchlaufen gleichzeitig eine abfallende Konzentrationskurve, wobei die Werte über mindestens 150 Sekunden gemittelt werden, um Rauschen herauszufiltern.

Auch das Referenzgerät wird regelmäßig gewartet und kalibriert, da sich jeder seiner Fehler auf alle Sensoren überträgt, die daran abgeglichen werden. Referenzgeräte verschiedener Hersteller können um mehr als 20 % voneinander abweichen, wenn sie nicht konsequent gepflegt werden. Die folgenden Toleranzen gelten daher ausschließlich für das KCl-Aerosol.

Grenzwerte für Genauigkeit und Streuung zwischen Geräten

Zwei Kennzahlen beschreiben einen kalibrierten Sensor: die Genauigkeit als Abweichung vom Referenzgerät und die Präzision als Übereinstimmung zwischen Geräten und wiederholten Messungen. Freigegeben wird eine Charge nur, wenn sie beide Grenzen einhält.

Was ist der Unterschied zwischen Genauigkeit und Präzision bei einem Staubmessgerät?

Genauigkeit beschreibt, wie gut ein Messwert mit einem Referenzverfahren übereinstimmt. Präzision beschreibt, wie gut Geräte untereinander und wiederholte Messungen miteinander übereinstimmen. Geräte können also eng beieinanderliegen und trotzdem gemeinsam von der Referenz abweichen. Datenblätter mit nur einer Prozentangabe ohne Hinweis auf die gemeinte Größe sind daher kaum vergleichbar. Für die Prüfung gelten folgende Grenzen.

Dass die Toleranz bei den gröberen Fraktionen größer ist, folgt aus der Physik der optischen Erfassung: Größere Partikel tragen überproportional zur Masse bei. Kleine Fehler beim Zählen und Klassieren weniger Partikel wirken sich hier deshalb weit stärker aus als bei den feinen Fraktionen.

Warum zeigen zwei Dustlight-Geräte nebeneinander denselben Wert?

Zwei Geräte zeigen vergleichbare Werte, weil jede Charge nur freigegeben wird, wenn ihre Streuung zwischen den Geräten im Spezifikationsband liegt. Diese Größe, im Englischen Device-to-Device-Variation (D2D), beschreibt, wie weit ein einzelner Sensor vom Mittelwert der Charge abweicht. Da alle Sensoren gemeinsam in einer Kammer gemessen werden, lassen sich ihre Abweichungen als Verteilung um diesen Mittelwert bewerten.

Auch für Korrekturfaktoren spielt die Streuung eine Rolle. Laut NIOSH hängt von ihr ab, ob sich ein Korrekturfaktor aus einer Feldmessung auf mehrere Geräte desselben Typs übertragen lässt. Das sollte der Anwender prüfen. Beide Grenzen gelten für das Prüfaerosol. Im Feld können optische Eigenschaften, Form und Dichte des tatsächlichen Staubs die Abweichungen zusätzlich beeinflussen.

Erleben Sie die kalibrierte Sensortechnik aus nächster Nähe und entdecken Sie die vollständigen Messspezifikationen für jede Staubfraktion auf der Produktseite.

Konvention für A-Staub im Algorithmus von Dustlight

Sind die Sensoren kalibriert, erhält jedes fertige Gerät eine eigene Kalibrierung für A-Staub. Definiert ist A-Staub dabei nicht durch eine scharfe Grenze, sondern durch eine größenabhängige Konvention nach EN 481 und ISO 7708.

Zur A-Staub-Fraktion gehört der Staub, der bis in die Alveolen gelangen kann. Je größer ein Partikel ist, desto geringer ist diese Wahrscheinlichkeit. Diese Konvention bildet der Algorithmus nach, damit der angezeigte Wert der Fraktion möglichst genau entspricht. In der Einstellung Gemischte Stäube beruht die Kalibrierung auf einer definierten Staubmischung. Wie Einstellungen für bestimmte Materialien entstehen, erläutert der Beitrag zu Korrekturfaktoren und Materialkonfigurationen.

Bei der Validierung mit der Kalibriermischung verlaufen die A-Staub-Kurven von Dustlight und dem Grimm 11-D gleich, kurze Spitzen und Einbrüche eingeschlossen. Festgelegt wird damit, welche Größenfraktion angezeigt wird, nicht aber, woraus die Partikel bestehen, wie der Beitrag zur Erkennung von Quarzstaub zeigt.

Rückführbarkeit der Kalibrierkette

Hinter der Werkskalibrierung steht eine Kalibrierkette, die auf anerkannte nationale Normale rückführbar ist. Dazu zählen die Normale des National Physical Laboratory (NPL), der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und des National Institute of Standards and Technology (NIST). Mit ihnen sind die Referenzen über eine lückenlose Kette dokumentierter Vergleiche verbunden.

Der Sensorhersteller in der Schweiz kalibriert die Sensoren gegen Transfernormale, deren eigene Referenz in einem nach ISO 9001:2015 registrierten System kalibriert wird. Die zuständige Akkreditierungsstelle ist Vollmitglied der International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC), sodass akkreditierte Zertifikate bei allen Unterzeichnern des Abkommens anerkannt werden.

Was bedeutet NIST-rückführbar bei einem Staubmessgerät?

Rückführbarkeit beschreibt die Kalibrierkette, kein akkreditiertes Gerätezertifikat. Sie bedeutet also nicht, dass ein einzelnes Gerät ein akkreditiertes Kalibrierzertifikat nach ISO/IEC 17025 besitzt.

Bei der Aerosolmessung verläuft die Rückführbarkeit über die zugrunde liegenden physikalischen Größen. Rückführbar sind Masse, Volumenstrom, Partikelgröße und Umgebungsbedingungen, ebenso die gravimetrische Bestimmung der gesammelten Masse. Ein nationales Primärnormal für die Massenkonzentration von Staub in der Luft gibt es dagegen nicht, und das gilt für jedes optische Staubmessgerät am Markt. Arizona A1 ist daher ein genormter Prüfstaub für reproduzierbare Ergebnisse, aber kein zertifiziertes Referenzmaterial.

Langzeitstabilität und beschleunigte Alterungstests

Weil die Kalibrierung den Zustand bei Auslieferung beschreibt, wird die Langzeitstabilität mit beschleunigten Alterungstests an Stichproben geprüft, die jeder Sensor bestehen muss. Spezifiziert ist eine Drift von 1,25 % pro Jahr, und nach einem Belastungstest, der 10 Betriebsjahre nachbildet, beträgt die zulässige Genauigkeitsgrenze ±12,5 %.

Vier Tests kommen zum Einsatz:

• High Temperature Operating Lifetime (HTOL): zum Beispiel 60 °C über 1.000 Stunden, nach JESD22-A108F
• Temperatur und Feuchte: zum Beispiel 60 °C und 90 % relative Luftfeuchte über 860 Stunden, nach JESD22-A101D
• Temperaturwechsel: zum Beispiel 380 Zyklen zwischen −40 °C und +60 °C, nach JESD22-A104E
• Staubbeständigkeit: Belastung entsprechend etwa 45 µg/m³ über 10 Jahre

Zwischen den vorgeschriebenen Wartungsintervallen ist daher keine Kalibrierung nötig, die Tests ersetzen diese Intervalle aber nicht.

Kalibrierintervalle und Funktionsprüfung im Feld

Empfohlen werden eine jährliche Kalibrierung und Wartung, abhängig von der Anwendung und von regulatorischen Vorgaben. Das Gerät berechnet den Wartungsbedarf aus Betriebsdauer und Staubkonzentration, spätestens nach 12 Monaten. Eine Funktionsprüfung mit Prüfspray zeigt, dass der Sensor reagiert, prüft aber nicht die Messgenauigkeit.

Ersetzt ein Prüfspray die Kalibrierung?

Nein. Ein Prüfspray zeigt, dass der Messwert reagiert, nicht aber, ob die angezeigte Konzentration mit einer Referenz übereinstimmt. Verwendet werden sollten nur rückstandsfreie Prüfsprays, weil Sprays mit Ölen oder Lösemitteln den optischen Pfad verschmutzen können. Ähnlich unterscheidet NIOSH beim Nullabgleich, den es als ersten Schritt und nicht als Kalibrierung einordnet.

Ein Korrekturfaktor aus einer parallelen gravimetrischen Probe vor Ort ist ein eigener Schritt, der die Umrechnung an einen bestimmten Staub anpasst. Aus einem optischen Messwert wird dadurch keine formale Messung zur Einhaltung von Grenzwerten, für die weiterhin EN 482 und EN 689 gelten.

Erleben Sie, wie Echtzeitmessung Klarheit in die Gefährdungsbeurteilung bringt. Buchen Sie Ihre persönliche Demo und sehen Sie Dustlight im Einsatz.

Häufige Fragen zur Kalibrierung von Dustlight

Wie oft sollte Dustlight kalibriert werden?

Empfohlen werden eine jährliche Kalibrierung und Wartung, die das Gerät spätestens nach 12 Monaten anzeigt. Zwischen den Intervallen lässt sich mit einem Prüfspray bestätigen, dass der Sensor reagiert.

Macht die Kalibrierung optische Messwerte gleichwertig zu gravimetrischen Ergebnissen?

Nein. Die Kalibrierung stellt sicher, dass jedes Gerät spezifikationsgerecht misst, während die Übereinstimmung mit einer gravimetrischen Probe vom vorhandenen Staub abhängt. Für ein bestimmtes Material kann ein Korrekturfaktor aus einer Parallelprobe diese Lücke schließen.

Welcher Referenzstaub dient zur Prüfung von Dustlight?

Für wiederholbare Prüfungen dient Arizona-Prüfstaub A1 ultrafein nach ISO 12103-1, in der Produktion ein KCl-Aerosol.