4 Häufige Fragen zur Temperaturkalibrierung!

Messungen sollten nur dann vorgenommen werden, wenn die Ergebnisse zuverlässig sind. Bei der Temperaturmessung ist das nicht anders. Um die Temperatur genau zu messen, müssen Sie sich auf die Ergebnisse Ihres Thermometers oder den elektrischen Ausgang Ihres Thermoelementes verlassen können.

Stellen Sie sich vor, das Thermometer in Ihrem Zimmer zeigt 21 ^oCan. Wie können Sie sicher sein, dass die angezeigte Temperatur richtig ist? Vielleicht ist das Zimmer tatsächlich 20,5 ^oCoder sogar 23 ^oCwarm. Um definitiv sagen zu können, dass die angezeigte Temperatur richtig ist, können Sie das Thermometer kalibrieren!

Was ist eine Temperaturkalibrierung?

Die einfachste und am weitesten verbreitete Art, ein Thermometer zu kalibrieren, ist der Vergleich. Stecken Sie das Thermometer in etwas, dessen Temperatur Sie genau kennen (z. B. eine Tasse mit Eis und Wasser), und schauen Sie, was das Thermometer anzeigt. Im Falle des Bechers sollte das Thermometer etwa 0 °C anzeigen, also 32 °F. Sie können dann das Thermometer so einstellen, dass es die richtige Temperatur anzeigt. Das mag grob klingen, aber man kann dieselbe Idee nutzen, um hochpräzise Instrumente zu kalibrieren! Dazu später mehr.

Eine sehr genaue Kalibrierung wird als Festpunktkalibrierung bezeichnet. Bei der Festpunktkalibrierung wird der Schmelzpunkt, der Gefrierpunkt oder der Tripelpunkt einer bestimmten Substanz wie Zink, Wasser oder Argon sehr genau bestimmt. Da wir genau wissen, wie hoch diese Punkte nach der ITS-90 sein sollten, kann der von der Temperaturanzeige oder dem Thermometer angezeigte Messwert äußerst detailliert beurteilt werden.

Warum ist die Temperaturkalibrierung wichtig? Ist sie notwendig?

Die Bedeutung der Kalibrierung hängt ganz von der jeweiligen Anwendung ab. Es ist nicht so wichtig, ob Ihr Grill 202 ^oCstatt 205 ^oCanzeigt (zumindest für uns!), aber zu wissen, ob das Fieber eines Patienten 39 ^oCoder 41 ^oCbeträgt, macht einen gewaltigen Unterschied! Dies sind Extreme, und es gibt viele verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen an die Messgenauigkeit. Manchmal ist es notwendig zu wissen, dass Ihre Messungen genau sind, manchmal ist eine gewisse Ungenauigkeit erlaubt.

Woher wissen Sie also, ob Sie Ihr Gerät kalibrieren sollten?

Das hängt von der Situation und den Installationsprotokollen ab. Wenn Sie zufällig einen seltsamen Messwert sehen, können Sie einen ähnlichen Test wie bei der Tasse mit Eis und Wasser durchführen und prüfen, ob Ihr Gerät nahe dran ist. Viel häufiger ist jedoch, dass es Normen für die Genauigkeitsanforderungen gibt. Dies liegt in der Regel daran, dass jedes Verfahren so ausgelegt ist, dass es innerhalb einer bestimmten Genauigkeitsspanne funktioniert. Eine ungenaue Temperaturmessung würde zu Unsicherheiten führen! Dies ist auch der Grund, warum die Kalibrierung häufig nach einem bestimmten Zeitraum, in der Regel jährlich, durchgeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Messwerte immer zuverlässig und genau sind.

Wie wird die Genauigkeit im Allgemeinen festgestellt?

Speziell bei analogen Thermometern wird die Genauigkeit bei hochwertigen Instrumenten in der Regel als Prozentsatz des gesamten Messbereichs angegeben. Wenn also der gesamte Messbereich 0 - 100 ^oCbeträgt und die Genauigkeit der Klasse 1,0 entspricht, bedeutet dies, dass das Thermometer auf 1 Grad Celsius genau ist. Diese Genauigkeit wird auch als Genauigkeit auf der vollen Skala bezeichnet. Wenn also das, was Sie messen, genau 50 ^°Cbeträgt, sollte dieses spezielle Thermometer irgendwo im Bereich von 49-51 ^°Canzeigen. Wenn die Messung außerhalb dieses Bereichs liegt, gilt das Thermometer als ungenau. (Dies erklärt auch, warum die Wahl des richtigen Temperaturbereichs so wichtig ist, da die Messung einer Temperatur zwischen 0 und 5 ^°Cauf demselben Thermometer eine Abweichung von bis zu 20 % von der tatsächlichen Temperatur aufweisen kann!)

Bei Widerstandsthermometern wird die Genauigkeit in der Regel mit einem Buchstaben als Klasse angegeben. Die gebräuchlichsten Klassen sind Klasse B, A und AA. Die Klasse B ist die am wenigsten genaue und die Klasse AA die genaueste. Diese Klassen sind international in der Norm IEC 60751 festgelegt. Die aktuellste Version finden Sie hier: IEC 60751:2022.

Wenn ein Gerät die Genauigkeitsklasse B hat, kann das Gerät um ± (0,30 + 0,0050 | t |) ^oCabweichen, wobei t die absolute Ist-Temperatur ist. Die zulässige Abweichung ist für positive und negative Messbereiche gleich, und aufgrund der Art und Weise, wie die Genauigkeit definiert ist, darf das Gerät mit zunehmendem Messbereich um mehr Grad abweichen.

Einige Beispiele

Nehmen wir als Beispiel eine Temperatur von 100 ^oC. Die Formel gibt uns ± (0,30 + 0,0050 | 100 |) = 0,8 ^oC. Das Gerät muss also irgendwo zwischen 99,2 und 100,8 ^oCliegen, damit es als genau gilt.
Nehmen wir nun eine höhere Temperatur, z. B. 400 ^oC. Die Formel liefert uns ± (0,30 + 0,0050 | 400 |) = 2,3 ^oC. Diesmal darf das Gerät irgendwo zwischen 397,7 und 402,3 ^oCanzeigen.

Wenn Sie mehr über Widerstandsthermometer wissen möchten, lesen Sie unseren Blog über Widerstandsthermometer, oder wenn Sie technisch interessiert sind, schauen Sie sich diese technische Erklärung von WIKA an.

Für Thermoelemente wird ein anderes Klassensystem verwendet, bei dem Klasse 1 und Klasse 2 die gebräuchlichsten sind, aber auch besondere Genauigkeiten erreicht werden können. Diese sind international in einer anderen Norm, der IEC 60584-1, festgelegt. Die aktuellste Version finden Sie hier: IEC 60584-1:2013. Da es jedoch viele verschiedene Materialkombinationen von Thermoelementen gibt, bedeutet die Genauigkeitsklasse 1 nicht für jede Art von Thermoelement das Gleiche. Da der Messbereich bei Thermoelementen in der Regel größer ist als bei Thermometern oder Widerstandsthermometern, sind auch die Toleranzen etwas höher.

Schauen wir uns ein Beispiel an. Die Formel für die Genauigkeit der Klasse 1 für ein Thermoelement vom Typ K lautet ± (1,5 oder 0,0050 | t |) ^oC, wobei der größere Wert gilt. Beachten Sie, dass die Formel jetzt "oder" anstelle des Pluszeichens enthält und dass der Anfangswert viel höher ist als bei den Widerstandsthermometern. Außerdem gilt der größere Wert, d. h. es gibt einen Punkt, bis zu dem die Genauigkeit bei 1,5 ^oCstabil ist, danach ändert sie sich auf 0,5 % der tatsächlichen Temperatur. Für diese spezielle Klasse wäre das bei 300 ^°Cder Fall (0,0050 x 300 = 1,5). Wenn Sie mehr über Thermoelemente wissen möchten, lesen Sie diesen technischen Artikel von WIKA.

Das Kalibrierungsverfahren

In diesem Artikel beschränken wir uns auf die Beantwortung der vier wichtigsten Fragen, die uns zur Temperaturkalibrierung gestellt werden, aber in diesem Blog folgt eine ausführlichere Erläuterung des Kalibrierungsverfahrens anhand eines Beispiels.

Wenn Sie mehr über Kalibrierung, die von uns angebotenen Kalibratoren oder andere Themen wissen möchten, lassen Sie es uns wissen!