4 Domande comuni sulla calibrazione della temperatura!

Le misurazioni devono essere effettuate solo quando i risultati sono affidabili. La misurazione della temperatura non è diversa. Per misurare con precisione la temperatura, è necessario poter fare affidamento sui risultati del termometro o sull'uscita elettrica della termocoppia.

Immaginate che il termometro nella vostra stanza indichi 21 ^oC. Come potete essere sicuri che la temperatura indicata sia corretta? Forse la stanza è in realtà a 20,5 ^oC, o addirittura a 23 ^oC. Per poter dire definitivamente che la temperatura indicata è corretta, è possibile calibrare il termometro!

Che cos'è la calibrazione della temperatura?

La forma più semplice e diffusa di calibrazione di un termometro è il confronto. Inserite il termometro in un oggetto di cui conoscete la temperatura esatta (ad esempio una tazza piena di ghiaccio e acqua) e osservate cosa indica il termometro. Nel caso della tazza, il termometro dovrebbe indicare una temperatura prossima a 0 °C, o 32 °F. Si può quindi regolare il termometro in modo che indichi la temperatura corretta. Può sembrare grossolano, ma in realtà si può usare la stessa idea per calibrare strumenti molto precisi! Per saperne di più, si veda più avanti.

La calibrazione molto precisa è chiamata calibrazione a punto fisso. Per la calibrazione a punto fisso, il punto di fusione, il punto di congelamento o il punto triplo di una sostanza specifica come lo zinco, l'acqua o l'argon vengono generati con estrema precisione. Poiché sappiamo esattamente quali dovrebbero essere questi punti secondo l'ITS-90, la misura indicata dall'indicatore di temperatura o dal termometro può essere valutata con estremo dettaglio.

Perché è importante la calibrazione della temperatura? È necessaria?

L'importanza della calibrazione dipende interamente dall'applicazione. Non ha molta importanza se il vostro barbecue indica 202 ^oCinvece di 205 ^oC(almeno per noi!), ma sapere se la febbre di un paziente è di 39 ^oCo 41 ^oCfa una differenza enorme! Questi sono gli estremi e ci sono molte applicazioni diverse con requisiti diversi in termini di precisione di misura. A volte è necessario sapere che le misure sono precise, altre volte è ammessa una certa imprecisione.

Come si fa a sapere se è necessario calibrare il proprio strumento?

Ciò dipende dalla situazione e dai protocolli di installazione. Se vi capita di vedere una lettura strana, potreste fare un test simile a quello della tazza di ghiaccio e acqua e verificare se il vostro strumento è vicino. Tuttavia, è molto più comune che esistano standard per i requisiti di accuratezza. Di solito questo avviene perché qualsiasi processo è progettato per funzionare entro determinati margini di accuratezza. Una lettura imprecisa della temperatura causerebbe incertezza! Questo è anche il motivo per cui la calibrazione viene spesso effettuata preventivamente dopo un periodo prestabilito, di solito ogni anno. In questo modo si garantisce che le letture siano sempre affidabili e precise.

Come viene comunemente identificata l'accuratezza?

In particolare, nel caso di un termometro analogico, l'accuratezza di una strumentazione di alta qualità è solitamente espressa come percentuale del campo di misura totale. Quindi, se il campo di misura totale è compreso tra 0 e 100 ^oCe l'accuratezza è di classe 1,0, significa che il termometro sarà preciso a 1 grado Celsius. Questa precisione è chiamata anche precisione sul fondo scala. Quindi, se l'oggetto da misurare è esattamente 50 ^oC, questo termometro specifico dovrebbe indicare un valore compreso nell'intervallo 49-51 ^oC. Se la misurazione non rientra in questo intervallo, il termometro è considerato impreciso. (Questo spiega anche perché la scelta dell'intervallo di temperatura corretto è così importante, in quanto la misurazione di una temperatura compresa tra 0 e 5 ^oCsullo stesso termometro è soggetta a una deviazione fino al 20% rispetto alla temperatura effettiva).

Per le termoresistenze, la precisione è comunemente indicata con una lettera come classe. Le classi più comuni sono Classe B, A e AA. La Classe B è la meno accurata e la Classe AA è la più accurata. Queste classi sono definite a livello internazionale nella norma IEC 60751. La versione più recente è disponibile qui: IEC 60751:2022.

Quando uno strumento ha la classe di precisione B, può deviare di ± (0,30 + 0,0050 | t |) ^oC, dove t è la temperatura effettiva assoluta. La deviazione consentita è la stessa per i campi di misura positivi e negativi e, a causa del modo in cui è definita l'accuratezza, lo strumento può deviare di più gradi man mano che il campo aumenta.

Alcuni esempi

Prendiamo come esempio una temperatura di 100 ^oC. La formula ci dà ± (0,30 + 0,0050 | 100 |) = 0,8 ^oC. Quindi lo strumento deve indicare un valore compreso tra 99,2 e 100,8 ^oCper essere considerato accurato.
Ora prendiamo una temperatura più alta, ad esempio 400 ^oC. La formula ci dà ± (0,30 + 0,0050 | 400 |) = 2,3 ^oC. Questa volta lo strumento può indicare un valore compreso tra 397,7 e 402,3 ^oC.

Se desiderate saperne di più sulle termometrie a resistenza, consultate il nostro blog sulle termometrie a resistenza o, se siete più inclini alla tecnica, date un'occhiata a questa spiegazione tecnica di WIKA.

Per le termocoppie si utilizza un altro sistema di classi, dove la Classe 1 e la Classe 2 sono le più comuni, ma si possono ottenere anche precisioni speciali. Queste ultime sono definite a livello internazionale in un'altra norma, la IEC 60584-1. La versione più recente si trova qui: IEC 60584-1:2013. Tuttavia, poiché le termocoppie sono disponibili in molte combinazioni di materiali diversi, l'accuratezza di Classe 1 potrebbe non avere lo stesso significato per ogni tipo di termocoppia. Poiché il campo di misura delle termocoppie è solitamente più elevato rispetto a quello dei termometri o delle termoresistenze, anche le tolleranze sono leggermente più elevate.

Vediamo un esempio. La formula per la precisione di Classe 1 per una termocoppia di tipo K è ± (1,5 o 0,0050 | t |) ^oC, dove si applica il valore maggiore. Si noti che la formula ora ha "o" al posto del segno più e che il valore iniziale è molto più alto rispetto alle termometrie a resistenza. Inoltre, si applica il valore maggiore, quindi c'è un punto fino al quale la precisione è stabile a 1,5 ^oC, dopodiché passa allo 0,5% della temperatura effettiva. Per questa Classe specifica, questo punto si trova a 300 ^oC(0,0050 x 300 = 1,5). Se volete saperne di più sulle termocoppie, consultate questo documento tecnico di WIKA.

La procedura di calibrazione

Per questo articolo ci limitiamo a rispondere alle quattro domande principali che riceviamo sulla calibrazione della temperatura, ma in questo blog seguiamo una spiegazione più approfondita della procedura di calibrazione con un esempio.

Se desiderate saperne di più sulla calibrazione, sui calibratori che offriamo o su qualsiasi altra cosa, fatecelo sapere!