Maritime_Industrie

4 veelgestelde vragen over temperatuurkalibratie

Blog

Als je temperatuur meet, wil je er zeker van zijn dat je meting klopt. Daarom is het belangrijk dat je kunt vertrouwen op je instrumenten en dat de metingen die je daarmee doet betrouwbaar zijn en blijven. Zo kun je je voorstellen dat een kamerthermometer 21 oC aangeeft, maar weet je dan ook wel echt zeker dat het 21 oC is? Misschien is de kamer eigenlijk 20.5 oC, of zelfs wel 23 oC. Om ervoor te zorgen dat je zeker weet hoe precies je thermometer is, kun je eens kijken naar temperatuurkalibratie!

Wat houdt temperatuurkalibratie in?

Verreweg de meest gebruikte manier van kalibratie is om de meting van het instrument te vergelijken met de meting van een ander instrument, waarvan je zeker weet dat de meting exact klopt. Ook kun je het instrument gebruiken om iets te meten waarvan je de exacte temperatuur weet. Dit kun je zelf ook uitproberen. Als je een thermometer in een glas met ijswater onderdompelt, zal deze een temperatuur rond de 0 °C, of 32 °F aan moeten geven. Als de thermometer verstelbaar is, dan kun je deze aanpassen om de juiste temperatuur aan te geven. Dit klinkt erg primitief, maar eigenlijk werkt industriële temperatuurkalibratie rond hetzelfde principe. Meer hierover later in dit artikel.

Wanneer de precisie extreem hoog moet zijn, kan er in een laboratoriumsetting ook een zogenoemde fixed point calibration uitgevoerd worden. Daarvoor wordt bijvoorbeeld het smeltpunt van zinc of argon gebruikt als vergelijkingsmateriaal. Omdat deze punten exact zijn vastgelegd in de ITS-90, kun je met grote precisie beoordelen hoeveel het instrument afwijkt.

Waarom is temperatuurkalibratie belangrijk? Is het noodzakelijk?

Dit hangt natuurlijk helemaal van de toepassing af.  Ben je bijvoorbeeld aan het barbecueën, dan geeft het niet zo als je temperatuur enigszins afwijkt. Heb je het echter over hoeveel graden koorts iemand heeft, dan kan het verschil tussen 39 oC en 41 oC ineens een wereld van verschil maken! Het hangt dus af van de toepassing of kalibratie echt noodzakelijk is, of dat het alleen extra precisie oplevert. Dit zijn natuurlijk extreme gevallen en in de praktijk zijn er tal van applicaties, waarbij iedere applicatie verschillende benodigdheden met zich meebrengt. Soms is precisie noodzakelijk en zelfs levensgevaarlijk, soms is het bijzaak.

Maar hoe weet je dan of je instrument gekalibreerd dient te worden?

Hierbij komt het vooral neer op de specifieke wensen van de installatie waar het instrument onderdeel van is. Zo kan het natuurlijk altijd zien dat een instrument een opvallende uitschieter laat zien. Dan kun je het instrument apart nemen en bekijken met bijvoorbeeld een glas ijswater of de thermometer nog werkt. Wat in de praktijk echter veel vaker voorkomt, is dat er vastgelegd is hoe precies de instrumenten dienen te zijn en hoe vaak dit gecontroleerd dient te worden. Wanneer een proces ontworpen wordt, wordt er namelijk altijd gekeken binnen welke marges alle metingen moeten blijven om het proces op de manier te laten werken zoals die ontworpen is. Een onzekere temperatuurmeting kan dan het verschil maken. In de praktijk is het vaak zo dat controles jaarlijks uitgevoerd worden en dat de instrumentatie dan weer voor het hele volgende jaar geldig is. Zo blijven de metingen precies en betrouwbaar.

Hoe wordt precisie vastgesteld als het gaat om temperatuur meten?

Hier verschilt het een beetje per soort instrument. Als het gaat om analoge thermometers, dan wordt de precisie vaak uitgedrukt als percentage van het totale meetbereik. Dus als het totale meetbereik 0 – 100 oC is en de precisie wordt omschreven als klasse 1.0, dan wordt er bedoeld dat de thermometer hoogstens 1 graden Celsius afwijkt over het gehele meetbereik. Deze soort precisie wordt ook wel full scale accuracy genoemd. Als we deze thermometer nu eens als voorbeeld gebruiken. Hij meet dus van 0 – 100 oC en we zeggen even dat we een vloeistof met een temperatuur van 50 oC gaan meten. In dat geval moet de thermometer dus een temperatuur van 49-51 oC aangeven. Geeft de thermometer iets aan buiten dit bereik, dan wordt de thermometer beschouwd als inaccuraat. (Dit voorbeeld geeft ook gelijk een goed beeld van hoe belangrijk het is om het juiste meetbereik te kiezen. Met dezelfde thermometer zou een meting onder de 5 oC namelijk met wel 20% kunnen afwijken!)

Voor weerstandsthermometers wordt de precisie vaak aangegeven met een letter in plaats van met een cijfer. De meest voorkomende klasses zijn Klasse B, A en AA. Hier is Klasse B het minst en Klasse AA het meest precies. Deze klasses zijn internationaal vastgelegd in de IEC 60751 norm en de meest recente versie kun je hier vinden: IEC 60751:2022

Als een weerstandsthermometer precisieklasse B heeft, dan wordt er van het instrument verwacht dat deze niet meer dan ± (0.30 + 0.0050 | t |) oC afwijkt, waar t de absolute huidige temperatuur is. Deze toegestane afwijking is hetzelfde voor positieve en negatieve meetbereiken. Door de manier waarop de precisie is vastgesteld, wordt de toegestane afwijking steeds groter naarmate de temperatuur hoger is.

Enkele voorbeelden

Als voorbeeld nemen we een meeting met een weerstandsthermometer op 100 oC. De formule zegt dan ± (0.30 + 0.0050 | 100 |) = 0.8 oC. Het instrument moet dus een temperatuur aangeven tussen de 99.2 oC en de 100.8 oC. Valt het daarbuiten, dan is het instrument niet precies.
Als we dit nog een keer uitrekenen voor een veel hogere temperatuur van 400 oC, geeft de formule ± (0.30 + 0.0050 | 400 |) = 2.3 oC. Nu moet het instrument dus ergens tussen de 397.7 oC en 402.3 oC aangeven.

Voor meer informatie over weerstandsthermometers kun je ook eens kijken naar onze blog over weerstandsthermometersesistance of voor de technisch onderlegden onder ons kun je voor een technische uitleg over weerstandsthermometers ook het artikel van WIKA bekijken.

In het geval van thermokoppels wordt er weer een iets ander systeem gebruikt. Daar zijn precisieklasse 1 en 2 het meest voorkomend, maar specifieke eisen kunnen ook. Klasse 1 en 2 zijn internationaal vastgelegd in de norm IEC 60584-1. De meest recente versie hiervan is hier te vinden: IEC 60584-1:2013. Hierbij is het echter wel zo dat verschillende type thermokoppels ook hele verschillende precisie-eisen hebben, hier is dus geen eenduidige formule voor. Omdat het meetbereik van thermokoppels ook groter is dan die van weerstandsthermometers, is het vaak ook zo dat deze hogere toleranties hebben.

Laten we weer een voorbeeld bekijken. De precisieformule voor Klasse 1 voor een type K thermokoppel is ± (1.5 OF 0.0050 | t |) oC, waar de grotere van de twee toegepast wordt. Let hier dus op dat er OF in de formule staat, het is dus afhankelijk van de huidige temperatuur. Ook is het initiële getal veel hoger dan bij de weerstandsthermometers. Daarnaast is het dus zo dat de grotere van de twee wordt toegepast. In dit geval zal de precisie dus 1.5 oC zijn onder de 300 oC, daarboven is het 0.5% van de huidige temperatuur (0.0050 x 300 = 1.5). Wil je meer weten over de werking en precisiestandaarden van thermokoppels, bekijk dan eens deze technische sheet van WIKA.

De kalibratieprocedure

In dit artikel houden we het bij de vier vragen die wij het meest gesteld krijgen rondom temperatuurkalibratie, maar in de volgende blog gaan wij nog verder in op de werkwijze. Daarin wordt stap voor stap uitgelegd hoe kalibratie gedaan wordt en hoe je je resultaten dan evalueert.

Als je nu al meer wilt weten over kalibratie, de kalibratoren die wij verkopen of iets gerelateerd aan temperatuurkalibratie, laat het ons weten!

Contactgegevens

Driemanssteeweg 190
3084 CB Rotterdam
The Netherlands
GMS Instruments Office