4 Najczęstsze pytania dotyczące kalibracji temperatury!

Pomiary powinny być wykonywane tylko wtedy, gdy ich wyniki są wiarygodne. Nie inaczej jest z pomiarem temperatury. Aby dokładnie zmierzyć temperaturę, musisz być w stanie polegać na wynikach na termometrze lub na wyjściu elektrycznym termopary.

Wyobraź sobie, że termometr w Twoim pokoju wskazuje 21 ^oC. Jak możesz być pewien, że wskazana temperatura jest prawidłowa? Może w rzeczywistości w pokoju jest 20,5 ^oC, a nawet 23 ^oC. Aby móc definitywnie stwierdzić, że wskazywana temperatura jest prawidłowa, można skalibrować termometr!

Co to jest kalibracja temperatury?

Najprostszą i najczęściej stosowaną formą kalibracji termometru jest porównanie. Włóż termometr do czegoś, czego temperaturę dokładnie znasz (np. do kubka wypełnionego lodem i wodą) i sprawdź, co wskazuje termometr. W przypadku kubka, termometr powinien wskazywać temperaturę zbliżoną do 0 °C, czyli 32 °F. Możesz wtedy wyregulować termometr, aby wskazywał właściwą temperaturę. Może to brzmi prymitywnie, ale ten sam pomysł można wykorzystać do kalibracji bardzo dokładnych przyrządów! Więcej na ten temat później.

Bardzo dokładna kalibracja nazywana jest kalibracją punktu stałego. W przypadku kalibracji punktu stałego, punkt topnienia, punkt zamarzania lub punkt potrójny określonej substancji, takiej jak cynk, woda lub argon, jest generowany bardzo precyzyjnie. Ponieważ wiemy dokładnie, jakie powinny być te punkty zgodnie z ITS-90, pomiar wskazany przez wskaźnik temperatury lub termometr może być oceniony bardzo szczegółowo.

Dlaczego kalibracja temperatury jest ważna? Czy jest ona konieczna?

Znaczenie kalibracji zależy całkowicie od zastosowania. Nie ma znaczenia, czy grill wskazuje 202 ^oCzamiast 205 ^oC(przynajmniej dla nas!), ale wiedza, czy gorączka pacjenta wynosi 39 ^oCczy 41 ^oCrobi ogromną różnicę! To są skrajności i istnieje wiele różnych zastosowań z różnymi wymaganiami w zakresie dokładności pomiaru. Czasami może być konieczne, aby wiedzieć, że twoje pomiary są dokładne, czasami pewna niedokładność jest dozwolona.

Skąd więc wiesz, czy powinieneś skalibrować swój instrument?

To zależy od sytuacji i protokołów instalacji. Jeśli zdarzy się, że zauważysz dziwny odczyt, możesz wykonać test podobny do kubka z lodem i wodą i sprawdzić, czy Twój instrument jest blisko. O wiele bardziej powszechne jest jednak to, że istnieją normy dotyczące wymagań w zakresie dokładności. Dzieje się tak zazwyczaj dlatego, że każdy proces jest zaprojektowany tak, aby funkcjonował w określonych marginesach dokładności. Niedokładny odczyt temperatury spowodowałby niepewność! Z tego powodu kalibracja jest często wykonywana z wyprzedzeniem, po upływie ustalonego okresu, zwykle co roku. Zapewnia to, że odczyty są zawsze wiarygodne i dokładne.

Jak powszechnie określa się dokładność?

W przypadku termometru analogowego, dokładność wysokiej jakości przyrządów jest zwykle wyrażana jako procent całkowitego zakresu pomiarowego. Jeśli więc całkowity zakres pomiarowy wynosi 0 - 100 ^oC, a dokładność jest klasy 1,0, oznacza to, że termometr będzie dokładny do 1 stopnia Celsjusza. Ta dokładność jest również nazywana dokładnością na pełnej skali. Jeśli więc rzecz, którą mierzysz ma dokładnie 50 ^oC, to ten konkretny termometr powinien wskazać gdzieś w zakresie 49-51 ^oC. Jeśli pomiar wypada poza ten zakres, termometr jest uważany za niedokładny. (To również wyjaśnia, dlaczego wybór właściwego zakresu temperatury jest tak ważny, ponieważ pomiar temperatury pomiędzy 0 a 5 ^oCna tym samym termometrze podlega odchyleniu do 20% od rzeczywistej temperatury!).

W przypadku termometrów oporowych dokładność jest powszechnie oznaczana literą jako klasa. Najczęściej spotykane klasy to klasa B, A i AA. Klasa B jest najmniej dokładna, a klasa AA jest najbardziej dokładna. Klasy te są zdefiniowane międzynarodowo w normie IEC 60751. Najnowszą wersję można znaleźć tutaj: IEC 60751:2022.

Gdy przyrząd posiada klasę dokładności B, może on odchylić się o ± (0,30 + 0,0050 | t |) ^oC, gdzie t jest absolutną temperaturą rzeczywistą. Dopuszczalna odchyłka jest taka sama dla dodatnich i ujemnych zakresów pomiarowych, a ze względu na sposób definiowania dokładności, przyrząd może odchylać się o więcej stopni w miarę wzrostu zakresu.

Kilka przykładów

Weźmy przykładową temperaturę 100 ^oC. Wzór daje nam ± (0,30 + 0,0050 | 100 |) = 0,8 ^oC. Zatem urządzenie musi wskazywać gdzieś pomiędzy 99,2 a 100,8 ^oC, aby można je było uznać za dokładne.
Teraz weźmy wyższą temperaturę, na przykład 400 ^oC. Wzór daje nam ± (0,30 + 0,0050 | 400 |) = 2,3 ^oC. Tym razem przyrząd może wskazać gdzieś pomiędzy 397,7 a 402,3 ^oC.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o termometrach oporowych, sprawdź nasz blog o termometrach oporowych lub jeśli jesteś bardziej technicznie nastawiony, spójrz na wyjaśnienie techniczne firmy WIKA.

W przypadku termopar stosowany jest inny system klas, gdzie najczęściej spotykane są klasa 1 i klasa 2, ale można również osiągnąć specjalne dokładności. Są one zdefiniowane międzynarodowo w innej normie, IEC 60584-1. Najnowsza wersja znajduje się tutaj: IEC 60584-1:2013. Ponieważ jednak termopary występują w wielu różnych kombinacjach materiałowych, klasa dokładności 1 może nie oznaczać tego samego dla każdego typu termopary. Ponieważ zakres pomiarowy jest zwykle wyższy w przypadku termopar niż w przypadku termometrów lub termometrów rezystancyjnych, tolerancje są również nieco wyższe.

Przyjrzyjmy się przykładowi. Wzór na dokładność klasy 1 dla termopary typu K to ± (1,5 lub 0,0050 | t |) ^oC, gdzie obowiązuje większa wartość. Zauważ, że we wzorze zamiast znaku plusa jest teraz "lub" i że wartość początkowa jest znacznie wyższa niż w przypadku termometrów rezystancyjnych. Również obowiązuje większa wartość, więc istnieje punkt, do którego dokładność jest stabilna na poziomie 1,5 ^oC, po czym zmienia się na 0,5% rzeczywistej temperatury. Dla tej konkretnej klasy będzie to 300 ^oC(0,0050 x 300 = 1,5). Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o termoparach, sprawdź ten artykuł techniczny firmy WIKA.

Procedura kalibracji

W tym artykule trzymamy się odpowiedzi na cztery główne pytania, które otrzymujemy na temat kalibracji temperatury, ale w tym blogu kontynuujemy ten artykuł z bardziej szczegółowym wyjaśnieniem procedury kalibracji z przykładem.

Jeśli chciałbyś dowiedzieć się więcej na temat kalibracji, oferowanych przez nas kalibratorów lub czegokolwiek z tym związanego, daj nam znać!