FőoldalRendszerintegrátorTeljes arzenál hőmérsékletmérők kalibrálására
2013. január 21., hétfő ::

Teljes arzenál hőmérsékletmérők kalibrálására

Nem hiszem, hogy nagyot tévedünk, ha azt mondjuk, hogy a hőmérséklet az a fizikai mennyiség, amelyet a legtöbbször mérünk, s folyamatos érdeklődésre tart számot. Változásait, mozgásának irányát rendszeresen figyelemmel kísérjük. Így van ezzel sokunk a sütő-főző háziasszonytól kezdve a különböző területeken tevékenykedő szakemberekig, akik például gépeket működtetnek, technológiákat felügyelnek, tudományos kutatásokat végeznek, vagy éppen a Curiosity (kíváncsiság) nevű Mars-járót irányítják

Természetesen az érdeklődésre számot tartó hőmérséklet-tartomány, valamint az igényelt mérési pontosság minden esetben más. Cikkünk szempontjából a lényeg mindenképpen ez utóbbi két jellemző, hiszen a mérőeszközöket rendszeresen kalibrálni kell, s a kalibrálásnál — első közelítésben — ezek a paraméterek a legfontosabbak.
A hőmérsékletmérők kalibrálása látszólag egyszerű: kell egy ismert hőmérséklet (megoldható megfelelő pontosságú szabályozással, vagy ellenőrzötten nagy pontosságú, másik mérőeszközzel történő méréssel), amelyet a kalibrálandó mérőeszközzel megmérünk, s a mérőeszköz értékmutatását összevetjük az ismertnek feltételezett hőmérsékleti értékkel. Ha a különbség, vagyis a hiba értéke jóval a specifikáción belül van, akkor a mérőeszközt megfelelőnek nyilvánítjuk. Ellenkező esetben beállítás, vagy javítás szükséges, utána újabb kalibrálás.
A körülöttünk kavargó világban a hőmérsékletnek csak az alsó határa biztos. Ez az abszolút nulla fok, ami -273,15 °C. A felső határ nem ismert, millió fok nagyságrendjében van, s jobbára csak becsléseket tudunk adni, azt is csak bizonyos esetekben, pl. a Nap felszíni hőmérsékletére. Jelenlegi tudásunk és a földi körülmények között ennek a rendkívül széles tartománynak elsősorban csak az alsó kis részét tudjuk kezelni, azaz ott tudunk bizonyos pontossággal mérni és a mérőműszerek mérési képességét megfelelően ellenőrizni.

Nemzetközi hőmérsékleti skála [ITS-90]


Legkönnyebb a munka a normál, hétköznapinak mondható, a természet által, vagy teljesen hétköznapi eszközökkel létrehozható hőmérsékletek tartományában. Ezt a közepesnek nevezett hőmérsékleti méréstartományt (némileg önkényesen, de létező mérőeszközök „átlagos” méréstartományára alapozva) -50 °C (fagyasztók hőmérséklete, ill. téli minimum hőmérséklet bizonyos tájakon) és mondjuk +400 °C (sütők, egyes sütő- és égetőkemencék belső falának hőmérséklete) közé tenném. Ennek is a „magja” a víz fagyáspontja (0 °C) és forráspontja (100 °C) közelében lévő tartomány, mert e két, nagyon pontosan mérhető és reprodukálható érték mindjárt kiváló lehetőséget ad az e tartományokban dolgozó mérőeszközök kalibrálására.
Minél jobban eltérünk e középsőnek nevezett tartománytól, s minél nagyobb mérési pontosságot és hőmérséklet-stabilitást követelünk meg, annál több problémába ütközünk (hővezetés, hősugárzás, inhomogenitás, olajos hőátvivő közeg gőzölése/füstölése, környezeti hőmérséklet befolyása, levegő hőmozgása, azaz konvekciója, levegő páratartalma, intenzív oxidáció avagy közönségesebben a használt eszközök és anyagok elégése stb.). És természetesen nő az energiaigény, a szabályozás és a hőfolyamatok kezelésének bonyolultsága, a felhasznált anyagok és technológiák ára, valamint az egész kalibrálási folyamat eszköz- és időigénye is.
A feladat bonyolultságából adódik, hogy egy jó minőségű hőmérséklet-kalibrátor megtervezése, gyártása, szofisztikált tesztelése komoly interdiszciplináris tudást és sok-sok éves tapasztalatot igényel.
Nézzünk most néhány különleges hőmérséklet-kalibrátort, melyekkel illusztrálható a tervezési feladatok szépsége (melyet nehézségük ad) és a megoldások eleganciája (melyet a tervező tudása és évtizedes tapasztalata biztosít)! (Itt teszem hozzá, nem véletlen, hogy a készülékekbe beépítettek számos, a gyártó vagy a gyártó-fejlesztő partnercége által kidolgozott és szabadalmaztatott megoldást is.)

 

Isis

Hőmérséklet-kalibrálás -100 °C-től +40 °C-ig az Isis 3-mal

A legújabb technológia használata fémjelzi az Isis fantázianevű, hordozható száraz blokk-kalibrátort. Legfontosabb tulajdonsága — és a gyártó anyagai szerint jelenleg az egyetlen ilyen tudású készülék —, hogy az alsó kalibrálási hőmérséklethatár: -100 °C. Ezt a rendkívül alacsony hőmérsékletet max. (a furatozott betét nélkül) 35×160 mm-es hengeres térfogatban tudjuk hasznosítani. Tekintettel a benne használt új eszközre (Stirling motoros hűtő, teljes angol nevén FPSC = Free Piston Stirling Cooler) és a szintén új és szabadalmaztatott megoldású hűtési rendszerre, a készüléket a piaci bevezetés előtt 20 000 órás tesztelésnek vetették alá, ami kb. 10 éves, napi 40 órás, átlagosnak tekinthető használatnak felel meg. A készülék jól vizsgázott, a lehűlési idő mindössze kevesebb, mint 10%-kal növekedett a tesztidőszak végére.
A kalibrátor nem tartalmaz veszélyes vagy különleges, s ezért drága folyadékot, hűtőközeget. Többek között ennek is köszönhető, hogy a kalibrálómérnökök nyugodtan használhatják helyszíni mérésekre akár élelmiszeripari, akár gyógyszeripari helyszíneken, vagy éppen repüléstechnikai laboratóriumokban.
Az Isis megalkotásakor a konstruktőrök arra is gondoltak, hogy a széles hőmérséklet-tartományú kalibrálási igényeket lehetőleg minimális számú készülékkel lehessen kielégíteni. Ezért az Isis -180 °C-tól +40 °C-ig képes stabil hőmérséklet előállítására. Ennek az a gyakorlati jelentősége, hogy ennél kicsit alacsonyabb hőmérsékletről indulnak a „meleg” blokk-kalibrátorok, és megfelelő típusválasztással, pusztán két kalibrátorral lefedhető a -100 °C … +650 °C hőmérséklet-tartomány. Elvileg az Isis is képes lehetne magasabb hőmérséklet előállítására, azonban a benne lévő, hűtésre és különleges hidegre optimalizált technika hosszú távú, megbízható működését szem előtt tartva ésszerűbb volt ez a +40 °C-os korlát.

Érzékelők és betétek

A sztenderd fémbetét 6 db 157 mm hosszú furatának átmérője: 9,5 mm, 8,0 mm; 2×6,4 mm; 2×4,5 mm. A további lehetőségek közül meg kell említeni a rendkívül „termelékeny”, validálásra szolgáló betétet is, mely 20 db 3,5 mm átmérőjű furatot tartalmaz, plusz még egy 6,5 mm-est a validáláshoz használt referencia-hőérzékelő elhelyezésére.
A kalibrátor nagyon jó műszaki adatokkal bír: lehűlési ideje -100 °C-ra mindössze 90 perc, a 30 perces stabilitás -90 °C-on csak ±0,02 °C.

 

ISOCAL-6
A kalibrálólabort tervező mérnöknek gyakran az a dilemmája, hogy száraz blokk-kalibrátort vagy folyadékfürdős kalibrátort válasszon-e. Ha mindkettő indokokolt, és úgy dönt, hogy beszerzi őket, akkor könnyen túllépheti a költségvetést. Ez a mai gazdasági helyzetben ritkán vállalható. Ezekre az esetekre nyújthat megoldást az ISOCAL-6 rendszer, amely tulajdonképpen egy 6 tagból álló kalibrátorcsalád és a hozzájuk tartozó különböző opciók.

Az Isocal-6 rendszer opciói
A rendszer segítségével egy viszonylag szélesen választható hőmérséklet-tartományon belül minden típusú hőérzékelő kalibrálható. Hatféle különböző betét helyezhető az ellenőrzött hőmérsékletű térfogatba.
A betétek segítségével a következő üzemmódok, illetve kalibrálási módok valósíthatók meg:

 

  • száraz blokk-kalibrátor,
  • folyadékfürdő (kevert),
  • 0 °C-os jég-víz keverék (a hűtéssel rendelkező típusoknál),
  • feketetest infrahőmérők, ill. hőérzékelők kalibrálásához,
  • felület az érintéses (felületi) hőmérők, ill. hőérzékelők kalibrálásához,
  • ITS-90 hőmérsékleti skálához fixpontcellák.
Isocal-6 – infrahőmérő-kalibráló betét

Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy — különböző résztartományokkal — a kalibrálási lehetőség -45 °C-tól +250 °C-ig terjed, a stabilitási értékek pedig ±0,5 °C-tól (felületi érzékelő-kalibráló készlet) egészen ±0,0005 °C-ig terjedhetnek (ez természetesen a fixpontcellához tartozó érték).
A kalibrálótérfogat-átmérők 35 mm-től 65 mm-ig, a mélység pedig 160 mm vagy 300 mm, amely utóbbi az Oceanus modellhez tartozó érték.
Az ISOCAL-6 nagy előnye, hogy a legszükségesebb összeállítás beszerzésével kezdhetünk dolgozni, s később bővíthetjük, fejleszthetjük a rendszert az opciókkal a teljes kiépítésig. A rendszer rugalmasságára egy példa: a kevert folyadékfürdős betét lehetővé teszi különleges kivitelű, hajlított vagy rövidebb kivitelű hőérzékelők kalibrálását, avagy pontosabb kalibrálását, amelyet fémtömb betéttel egyáltalán nem, vagy csak korlátozottan tudnánk végrehajtani.

TTI-10

TTI-10 precíziós kézi hőmérő

A hőmérsékleteket a kalibrálás során nem csak előállítani kell, hanem nagyon pontosan mérni is. A kívánt pontosság természetesen a kalibrálandó eszköztől, annak felhasználási területétől, vagyis a megrendelő (általában reális) igényeitől függ. Vannak a piacon igen nagy pontosságú asztali hőmérők a legmagasabb igények kielégítésére. Kézi hőmérőből ugyan nagy a választék, azonban a specifikációk — már csak konstrukciós okokból is — jóval gyengébbek. Előfordulhat azonban, hogy bár mobil, könnyen hordozható eszközre van szükség, de a pontosságból nem akarunk sokat engedni. Most már az ilyen helyzetekben is lehet megoldást nyújtani: a TTI-10 -200 … +850 °C tartományban, 2 db négyvezetékes bemenettel képes hőmérsékletet mérni PT100 hőérzékelők segítségével.
Magának a műszernek a pontossága -80 °C-tól +199,999 °C-ig mindössze ±0,012 °C, és még 200 °C-tól 660 °C-ig is rendkívül jó: ±0,02 °C ±0,0015%.
A precíz műszert adatgyűjtési lehetőséggel is ellátták, az átlag (Avg) minimális és maximális értékeket tárolja 4000 mérésből. A mérési időköz beállítható 1 s és 30 perc között.
A műszer laboratóriumi jellegű felbontását (0,001 °C), pontosságát és stabilitási előnyeit gyakorlatilag csak „rendszerben”, igényes kivitelű, különlegesen pontos (semi-standard) ellenállásos platina hőérzékelőkkel együtt lehet kihasználni. Például a TTI-10-14-61-SYST rendszer -50 °C-tól +199,999 °C-ig mér, és a bizonytalanság mindössze 0,02 °C, azaz 20 mK.
A készülék USB port segítségével kommunikál a számítógéppel. Az opcionális CalNotepad szoftver biztosít grafikarajzolási és adatgyűjtési háttérfunkciókat.
Az új eszközökkel bármely kalibrációs labor képes megfelelni a legigényesebb vevői megrendeléseknek is.

 

A C+D Automatika Kft. honlapja

Tudomány / Alapkutatás

tudomany

CAD/CAM

cad

Járműelektronika

jarmuelektronika

Led technológia

Led technológia

Rendezvények / Kiállítások

Mostanában nincsenek események
Nincs megjeleníthető esemény