Stabilizacja termometrów

Kontrolowane wyżarzanie zwiększa stabilność termometrów.

W pomiarach temperatury stabilizacja pomaga poprawić dokładność i żywotność termometrów.

W laboratorium kalibracyjnym DAkkS (akredytowanym zgodnie z normą DIN EN ISO/IEC 17025) firmy Klasmeier stosowane są różne czujniki temperatury, takie jak termometry wzorcowe, termometry referencyjne, SPRT, HTPRT, Pt100 i Pt25. Czujniki te przechodzą określony cykl temperaturowy, aby zostały w pełni wyżarzone.

Odbywa się to w specjalnym piecu stabilizacyjnym ISOTECH.

Dlaczego stabilizacja termometrów jest konieczna?

Stosowanie platynowych termometrów oporowych w warunkach laboratoryjnych ujawnia pewną niestabilność rezystancji pomiarowych w pewnym okresie czasu, zjawisko znane jako „dryft termometru”. Przyczyny tego dryftu są różnorodne i mogą obejmować na przykład efekty mechaniczne, takie jak wibracje podczas transportu, wstrząsy mechaniczne lub stosowanie łaźni obiegowych. Zanieczyszczenia, dyfuzja ciał obcych oraz stosowanie oleju silikonowego jako medium kalibracyjnego również mogą się do tego przyczynić. Inne czynniki to obciążenia termiczne spowodowane długotrwałym użytkowaniem w zmiennych i wysokich temperaturach oraz nieprawidłowe procedury chłodzenia. Efekty utleniania na rezystancji pomiarowej podczas dłuższego użytkowania w temperaturach od 200 °C do 450 °C również mogą prowadzić do efektów dryftu.

Jak działa stabilizacja?

Sprawdzonym podejściem do zwalczania tego dryftu jest kontrolowana obróbka termiczna termometrów, znana również jako starzenie lub wyżarzanie. W wielu przypadkach proces ten może odwrócić niepożądane zmiany i poprawić stabilność termometru.

Spojrzenie na typowy przebieg starzenia w punkcie potrójnym wody termometru wzorcowego PT25 (SPRT) pokazuje skuteczność tej metody. Po każdym cyklu starzenia należy sprawdzić i udokumentować stabilność termometru, aby zapewnić sprawny przebieg.

Jak przeprowadza się stabilizację termometrów?

Głównym wyzwaniem w kalibracji jest zapewnienie, że kalibrowane termometry zawsze mieszczą się w swoich specyfikacjach. Osiąga się to poprzez stabilizację.

Specjalnie opracowany do tego zadania piec stabilizacyjny firmy ISOTECH nagrzewa termometry do temperatury kalibracji, pozwala im się tam starzeć, a następnie je schładza. Piec może pracować w temperaturach od temperatury pokojowej do 1000°C, dzięki czemu wszystkie typy SPRT mogą się starzeć aż do punktu stałego srebra (961,78 °C).

Należy również pamiętać, że znaczenie starzenia wzrasta wraz z temperaturą kalibracji. Im wyższa temperatura robocza czujników temperatury, tym bardziej porowaty staje się kwarc, co może prowadzić do szybkiego zanieczyszczenia SPRT. Aby zapobiec tym zanieczyszczeniom w wysokich temperaturach, czujniki temperatury są stale przepłukiwane wstępnie podgrzanym powietrzem.

Jak ustawić parametry starzenia i przepływ powietrza?

Staranne ustawienie parametrów starzenia jest równie ważne, jak wybór odpowiedniego pieca stabilizacyjnego. Piec stabilizacyjny jest programowany za pomocą oprogramowania eXacal w taki sposób, aby nagrzewanie i chłodzenie do różnych temperatur starzenia odbywało się z określoną prędkością. Zapobiega to nadmiernemu obciążeniu lub uszkodzeniu rezystancji pomiarowych przez zbyt duże skoki temperatury. Podczas chłodzenia z wysokich temperatur utrzymywana jest faza temperaturowa, aby chronić rezystancję pomiarową.

Cykle starzenia są powtarzane tak długo, aż kalibrowany czujnik temperatury ustabilizuje się w ramach swojej specyfikacji. Postęp starzenia jest mierzony, oceniany i dokumentowany w punkcie potrójnym wody.

Podsumowując, kontrolowane starzenie i wyżarzanie termometrów jest zasadniczą metodą zapewnienia wysokiej precyzji pomiaru i długiej żywotności instrumentów. Umożliwia to specjalistom w serwisach kalibracyjnych, takich jak Klasmeier, konsekwentne dostarczanie wysokiej jakości i dokładnych wyników pomiarów.

Źródła:

• Frank Bernhard: Handbuch der Technischen Temperaturmessung, 2. Auflage
• Thomas Klasmeier: Tabellenbuch „Temperatur“, Ausgabe 3