DCC: Från kalibreringsbevis till Digital Calibration Certificate – strukturerad digital avbildning av temperaturkalibreringar

Inledning

Kalibreringsbevis har i årtionden varit det centrala kommunikationsmedlet mellan kalibreringslaboratorier och användare. De dokumenterar spårbara mätresultat, mätosäkerheter och relevanta ramvillkor – i praktiken dock nästan alltid som PDF och därmed primärt avsedda för mänsklig tolkning. För databaser, LIMS-system eller automatiserade utvärderingar kan denna information endast användas med betydande extraarbete.

Med Digital Calibration Certificate (DCC) finns sedan några år ett standardiserat, XML-baserat format tillgängligt som avbildar kalibreringsinformation strukturerat och maskinläsbart. Numera existerar både konventioner som spänner över olika mätstorheter och fackspecifika expertrapporter som skapar en tillförlitlig ram för praktiskt genomförande – även inom temperaturkalibrering.

Många laboratorier står därmed inför en mycket konkret fråga: Hur kan etablerade processer och beprövade kalibreringsbevis överföras till DCC-världen utan att tillföra extra komplexitet i laboratorievardagen?

Detta inlägg betraktar denna övergång ur ett temperaturkalibreringslaboratoriums perspektiv. Fokus ligger på motståndstermometrar enligt DKD-R 5-1 och frågan om hur innehållet i ett klassiskt kalibreringsbevis konsekvent kan återfinnas i ett strukturerat DCC – från den använda temperaturskalan och omgivningsförhållanden till egenuppvärmning och hysteres.

Motivation

Vid en första anblick fungerar den etablerade världen med PDF-kalibreringsbevis tillförlitligt: Kunden får ett dokument, kan förstå tabellen med mätvärden och osäkerheter och arkiverar filen i sitt kvalitetsledningssystem. Det blir dock kritiskt i det ögonblick då kalibreringsdata ska bearbetas vidare – till exempel för automatisk överföring till ett system för hantering av mätutrustning, för trendanalyser eller för jämförelse av flera kalibreringar över tid.

Orsaken ligger i formatets natur: En PDF innehåller inga explicita mätstorheter, inga entydigt tolkningsbara enheter och inga strukturerade metadata. Informationen i den är lättläst för människor, men för maskiner är den endast tillgänglig med betydande extraarbete.

Det är precis här Digital Calibration Certificate kommer in. Ett DCC dokumenterar inte bara i löpande text att en Pt100 kalibrerades vid 100 °C, utan lagrar denna information i tydligt definierade datastrukturer – inklusive mätutrustning, använd skala, referens, påverkande faktorer och osäkerhetsbidrag. Detta möjliggör utvärderingar som idag ofta kräver manuell överföring, copy-paste-processer eller OCR-baserade arbetsflöden.

Särskilt inom temperaturkalibrering är steget till en strukturerad representation naturligt. Fackmässiga detaljer som temperaturskalor, kalibreringsmedier, egenuppvärmning eller hysteres måste ändå registreras noggrant. Om denna information finns tillgänglig maskinläsbart gynnas båda parter: Laboratorier kan använda data konsekvent och användare får ett tillförlitligt underlag för långsiktiga analyser.

Motivationen för detta inlägg är därför att överföra den ofta abstrakt framstående DCC-metoden till ett konkret och vardagligt kalibreringsämne. Övergången från det klassiska PDF-beviset till DCC visar sig därvid vara mindre av en teknisk revolution och mer av en konsekvent strukturering av det som redan idag mäts och dokumenteras i kvalificerade laboratorier.

Vad är DCC?

Digital Calibration Certificate (DCC) är ett standardiserat, XML-baserat dataformat för beskrivning av kalibreringar. Till skillnad från den klassiska PDF-filen ligger fokus inte på den typografiska representationen, utan på en tydligt definierad datastruktur där all relevant information lagras maskinläsbart – från serienumret på en givare och den använda temperaturskalan till enskilda mätvärden och deras osäkerheter.

Formellt baseras DCC på ett XML-schema som underhålls av Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Detta schema definierar tillgängliga element, deras inbördes relationer samt obligatoriskt och valfritt innehåll. Exempel är dcc:administrativeData för administrativa basdata eller dcc:measurementResults för de faktiska kalibreringsresultaten. Som komplement fungerar DCC Wiki som en detaljerad referens för struktur, semantik och praktisk implementering.

En väsentlig konstruktionsprincip för DCC är dess neutralitet inför mätstorheter. Oavsett om en kalibrering rör massa, tryck, elektriska storheter eller temperatur, används samma strukturella ramverk. Det är först genom fackspecifika konventioner – till exempel i form av DKD-expertrapporter – som konkreta rekommendationer för respektive mätstorhet skapas.

För temperaturkalibrering rör dessa specifikationer särskilt entydig angivelse av temperaturskalor, beskrivning av kalibreringsmediet samt strukturerad registrering av typiska påverkande faktorer. Dessa aspekter kommer att behandlas specifikt i det följande.

Fokus för detta inlägg

Ämnesområdet kring Digital Calibration Certificate är brett. Förutom konventioner som spänner över olika mätstorheter finns olika schemaversioner, omfattande wiki-dokumentation samt fackspecifika rekommendationer för olika kalibreringsområden. För det praktiska laboratoriearbetet är det dock varken nödvändigt eller ändamålsenligt att betrakta alla aspekter samtidigt. Detta inlägg sätter därför medvetet ett tydligt avgränsat fokus.

I centrum står temperaturkalibrering med motståndstermometrar enligt DKD-R 5-1. Denna riktlinje är etablerad i många laboratorier och utgör en stabil grund för betraktande av strukturerade kalibreringsdata. DKD-expertrapporten DKD-E 5-3 konkretiserar utifrån detta hur ett fackmässigt konsekvent DCC för temperaturmätstorheter kan utformas.

I det följande adresseras särskilt följande frågor:

• Hur struktureras ett kalibreringsobjekt – bestående av givare, display eller fullständig mätkedja – konsekvent i dcc:items?
• Hur kan temperaturskalor, exempelvis ITS-90 eller termodynamisk temperatur, lagras entydigt och tolkningsbart på lång sikt?
• På vilken plats avbildas påverkande faktorer som egenuppvärmning, hysteres, mätström och omgivningsförhållanden?
• Hur kan en typisk resultattabell enligt DKD-R 5-1 (referensvärde, display, mätavvikelse, osäkerhet) överföras till dcc:measurementResults?

Detta inlägg ska uttryckligen inte ses som en fullständig introduktion till DCC-schemat. Målet är snarare en praktisk översättning av de abstrakta strukturerna i DCC till ett begripligt tillämpningsscenario från den dagliga temperaturkalibreringen. Därmed riktar sig artikeln särskilt till laboratorier som planerar att börja använda DCC eller som vill vidareutveckla befintliga processer strukturerat.

Grundläggande: Uppbyggnad av ett DCC

Ett Digital Calibration Certificate är inte ett fritt strukturerat XML-dokument, utan följer en tydligt definierad, modulär uppbyggnad. Den totala strukturen kan delas in i logiskt avgränsade områden – från oföränderliga administrativa basdata till fackmässiga mätresultat och valfria tillägg.

Denna systematik motsvarar i kärnan även den innehållsliga ordningen i ett klassiskt kalibreringsbevis: först de formella uppgifterna, därefter mätresultaten och slutligen kompletterande information. DCC överför denna beprövade struktur till en konsekvent maskinläsbar modell.

Den konkreta XML-strukturen definieras i det officiella schemat (för närvarande version 3.3.0) samt i den medföljande dokumentationen i DCC-Wiki. Vart och ett av dessa områden representeras av ett överordnat element, vars underelement fastställer vilket innehåll som är obligatoriskt och vad som kan läggas till valfritt.

De fyra ”ringarna” i DCC

Rotelementet dcc:digitalCalibrationCertificate är indelat i fyra huvudområden som bygger på varandra både funktionellt och logiskt. Denna struktur stöder en konsekvent separation mellan administrativ information, fackmässiga resultat och kompletterande innehåll, och bidrar väsentligt till dokumentets maskintolkningsbarhet.

Ring 1: dcc:administrativeData – Administrativ grund för kalibreringen

Detta område omfattar alla stabila och oföränderliga uppgifter om kalibreringen. Hit hör bland annat kalibreringslaboratorium, kund, ansvariga personer, en entydig identifiering av kalibreringsbeviset samt själva kalibreringsobjektet – inklusive tillverkaruppgifter, serienummer och systembeskrivning.

För temperaturkalibreringar är särskilt den strukturerade beskrivningen av mätsystemet i dcc:items relevant. Här kan även komplexa konfigurationer, till exempel givare som dcc:subItems till en datalogger, modelleras entydigt. Som komplement kan normativa hänvisningar, till exempel till DKD-R 5-1, samt ackrediteringsuppgifter lagras.

Eftersom denna information till stor del är oberoende av mätstorheten, framgår DCC:s generiska karaktär särskilt tydligt i denna ring.

Ring 2: dcc:measurementResults – Certifikatets fackmässiga kärna

De faktiska kalibreringsresultaten avbildas i området dcc:measurementResults. Varje dcc:measurementResult utgör därvid ett logiskt sammanhängande mätblock och kopplar samman resultat med metoder, mätutrustning och påverkansvillkor.

Typiska beståndsdelar är:

• använda kalibreringsmetoder (dcc:usedMethods, t.ex. DKD-R 5-1)
• använd mätutrustning (dcc:measuringEquipments, såsom termostater eller referenstermometrar)
• dokumenterade påverkansvillkor (dcc:influenceConditions)
• själva mätresultaten, redovisade som dcc:quantity eller strukturerade dcc:list

För motståndstermometrar kan en klassisk resultattabell med referenstemperatur, display, mätavvikelse och utvidgad osäkerhet överföras direkt till en sådan lista. Semantiska klassificeringar via refType, till exempel basic_referenceValue eller temperature_selfHeating, säkerställer att betydelsen av enskilda värden förblir entydigt tolkningsbar.

Denna ring utgör därmed den metrologiska tyngdpunkten i hela DCC.

Ring 3: dcc:comment – Utökningar och kompletterande information

Området dcc:comment fungerar som en medvetet flexibelt utformad behållare för innehåll som inte nödvändigtvis måste tilldelas administrativa data eller mätresultat. Detta kan till exempel vara foton av mätuppställningen, grafiska representationer av kalibreringskurvor eller exporterade rådata.

Även strukturerade data kan integreras här, till exempel via ytterligare dcc:quantity-element eller XML-block med egna namnrymder. För laboratorier öppnar detta möjligheten att koppla utvärderingsartefakter direkt till de rapporterade resultaten och därmed öka spårbarheten ytterligare.

Ring 4: dcc:document – Människoläsbar representation

Valfritt, men i praktiken rekommenderat, är att bädda in en människoläsbar representation av kalibreringsbeviset. Ofta sker detta som PDF/A, i framtiden även som en HTML-baserad variant.

På så sätt förblir DCC omedelbart användbart, även om mottagaren inte har någon XML-bearbetning på plats. Den strukturerade datarepresentationen och det välbekanta dokumentet kompletterar därmed varandra istället för att konkurrera.

Som komplement kan hela certifikatet signeras kryptografiskt med ds:Signature. Elektroniska sigill eller kvalificerade tidsstämplar möjliggör därvid en spårbar säkring av integritet och autenticitet.

Viktiga baskoncept

Förståelsen av ett Digital Calibration Certificate baseras på några få men grundläggande strukturprinciper. Hit hör den formella XML-arkitekturen, den semantiska kopplingen via refType samt användningen av Digital-SI för att beskriva kvantitativa värden. Dessa koncept gäller oberoende av mätstorhet och utgör den tekniska grunden för en konsekvent och maskininterpretabel kalibreringsdokumentation. Inom temperaturkalibrering konkretiseras de ytterligare genom fackspecifika konventioner, bland annat från DKD-E 5-3.

XML-struktur, namnrymder och kopplingar

Ett DCC är ett XML-dokument som valideras mot ett definierat XSD-schema. Denna validering säkerställer att struktur och innehåll förblir entydigt tolkningsbara och förhindrar inkonsekventa datamodeller.

Centrala attribut inom schemat är:

• id (xs:ID) för entydig identifiering av ett element, till exempel en givare
• refId (xs:IDREFS) för referentiell koppling, till exempel mellan mätvärde och kalibreringsobjekt
• refType (dcc:refTypesType) för semantisk klassificering av ett innehåll, till exempel basic_referenceValue för referensvärden eller temperature_ITS-90 för att markera den använda temperaturskalan

Särskilt refTypes är avgörande för maskintolkningsbarheten hos ett DCC. Medan allmänna klassificeringar definieras i namnrymden ”basic”, beskrivs fackspecifika utökningar – till exempel för temperatur eller fukt – i motsvarande expertrekommendationer och underhålls via kontrollerade vokabulärer.

För temperaturkalibreringar används till exempel namnrymder som temperature, i framtiden kompletterade med ytterligare differentierande klassificeringar.

Digital SI (D-SI) för värden och osäkerheter

Alla kvantitativa uppgifter inom ett DCC beskrivs via namnrymden Digital-SI (si:). Denna modell möjliggör en strukturerad representation av numeriska värden inklusive enhet och mätosäkerhet.

Typiska former är:

• Enskilda värden som si:real med si:value och si:unit
• mätserier via si:realListXMLList
• parallella enheter, såsom kelvin och grader Celsius, via si:hybrid
• osäkerheter som si:expandedUncertainty eller si:standardUncertainty

Sålunda kan till exempel en referenstemperatur lagras i både grader Celsius och kelvin. Denna redundansfria flerdubbla representation underlättar senare numerisk vidarebearbetning, till exempel vid tillämpning av utvärderingsekvationer.

Rollen för DCC-Wiki och DKD-expertrapporter

Själva schemastrukturen dokumenteras utförligt i DCC-Wiki och fungerar därmed som teknisk referens för uppbyggnad, element och valideringsregler. Utifrån detta formulerar DKD-expertrapporter konkreta tillämpningsrekommendationer för enskilda mätstorheter.

Särskilt relevanta är:

• DKD-E 0-3 som en rekommendation för god praxis som spänner över olika mätstorheter
• DKD-E 5-3 med specifika riktlinjer för temperatur- och fuktmätstorheter, inklusive refTypes, skalangivelser samt typiska påverkande faktorer som egenuppvärmning eller hysteres

Sammanfattningsvis kan DCC förstås som en strukturerad byggsats. De generiska elementen tillhandahåller ett stabilt fundament, medan fackspecifika tillägg säkerställer att även metrologiska särdrag kan beskrivas precist och entydigt.

Speciella krav för temperaturkalibrering i DCC

Temperaturkalibrering ställer speciella krav på den strukturerade beskrivningen av kalibreringsdata. Orsaken till detta är metrologiska särdrag såsom entydig koppling till temperaturskalor, val av lämpliga kalibreringsmedier samt beaktande av karakteristiska påverkande faktorer som egenuppvärmning eller hysteres. Dessa aspekter har direkt inverkan på mätresultat och osäkerhetsbudgetar och kräver därför en precis och entydigt tolkningsbar dokumentation.

Medan DCC-schemat medvetet är generiskt utformat, konkretiseras sådana mätstorhetsspecifika krav genom fackmässiga konventioner. För temperatur- och fuktmätstorheter innehas denna roll av DKD-expertrapporten DKD-E 5-3 (”Anleitung zur Nutzung des DCC-Schemas für Temperatur- und Feuchtemessgrößen”), som beskriver hur typiska metrologiska förhållanden konsekvent kan överföras till en maskinläsbar struktur.

Följande avsnitt tar upp dessa rekommendationer och visar med hjälp av centrala element hur särdragen i temperaturkalibrering kan avbildas fackmässigt korrekt inom DCC.

Temperaturskalor och deras betydelse

Temperatur hör till de fysikaliska storheter vars mätvärde inte är fullständigt tolkningsbart utan referens till den underliggande skalan. Förutom den termodynamiska temperaturen $$T$$ – definierad via Boltzmanns konstant – existerar praktiska temperaturskalor som ITS-90, PLTS-2000 samt den historiska IPTS-68. Dessa utgör högprecisa realiseringar, men är inte identiska.

Angivelse av enheten kelvin enbart är därför inte tillräckligt. Ett DCC måste entydigt ange vilken temperaturskala ett referensvärde hänför sig till, så att senare utvärderingar, jämförelser eller omräkningar kan ske fackmässigt korrekt.

Avbildning i DCC enligt DKD-E 5-3

Den använda skalan kodas via fackspecifika refTypes inom namnrymden temperature, till exempel:

• temperature_temperatureThermodynamic – termodynamisk temperatur
• temperature_ITS-90 – Internationella temperaturskalan från 1990
• temperature_PLTS-2000 – skala för låga temperaturer
• temperature_IPTS-68 – historisk temperaturskala

Exempel på en referenstemperatur inom en dcc:quantity:

<dcc:quantity refType="basic_referenceValue temperature_ITS-90">
  <si:hybrid>
    <si:valueXMLList><si:real>373.15</si:real></si:valueXMLList>
    <si:unitXMLList><si:unit>kelvin</si:unit></si:unitXMLList>
  </si:hybrid>
</dcc:quantity>

Redovisning av mätresultat

Mätresultat utgör den fackmässiga kärnan i varje kalibreringsbevis. I DCC blir detta område samtidigt det element där det strukturella mervärdet av den digitala representationen framgår särskilt tydligt. Medan en PDF i huvudsak tillhandahåller en visuell tabell, beskriver DCC referensvärden, displayvärden, mätavvikelser och osäkerheter som semantiskt klassificerade dataobjekt.

Centrala byggstenar är därvid dcc:quantity-element, som via Digital-SI (D-SI) entydigt kopplas till numeriska värden, enheter och osäkerheter.

Grunduppbyggnad av ett mätresultat

Kvantitativa uppgifter lagras principiellt inom <dcc:quantity refType="…">, varvid refType fastställer den fackmässiga betydelsen. Typiska klassificeringar är:

• basic_referenceValue – referenstemperatur, till exempel från en termostat
• basic_indicationValue eller basic_measuredValue – displayvärde respektive mätvärde för provobjektet
• basic_measurementError – mätavvikelse som differens mellan referens och display

Denna semantiska tilldelning säkerställer att tolkningen av ett värde inte beror på tabellens sammanhang, utan framgår direkt av datastrukturen.

Digital SI för precisa kvantitativa uppgifter

Namnrymden si möjliggör en konsekvent representation av numerisk information, oavsett om det rör sig om enskilda värden eller mätserier. Typiska former är:

• Enskilda värden via si:real med si:value och si:unit
• mätserier via si:realListXMLList
• parallella enheter, såsom kelvin och grader Celsius, medelst si:hybrid
• osäkerheter som si:expandedUncertainty eller si:standardUncertainty

Exempel på en referenstemperatur:

<dcc:quantity refType="basic_referenceValue temperature_ITS-90">
  <si:hybrid>
    <si:valueXMLList>
      <si:real><si:value>373.15</si:value></si:real>
    </si:valueXMLList>
    <si:unitXMLList>
      <si:unit>kelvin</si:unit>
      <si:unit>degreecelsius</si:unit>
    </si:unitXMLList>
  </si:hybrid>
</dcc:quantity>

Omgivningsförhållanden

Omgivningsförhållanden hör till de väsentliga påverkande faktorerna vid temperaturkalibrering. Parametrar som laboratorietemperatur, relativ fuktighet eller lufttryck kan antingen ingå direkt i osäkerhetsbudgeten eller måste dokumenteras för att säkerställa spårbarheten.

I DCC avbildas dessa uppgifter strukturerat via <dcc:influenceCondition refType="basic_ambient">, varvid varje påverkande faktor förs som en egen <dcc:quantity>. Därigenom förblir miljöparametrar entydigt identifierbara och kan vid behov inkluderas i vidare analyser.

Typiska uppgifter inom temperaturområdet

• Omgivningstemperatur (ofta i området 20 °C till 25 °C)
• Relativ fuktighet (typiskt cirka 40 % till 60 % RH)
• Lufttryck, om det är metrologiskt relevant, till exempel vid kryogena tillämpningar

Kodning som intervall

I klassiska kalibreringsbevis anges omgivningstemperaturen ofta som ett intervall, till exempel ”(23 ± 1) °C”. I DCC kan denna information modelleras som en rektangulärfördelning, varvid halva intervallbredden överförs till en motsvarande standardosäkerhet.

<dcc:influenceCondition refType="basic_ambient">
  <dcc:quantity refType="temperature_ITS-90">
    <si:real>
      <si:value>296.15</si:value>
      <si:unit>kelvin</si:unit>
      <si:expandedUncertainty>
        <si:value>0.577</si:value>
        <si:coverageFactor>1.732</si:coverageFactor>
      </si:expandedUncertainty>
    </si:real>
  </dcc:quantity>
</dcc:influenceCondition>

Angivelse av kalibreringsmedium

Det använda kalibreringsmediet hör till de avgörande påverkande faktorerna vid temperaturkalibrering. Värmeöverföring, stabilitet och homogenitet hos mediet påverkar mätresultat och osäkerheter direkt. Följaktligen är en entydig dokumentation en förutsättning för fackmässig tolkning av kalibreringsdata.

En motståndstermometer uppvisar till exempel ett annat beteende i ett omrört oljebad än i ett torrblock eller i luft. Utan explicit angivelse av mediet är varken tillförlitliga slutsatser om användningsvillkor eller en konsekvent osäkerhetsbedömning möjliga.

Avbildning i DCC enligt DKD-E 5-3

I DCC sker beskrivningen av kalibreringsmediet inom dcc:measuringEquipments med användning av refType basic_calibrationMedium. Det rekommenderas att använda kontrollerade vokabulärer för att säkerställa en enhetlig och maskintolkningsbar klassificering.

DCC-namn	Svenska	Aggregationstillstånd	Typisk tillämpning
air	Luft	gasformigt	Termostat, klimatskåp
water	Vatten	flytande	Vätskebad
oil	Olja	flytande	Omrört oljebad
nitrogen_gas	Kväve (gasformigt)	gasformigt	Kryogena tillämpningar
liquid	Vätska (generisk)	flytande	Ej närmare specificerat medium

Exempel på kodning (oljebad)

<dcc:measuringEquipment refType="basic_calibrationMedium">
  <dcc:equipmentClass refType="basic_equipmentClass">
    <dcc:scheme>DKD-E-5-3 Medium List</dcc:scheme>
    <dcc:classId>oil</dcc:classId>
  </dcc:equipmentClass>
</dcc:measuringEquipment>

Kalibreringsobjektet i DCC: Motståndstermometer enligt DKD-R 5-1

Motståndstermometrar – däribland Pt100, Pt25.5 eller standard-platinamotståndstermometrar (SPRT) – hör till de etablerade referensinstrumenten för temperaturkalibrering. Med DKD-R 5-1 finns en för detta ändamål brett tillämpad riktlinje som formulerar detaljerade krav på beskrivning av givare, display, mätkedja och relevanta parametrar.

I DCC modelleras kalibreringsobjektet inom dcc:administrativeData via strukturen dcc:items. Denna struktur är medvetet flexibelt utformad och möjliggör avbildning av såväl enskilda givare som komplexa mätsystem med flera kanaler.

Varför en detaljerad modellering krävs

Ett kalibreringsobjekt är i praktiken sällan en isolerad komponent. Ofta föreligger en fullständig mätkedja bestående av givare, anslutningskabel och display- eller loggningsenhet. För den metrologiska spårbarheten måste dessa komponenter vara entydigt identifierbara, så att mätresultat senare utan tvekan kan tilldelas – till exempel till en viss kanal eller sensor.

Den strukturerade beskrivningen av mätsystemet är därmed inte bara ett formellt krav, utan en förutsättning för konsekventa och långsiktigt tolkningsbara kalibreringsdata.

Nyckelstruktur: dcc:items

Datamodellen skiljer därvid på flera nivåer:

• dcc:items beskriver totalsystemet, inklusive övergripande uppgifter som beteckning, tillverkare eller ägare.
• dcc:item representerar enskilda komponenter, till exempel givare eller displayenheter.
• dcc:subItems möjliggör en hierarkisk modellering, till exempel om flera givare är tilldelade en datalogger.

Varje dcc:item får en entydig id, som mätresultat kan hänvisa till via refId. På så sätt uppstår en konsekvent koppling mellan kalibreringsobjekt och resultatdata.

DKD-E 5-3 rekommenderar uttryckligen att laboratorieinterna hjälpmedel såsom multimetrar eller adaptrar inte förs som en del av kalibreringsobjektet. Istället dokumenteras de i området dcc:measuringEquipments, varigenom den tydliga separationen mellan provobjekt och använd mätteknik bibehålls.

Följande underavsnitt visar exemplariskt hur ett typiskt Pt100-mätsystem enligt DKD-R 5-1 kan avbildas inom denna struktur.

Givarens kvantitativa egenskaper

Förutom tillverkaruppgifter, modellbeteckning och serienummer kräver DKD-R 5-1 även dokumentation av givarens kvantitativa parametrar. Det rör sig om oföränderliga parametrar från databladet som är relevanta både för osäkerhetsbetraktelser och för långsiktig reproducerbarhet av kalibreringar.

I DCC modelleras dessa egenskaper centralt inom respektive givar-dcc:item via dcc:itemQuantities. De enskilda uppgifterna beskrivs som dcc:primitiveQuantity med Digital-SI-värden samt fackspecifika refTypes och är därmed entydigt klassificerade.

Typiska refTypes enligt DKD-E 5-3

refType	Betydelse	Exempelvärde	Enhet
temperature_probeType	Givartyp (kvalitativ)	Pt100	–
temperature_probeDiameter	Givarmantelns diameter	2.3	mm
temperature_itemCableLength	Anslutningskabelns längd	1.5	m
basic_nominalValue	Nominell resistans vid 0 °C	100	Ω

Exempel på kodning (Pt100 som subItem till en logger)

<dcc:item id="fuehler_pt100_01">
  <dcc:name><dcc:content>Pt100 Fühler</dcc:content></dcc:name>
  <dcc:description>
    <dcc:content refType="temperature_probeType">Manteltyp, 4-Leiter</dcc:content>
  </dcc:description>
  <dcc:itemQuantities>
    <dcc:itemQuantity refType="temperature_probeDiameter">
      <si:real><si:value>2.3</si:value><si:unit>millimetre</si:unit></si:real>
    </dcc:itemQuantity>
    <dcc:itemQuantity refType="temperature_itemCableLength">
      <si:real><si:value>1.5</si:value><si:unit>metre</si:unit></si:real>
    </dcc:itemQuantity>
    <dcc:itemQuantity refType="basic_nominalValue">
      <si:real><si:value>100</si:value><si:unit>ohm</si:unit></si:real>
    </dcc:itemQuantity>
  </dcc:itemQuantities>
</dcc:item>

Administrativa data för kalibreringen

Administrativa data utgör den stabila ramen för ett Digital Calibration Certificate. De innehåller den information som, oberoende av de faktiska mätresultaten, säkerställer en kalibrerings formella identitet, spårbarhet och efterföljbarhet. Även inom temperaturkalibrering är dessa uppgifter till stor del standardiserade och orienterar sig efter normativa krav, bland annat från DKD-R 5-1 samt ISO/IEC 17025.

Inom DCC är denna information placerad i Ring 1-området dcc:administrativeData.

Nyckelelement i dcc:coreData

<dcc:coreData>
  <dcc:countryCodeISO3166_1>DE</dcc:countryCodeISO3166_1>
  <dcc:usedLangCodeISO639_1>de</dcc:usedLangCodeISO639_1>
  <dcc:usedLangCodeISO639_1>en</dcc:usedLangCodeISO639_1>
  <dcc:mandatoryLangISO639_1>de</dcc:mandatoryLangISO639_1>
  <dcc:uniqueIdentifier>TK-2026-00123</dcc:uniqueIdentifier>
  <dcc:receiptDate>2026-02-01</dcc:receiptDate>
  <dcc:beginPerformanceDate>2026-02-15</dcc:beginPerformanceDate>
  <dcc:endPerformanceDate>2026-02-15</dcc:endPerformanceDate>
  <dcc:performanceLocation>laboratory</dcc:performanceLocation>
</dcc:coreData>

Dessa kärndata garanterar entydig identifierbarhet av ett kalibreringsbevis och skapar förutsättningar för en revisionssäker dokumentation.

Laboratoriedata och ansvariga personer

Ytterligare centrala element rör det utförande laboratoriet samt de ansvariga fackpersonerna:

• dcc:calibrationLaboratory – uppgifter om laboratoriet, inklusive adress och ackrediteringsstatus
• dcc:respPersons – ansvariga personer med rollbeskrivning, valfri signaturfunktion och tilldelning som huvudundertecknare (mainSigner="true")
• dcc:customer – fullständig identifiering av uppdragsgivaren

Denna information är inte bara av formell natur, utan utgör grunden för ansvar och juridisk tillhörighet.

Normativa deklarationer i dcc:statements

Via dcc:statements kan uttalanden som gäller för hela beviset lagras. Typiskt innehåll är:

• Förklaring om normkonformitet, till exempel en kalibrering enligt DKD-R 5-1 i kombination med ISO/IEC 17025
• Uppgifter om metrologisk spårbarhet till nationella normaler och därmed till det internationella enhetssystemet (SI)
• Ackrediteringstexter, till exempel i sammanhang med multilaterala avtal som EA eller ILAC

Exempel på en ackrediteringsdeklaration:

<dcc:statement refType="accreditation">
  <dcc:norm>ISO/IEC 17025:2018</dcc:norm>
  <dcc:declaration>
    <dcc:content>Der Kalibrierschein dokumentiert die Rückführbarkeit auf nationale Normale...</dcc:content>
  </dcc:declaration>
</dcc:statement>

Mätstorhetsspecifika tillägg

Redan på administrativ nivå kan de första mätstorhetsspecifika uppgifterna förekomma, till exempel hänvisningar till DKD-R 5-1 eller den använda temperaturskalan. Den entydiga identifieraren (uniqueIdentifier) samt datumuppgifter gäller därutöver som normativa minimikrav enligt ISO/IEC 17025.

Betydelse för laboratoriepraxis

En stor del av denna information finns redan strukturerad i moderna laboratorier, ofta inom ett LIMS eller ordersystem. DCC överför dessa data till ett konsekvent, maskinläsbart format och möjliggör därigenom automatiserade tilldelningar – till exempel mellan kalibreringsbevis och provobjekt.

Administrativa data är därmed mycket mer än formell följeinformation: De utgör det organisatoriska fundamentet för en tekniskt tillförlitlig kalibreringsdokumentation.

Avbilda mätvärden och parametrar i DCC

Mätresultaten utgör den fackmässiga kärnan i varje kalibreringsbevis. Följaktligen har deras strukturerade representation i DCC en central betydelse. Till skillnad från klassiska certifikat, där resultat ofta föreligger som statiska tabeller eller inbäddade dokument, modelleras de i DCC som strukturerade dcc:measurementResults och står därmed omedelbart till förfogande för maskinell vidarebearbetning.

För motståndstermometrar enligt DKD-R 5-1 betyder detta konkret: En typisk kalibreringstabell med flera temperaturpunkter avbildas som dcc:list med parallella dcc:quantity-kolumner. Som komplement kan uppgifter om tillämpade förfaranden, använd mätutrustning samt relevanta påverkande faktorer integreras konsekvent.

DKD-expertrapporten DKD-E 5-3 beskriver i detalj hur analoga resultatredovisningar kan överföras till sådana maskinläsbara strukturer. Detta omfattar förutom själva kalibreringskurvan även ytterligare parametrar som ingångsvärde eller egenuppvärmning, vilka i klassiska kalibreringsbevis ofta dokumenteras separat eller endast i textform.

Därmed transformerar DCC mätresultat från en primärt visuell representation till entydigt strukturerade dataobjekt. Denna struktur utgör grunden för automatiserade utvärderingar, långsiktig jämförbarhet och en konsekvent integration i digitala kvalitetssäkringsprocesser.

Resultatstruktur i dcc:measurementResults

Varje dcc:measurementResult avbildar ett logiskt sammanhörande resultatblock, till exempel en huvudkalibreringskurva eller bestämning av egenuppvärmningen. Inom denna behållare sammanförs både kalibreringens ramvillkor och de faktiska mätdata strukturerat.

Raminformation

Flera element definierar det metrologiska sammanhanget för de efterföljande resultaten:

• dcc:usedMethods – tillämpade riktlinjer, såsom DKD-R 5-1, samt interna arbetsinstruktioner
• dcc:measuringEquipments – använd mätteknik såsom termostater, referenstermometrar eller mätbryggor
• dcc:influenceConditions – relevanta påverkande faktorer, till exempel nedsänkningsdjup, mätström eller kalibreringsmedium
• dcc:measurementMetaData – globala metadata såsom spårbarhet eller konformitetsuttalanden

Denna strukturerade sammanhangsbeskrivning säkerställer att mätresultat inte betraktas isolerat, utan alltid förblir tolkningsbara i samband med de villkor under vilka de uppstod.

Resultatredovisning

Själva mätdata kan lagras i två grundläggande former:

• Enskilda värden som dcc:quantity, till exempel för ingångsvärden
• tabellstrukturer som dcc:list med flera parallella dcc:quantity-kolumner

Exempelstruktur för en kalibreringstabell

<dcc:measurementResult>
  <dcc:usedMethods>
    <dcc:usedMethod refType="basic_calibrationMethod">DKD-R 5-1</dcc:usedMethod>
  </dcc:usedMethods>
  <dcc:list refId="fuehler_pt100_01">
    <dcc:quantity refType="basic_referenceValue temperature_ITS-90">
      <!-- Referenzwerte als si:realListXMLList -->
    </dcc:quantity>
    <dcc:quantity refType="basic_indicationValue">
      <!-- Anzeigewerte -->
    </dcc:quantity>
    <dcc:quantity refType="basic_measurementError">
      <!-- Messabweichungen einschließlich Unsicherheit -->
    </dcc:quantity>
  </dcc:list>
</dcc:measurementResult>

Typisk resultattabell för en PRT

En kalibrering av kalibreringskurvan enligt DKD-R 5-1 slutar i praktiken oftast i en tabell med referenstemperaturer (t.ex. 0 °C, 100 °C, 200 °C), tillhörande displayvärden för Pt100 (i Ω eller °C), avvikelsen och den utvidgade osäkerheten U(k=2). I DCC avbildas denna tabell som dcc:list. Kolumnerna förs som parallella dcc:quantity-element, var och en med sin egen refType. Därmed är betydelsen av varje kolumn entydig, utan att en människa behöver läsa tabellrubriken.

Analog vs. DCC – direkt jämförelse:

Referens [°C]	Display [Ω]	Avvikelse [mK]	U(k=2) [mK]
0,000	100,012	+12	8
100,000	138,522	-5	12
200,000	175,834	+18	15

DCC-avbildning (förkortad, 3 punkter):

<dcc:list refId="fuehler_pt100_01">
  <!-- Spalte 1: Referenz (ITS-90) -->
  <dcc:quantity refType="basic_referenceValue temperature_ITS-90">
    <si:realListXMLList>
      <si:valueXMLList>
        <si:real><si:value>273.15</si:value></si:real>  <!-- 0°C -->
        <si:real><si:value>373.15</si:value></si:real>  <!-- 100°C -->
        <si:real><si:value>473.15</si:value></si:real>  <!-- 200°C -->
      </si:valueXMLList>
      <si:unitXMLList><si:unit>kelvin</si:unit></si:unitXMLList>
    </si:realListXMLList>
  </dcc:quantity>

  <!-- Spalte 2: Anzeige (Widerstand) -->
  <dcc:quantity refType="basic_indicationValue">
    <si:realListXMLList>
      <si:valueXMLList>
        <si:real><si:value>100.012</si:value></si:real>
        <si:real><si:value>138.522</si:value></si:real>
        <si:real><si:value>175.834</si:value></si:real>
      </si:valueXMLList>
      <si:unitXMLList><si:unit>ohm</si:unit></si:unitXMLList>
    </si:realListXMLList>
  </dcc:quantity>

  <!-- Spalte 3: Abweichung inklusive U(k=2) -->
  <dcc:quantity refType="basic_measurementError">
    <si:realListXMLList>
      <si:valueXMLList>
        <si:real><si:value>0.012</si:value></si:real>   <!-- +12 mK -->
        <si:real><si:value>-0.005</si:value></si:real>  <!-- -5 mK -->
        <si:real><si:value>0.018</si:value></si:real>   <!-- +18 mK -->
      </si:valueXMLList>
      <si:unitXMLList><si:unit>millikelvin</si:unit></si:unitXMLList>
      <si:expandedUncXMLList>
        <si:realList><si:value>0.008</si:value></si:realList>  <!-- U(k=2) -->
        <si:coverageFactor>2</si:coverageFactor>
      </si:expandedUncXMLList>
    </si:realListXMLList>
  </dcc:quantity>
</dcc:list>

Viktiga detaljer:
• Parallella enheter är möjliga: Referens dessutom i °C via si:hybrid
• refId: Kopplar resultattabellen entydigt till givar-ID
• Osäkerhet: Direkt tilldelad avvikelsen och förd som temperaturstorhet (t.ex. mK)
• Skalangivelse: temperature_ITS-90 står explicit vid referensvärdet, inte bara implicit i texten

Laboratoriepraxis:
Strukturen avbildar i kärnan exakt det som idag typiskt beräknas och dokumenteras i Excel. Skillnaden är att tilldelningen inte längre behöver härledas från kolumnpositionen, utan finns semantiskt i dataposten. Ett skript kan hämta tabellen direkt från mätprogramvaran, och en utvärdering känner omedelbart igen: Kolumn 1 är referens, kolumn 3 är avvikelse.

Därmed blir tillämpningar möjliga som är svåra att genomföra med PDF-dokument: Trendanalyser över flera år, automatiserade konformitetskontroller eller en snabb jämförelse av enskilda temperaturpunkter, till exempel om avvikelsen vid 200 °C förskjuts systematiskt.

Ingångsvärde och isolationsresistans

Förutom kalibreringskurvan kräver DKD-R 5-1 två kompletterande kontroller: ingångsvärdet (resistans vid 0 °C eller vid vattnets trippelpunkt) samt isolationsresistansen. Båda är inga tabellvärden, utan självständiga mätresultat med egen spårbarhet och ofta separat osäkerhet. I DCC förs de därför som dedikerade dcc:quantity-element utanför huvudlistan.

Ingångsvärde (temperature_inputValue):
Resistansen hos en Pt100 vid 0 °C (273,15 K) utgör referenspunkten för senare omräkningar och utvärderingar av kalibreringskurvan. DKD-R 5-1 kräver för detta en efterföljbar spårbarhet samt angivelse av
mätosäkerhet.

DCC-avbildning:

<dcc:measurementResult>
  <dcc:usedMethods>
    <dcc:usedMethod>DKD-R 5-1, Abschnitt 5.1</dcc:usedMethod>
  </dcc:usedMethods>
  <dcc:quantity refType="temperature_inputValue">
    <si:real>
      <si:value>100.005</si:value>  <!-- gemessener Wert -->
      <si:unit>ohm</si:unit>
    </si:real>
    <si:expandedUncertainty>
      <si:value>0.002</si:value>    <!-- U(k=2) -->
      <si:coverageFactor>2</si:coverageFactor>
    </si:expandedUncertainty>
    <dcc:measurementMetaData refType="basic_metrologicallyTraceableToSI">
      <dcc:declaration>Rückführbar auf nationale Normale</dcc:declaration>
    </dcc:measurementMetaData>
  </dcc:quantity>
</dcc:measurementResult>

Isolationsresistans:
Detta test syftar till att påvisa tillräcklig elektrisk isolering, till exempel för att förhindra kortslutningar eller läckströmmar.

Vanligtvis krävs ett minimivärde, till exempel >100 MΩ, testat vid minimal och maximal kalibreringstemperatur.

DCC-schemat har inga direkta operatorer som ”>” eller ”≥”. DKD-E 5-3 rekommenderar därför att uppmätta minimivärden explicit lagras som numeriska värden. Den tekniska tolkningen sker sedan via den
underliggande specifikationen.

DCC-avbildning (förenklad):

<dcc:quantity refType="temperature_insulationResistance">
  <si:realListXMLList>
    <si:valueXMLList>
      <si:real><si:value>150</si:value></si:real>  <!-- Min-T: 150 MΩ -->
      <si:real><si:value>120</si:value></si:real>  <!-- Max-T: 120 MΩ -->
    </si:valueXMLList>
    <si:unitXMLList><si:unit>megaohm</si:unit></si:unitXMLList>
  </si:realListXMLList>
</dcc:quantity>

Laborpraktik:
I klassiska kalibreringscertifikat förekommer dessa uppgifter ofta som randanmärkningar eller fotnoter. I DCC däremot dokumenteras ingångsvärde och isolationsresistans som självständiga, spårbara mätresultat med
tillhörande metod. Detta möjliggör automatiserade tester, till exempel frågan om ett ingångsvärde ligger inom definierade toleranser eller om minimikrav för isoleringen är uppfyllda.

Den precisa referensen via usedMethods ner till avsnittsnivå ökar dessutom spårbarheten och underlättar senare bedömningar.

Egenuppvärmning och mätström

Den egenuppvärmningen (självuppvärmning av givaren genom mätström) är ett klassiskt osäkerhetsbidrag vid resistanstermometrar. DKD-R 5-1 känner till tre fall:

1. Uppmätt (rekommenderas),
2. Uppskattad (t.ex. från litteratur),
3. Pauschalt bidrag (30 mK som rektangulär fördelning → standardosäkerhet 17 mK).

I DCC avbildas den som en separat dcc:quantity refType="temperature_selfHeating" – inklusive
metadata, om den är uppmätt och om den ingår i osäkerhetsbudgeten.

Mätström:
Den inställda strömmen (typiskt 1 mA för Pt100) dokumenteras som dcc:influenceCondition refType="temperature_measuringCurrent".

DCC-avbildning (uppmätt egenuppvärmning):

<dcc:quantity refType="temperature_selfHeating">
  <si:real>
    <si:value>0.025</si:value>  <!-- 25 mK gemessen -->
    <si:unit>millikelvin</si:unit>
  </si:real>
  <si:standardUncertainty>
    <si:value>0.014</si:value>  <!-- Standardunsicherheit -->
  </si:standardUncertainty>
  <dcc:measurementMetaData>
    <dcc:property refType="temperature_isMeasured">true</dcc:property>
    <dcc:property refType="temperature_isInUncertainty">true</dcc:property>
  </dcc:measurementMetaData>
</dcc:quantity>

<!-- Messstrom als Einflussbedingung -->
<dcc:influenceCondition refType="temperature_measuringCurrent">
  <dcc:quantity>
    <si:real><si:value>1.0</si:value><si:unit>milliampere</si:unit></si:real>
  </dcc:quantity>
</dcc:influenceCondition>

Pauschalt fall (vanligt):
Värde = ”NaN” (inget konkret mätvärde), endast osäkerhet (17 mK från 30 mK rektangel):

<si:value>NaN</si:value>
<si:standardUncertainty><si:value>0.017</si:value></si:standardUncertainty>

Laborpraktik:
Idag ofta textnotis (”Egenuppvärmning 30 mK beaktad”). I DCC kvantifieras bidraget explicit och förses med metadata – essentiellt för spårbara osäkerhetsbudgetar. Maskinen kan kontrollera: ”Har egenuppvärmning mätts? Ingår den i U?” Detta sparar tid vid revisioner eller kundfrågor och minimerar
tolkningsfel.

Hysteres och ytterligare influenser

Den hysteresen beskriver temperaturskillnaden vid samma referenstemperatur, men omvänd riktning (uppåt/nedåt). DKD-R 5-1 kräver dess fastställande och beaktande – analogt med egenuppvärmningen. I DCC får den en egen dcc:quantity refType="temperature_hysteresis" med identisk logik:
värde, osäkerhet och metadata.

DCC-struktur (analogt med 5.4):

<dcc:quantity refType="temperature_hysteresis">
  <si:real>
    <si:value>0.008</si:value>  <!-- 8 mK hysterese -->
    <si:unit>millikelvin</si:unit>
  </si:real>
  <si:standardUncertainty>
    <si:value>0.005</si:value>
  </si:standardUncertainty>
  <dcc:measurementMetaData>
    <dcc:property refType="temperature_isMeasured">true</dcc:property>
    <dcc:property refType="temperature_isInUncertainty">false</dcc:property> <!-- separat berichtet -->
  </dcc:measurementMetaData>
</dcc:quantity>

Metadata-flaggor:”

• temperature_isMeasured: Har hysteres aktivt bestämts?
• temperature_isInUncertainty: Ingår bidraget redan i den
  rapporterade utökade osäkerheten?

Inte uppmätt? Värde = ”NaN”, endast osäkerhet (t.ex. pauschalt från litteratur).

Ytterligare typiska influenser (kortfattat):”

• Tidsstämpel: Per mätvärde som <dcc:dateTimeXMLList> (ISO 8601)
  – dokumenterar ordning och tid (valfritt, men användbart vid drift).
• Insticksdjup: I usedMethodQuantities som
  temperature_immersionDepth (kritiskt för värmeavledning).
• Konformitetsuttalanden: I measurementMetaData med
  conformity="pass" per punkt eller globalt.

Laborpraktik:
Hysteres uppskattas ofta bara grovt eller utelämnas. I DCC tvingar strukturen fram ett tydligt beslut – uppmätt eller pauschalt? Och: separat eller i U? Detta ökar transparensen och underlättar senare analyser (”Hysteres > 10 mK → överväg byte”). Med refId kopplas allt sömlöst till givare och huvudkarakteristik.

Från praktik till DCC: Implementering i laboratoriet

De föregående avsnitten har visat hur ett DCC för temperaturkalibreringar är uppbyggt. Det avgörande steget är dock den praktiska implementeringen: Hur omvandlar ett laboratorium sina befintliga
Excel-tabeller, utvärderingsprogramvara och arbetsinstruktioner till ett giltigt DCC? Detta avsnitt skisserar arbetsflödet från det analoga PDF-certifikatet till det maskinläsbara DCC – med fokus på realistisk genomförbarhet.

Från analogt certifikat till DCC

Utgångsläge i många laboratorier:
Mätdata kommer direkt från kalibreringsprogramvaran. I kalkylbladet utvärderas sedan referensvärden, visningar, avvikelser och osäkerheter med formler. Den slutliga rapporten skapas i ordbehandlingsprogram eller LaTeX som PDF – med inbäddade tabeller och grafer. Administrativa data som kundinformation, datum eller serienummer kommer från LIMS eller matas in manuellt.

Så hamnar det i DCC:
Strukturen tas direkt från mallarna – admin-data från LIMS, tabeller från Excel, komplettera enskilda specialvärden, bifoga grafik/PDF.

Använd mallar:
DKD-E 5-3 innehåller i bilaga A/B fullständiga XML-exempel för Pt100-kalibreringar. Använd dessa som utgångspunkt, skriv över fält – istället för att börja från noll.

Resultat: Från 30 minuters PDF-skapande blir det 5-10 minuters DCC-generering + validering. DCC ersätter inte PDF:en, men kompletterar den med maskinell användbarhet.

En slutsats om läget

DCC är inget abstrakt XML-experiment, utan ett verktyg som exakt överför informationsdensiteten i ett analogt kalibreringscertifikat till en maskinläsbar form – särskilt vid temperaturkalibreringar
med deras nyanser av skalor, medier och influenser. De viktigaste punkterna:

• Strukturerad avbildning: Från givarbeskrivningen
  (dcc:items) via karakteristiktabeller (dcc:list) till
  egenuppvärmning och hysteres – allt med semantiska refTypes
  och D-SI.”
• Mervärde genom precision: Explicita skalor
  (temperature_ITS-90), metadata (”ingår i osäkerheten?”) och
  kopplingar (refId) gör DCC:er direkt utvärderingsbara.”
• Genomförbart i laboratoriet: Med mappning från Excel/LIMS och mallar från
  DKD-E 5-3 är det enkelt att komma igång.

DCC markerar därmed nästa logiska steg efter PDF-certifikat: bort från statiska dokument till strukturerade datakällor som möjliggör trendanalyser, konformitetskontroller och automatisering.
För temperaturlaboratorier är tidpunkten gynnsam – de tekniska byggstenarna finns tillgängliga. Den som börjar med ett Pt100-exempel får oftast snabbt praktisk erfarenhet.

Källor

[1] Digital Calibration Certificate DCC
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
https://www.ptb.de/cms/metrologische-dienstleistungen/dkd/dkd-dcc.html[file:16]

[2] DCC Wiki (Status: 2026-01-08)
https://dccwiki.ptb.de[file:17]

[3] DKD-E 5-3: Vägledning för användning av DCC-schemat för att skapa ett digitalt kalibreringscertifikat för temperatur- och fuktmätstorheter
https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/dienstleistungen/dkd/archiv/Publikationen/Expertenberichte/DKD-E_5-3_DCC_Rev0_de.pdf[file:16]

[4] DKD-R 5-1: Kalibrering av resistanstermometrar
(refererad i DKD-E 5-3 och PTB-dokumentation)[file:16]

Källa headerbild: Skärmdump från XML-exempelfilen i DKD-E 5-3, bilaga A (PTB).