Gecontroleerd temperen verhoogt de stabiliteit van thermometers.
In de temperatuurmeting helpt stabilisatie om de nauwkeurigheid en levensduur van thermometers te verbeteren.
In het DAkkS-kalibratielaboratorium (geaccrediteerd volgens DIN EN ISO/IEC 17025) van Klasmeier worden verschillende temperatuursensoren gebruikt, zoals normaalthermometers, referentiethermometers, SPRT’s, HTPRT’s, Pt100 en Pt25. Deze sensoren doorlopen een vastgestelde temperatuurcyclus om volledig getemperd te worden.
Dat gebeurt in een speciale ISOTECH stabilisatieoven.
Inhoud
Waarom is het stabiliseren van thermometers noodzakelijk?
Het gebruik van platina-weerstandsthermometers in het laboratorium onthult een zekere instabiliteit in de meetweerstanden over een bepaalde periode, een fenomeen dat bekend staat als “thermometerdrift”. De redenen voor deze drift zijn divers en kunnen bijvoorbeeld mechanische effecten omvatten, zoals trillingen tijdens transport, mechanische schokken of het gebruik van circulatiebaden. Verontreinigingen, diffusie van vreemde stoffen en het gebruik van siliconenolie als kalibratiemedium kunnen hier ook aan bijdragen. Andere factoren zijn thermische belastingen door langdurig gebruik bij wisselende en hoge temperaturen en onjuiste koelmethoden. Ook oxidatie-effecten op de meetweerstand bij langdurig gebruik tussen 200 °C en 450 °C kunnen tot drift-effecten leiden.
Hoe werkt het stabiliseren?
Een beproefde aanpak om deze drift te bestrijden, is het gecontroleerd thermisch behandelen van de thermometers, ook bekend als verouderen of temperen. Dit proces kan in veel gevallen de ongewenste veranderingen ongedaan maken en de stabiliteit van de thermometer verbeteren.
Een blik op het typische verloop van een veroudering op het water-tripelpunt van een PT25 normaalthermometer (SPRT) verduidelijkt de efficiëntie van deze procedure. Na elke verouderingscyclus moet de stabiliteit van de thermometer worden gecontroleerd en gedocumenteerd om een soepel verloop te garanderen.
Hoe wordt de stabilisatie van de thermometers uitgevoerd?
Een centrale uitdaging bij de kalibratie is ervoor te zorgen dat de gekalibreerde thermometers altijd binnen hun specificaties liggen. Dit wordt bereikt door de stabilisatie.
De speciaal voor deze taak ontwikkelde stabilisatieoven van ISOTECH verwarmt de thermometers tot de kalibratietemperatuur, laat ze daar verouderen en koelt ze vervolgens af. De oven kan temperaturen van kamertemperatuur tot 1000 °C aan, zodat alle soorten SPRT’s tot aan het zilverfixpunt (961,78 °C) kunnen verouderen.
In eigen beheer
Oven voor het stabiliseren van thermometers
De stabilisatieoven, ontwikkeld door de firma ISOTECH, dient ter voorbereiding van normaal-thermometers (SPRT’s) en soortgelijke thermometer types zoals Pt100 en Pt25, referentiethermometers, enz.
Hij wordt gebruikt voor het voorverwarmen, uitgloeien en afkoelen van thermometers voor hun kalibratie. Met een temperatuurbereik van kamertemperatuur tot 1000 °C is de oven in staat om een verscheidenheid aan thermometerconstructies, inclusief SPRT’s, te stabiliseren.
Het is ook belangrijk op te merken dat de betekenis van de veroudering toeneemt met de kalibratietemperatuur. Hoe hoger de gebruikstemperatuur van de temperatuursensoren, hoe poreuzer het kwarts wordt, wat kan leiden tot een snelle verontreiniging van de SPRT. Om deze vervuiling bij hoge temperaturen te voorkomen, worden de temperatuursensoren continu met voorverwarmde lucht omspoeld.
Hoe worden verouderingsparameters en luchtomspoeling ingesteld?
De zorgvuldige instelling van de verouderingsparameters is even belangrijk als de keuze van de juiste stabilisatieoven. De stabilisatieoven wordt met behulp van de eXacal-software zo geprogrammeerd dat het opwarmen en afkoelen tot de verschillende verouderingstemperaturen met een gedefinieerde snelheid verloopt. Zo wordt voorkomen dat de meetweerstanden door te grote temperatuursprongen overmatig worden belast of beschadigd. Bij de afkoeling van hoge temperaturen wordt een temperfase aangehouden om de meetweerstand te ontzien.
De verouderingscycli worden zo lang herhaald totdat de te kalibreren temperatuursensor binnen zijn specificatie stabiel is geworden. De voortgang van de veroudering wordt gemeten, geëvalueerd en gedocumenteerd op het water-tripelpunt.
Samenvattend kan worden gesteld dat het gecontroleerd verouderen en temperen van thermometers een essentiële methode is om een hoge meetprecisie en een lange levensduur van de instrumenten te waarborgen. Het stelt de specialisten in kalibratiediensten zoals Klasmeier in staat om consequent hoogwaardige en nauwkeurige meetresultaten te leveren.
Bronnen:
- Frank Bernhard: Handbuch der Technischen Temperaturmessung, 2. Auflage
- Thomas Klasmeier: Tabellenbuch „Temperatuur“, Ausgabe 3
