Giriş Yap

MENÜ

Blog

MAY

15

2018
Sıcaklık Ölçümü ve Kalibrasyonu Hakkında Bilmeniz Gerekenler

Sıcaklık Ölçümü ve Kalibrasyonu Konusunda Her Teknisyeninin Bilmesi Gerekenler

Sıcaklık, belkide en yaygın olarak ölçülen fiziksel parametredir. Günümüzde, sıcaklık ölçümü değişik yollardan yapılabilmektedir. Ölçme için değişik opsiyonların bulunması, doğal olarak, bazı soruları beraberinde gündeme getirmektedir. Sıcaklığı nasıl ölçebilirim? Ölçümlerim ne doğrulukta? Sıcaklığı ölçmek için en iyi cihaz nedir?  Ölçüm cihazıma kalibrasyon gereklimidir?

Sıcaklık ölçümü gerekisinimi olduğu zaman yukarıda belirtilen genel sorularla karşılaşırız. Sıcaklık ölçmek için değişik ölçüm cihazları kullanılır: Sıvılı cam termometre (LIG), ısılçift (TC), termistör, direnç sıcaklık detektörleri (RTD), platin direnç termometreleri (PRT), standard platin direnç termometreleri (SPRT). Bu yazımızda sıcaklık ölçümünde kullanılan elektronik ölçüm cihazları üzerine odaklanarak, karşılaşacağımız sorunlara, yanıt bulacağız.

Sıcaklığı Nasıl Ölçerim?

Sıcaklığı ölçülecek yüzeye, sıcaklık sensörünü tatbik ettikten sonra, sıcaklık dengelenmesi için bir süre beklemek gereklidir. Termometrenin doğru sıcaklıkta stabilize olması için, probe yeterli bir derinliğe daldırılmalıdır. Bazı termometreler daha fazla daldırma derinliğine ihtiyaç duyarlar. Genelde hassas termometreleri, sıvı veya kuru banyo içine yaklaşık 15 cm (6 inch) derinliğe daldırmak gerekir, belirtilen daldırma derinliği probe çapı ile ilgili olarak değişiklik gösterir. İyi bir ölçüm doğruluğu ve stabilizasyon elde etmek için, sıcaklığı ölçülecek sıvının karıştırılması gereklidir. Probe ve katı yüzeyler arasında oluşan hava kabarcıkları nedeni ile stabilizasyon süresi uzar, bu durumda probu daha derine daldırmak gerekir. Bazı özel termometreler, ölçümü yüzeyden yaparlar, bazende probe kablosunun, yüksek sıcaklıklara dayanamaması nedeni ile derine daldırılması olanaksızlaşır.

Sıcaklık ölçen ve gösteren cihazlar, sıklıkla, referans termometreler ile karşılaştırılarak kalilbre edilirler. Her iki termometre arasındaki konum aralığı daraldıkça, kalibrasyon doğruluğu iyileşir. Bunu sağlamak için en iyi metod, referans termometre ile kalibrasyonu yapılan termometrenin sensör elementlerin merkezlerini bir hizaya getirmektir. Sensörlerin merkez noktalarının, sensör tipine ve modeline göre değişiklik gösterebileceğini göz önünde bulundurunuz (örneğin PRT, TC, veya bimetalik sensörlerde olduğu gibi).

Sıcaklık sensörlerinin kalibrasyonu için en yaygın metod, sıcaklık sensörlerini bulundukları yerden sökerek, kuru banyolara, yada mikro-banyolara daldırmaktır. Bu kalibratörler ile, geniş bir aralıkta, kararlı bir sıcaklık ortamı sağlayıp, kalibrasyonu yapılan sensörün ve referans termometrenin ölçtüğü sıcaklıkları, yüksek doğruluk sağlamak için karşılaştırabilirsiniz. Alternatif olarak, sıcaklık sensörlerini bulundukları yerden sökmeden de kalibre edebilirsiniz. Bu durumda  ya kalibrasyonu yapılacak sensörün bulunduğu ortama,     yada  yakınındaki termometre kılıfına referans termometre tatbik edilir.

Derin dondurucuların, fırınların, iklimlendirme kabinlerinin sıcaklık doğrulamaları ve ayarları için, termometre doğrudan bu cihazların içine yerleştirilir, performansı doğrulamak için birkaç saat süre ile sıcaklık verilerini kayıt etmek gerekir. Aynı zamanda, ortalama, maksimum, minimum ve standard sapma gibi istatistiki değerler, bazı  gerekli durumlarda kayıt edilir.

Buhar sistemlerinin, soğutma kulelerinin, ısı eşanjörlerinin, soğutma sistemlerinin, turbinlerin, dış veya iç yakımlı makinaların, enerji performans testi için giriş ve çıkış sıcaklıkları farkının ölçülmesi gerekir. Bu ölçümler bazen borular üzerinden ısılçiftler, ince-film sensörler,veya infra-red sıcaklık ölçüm cihazları ile yapılır. Yüksek doğrulukta sonuç elde edilmesi için, giriş ve çıkışın uygun yerlerine thermowel’lerin monte edilmesi gereklidir.

Böylece probe’lar için gerekli olan yeterli daldırma derinliği sağlanmış olur. Bazı durumlarda boru çapı, yeterli daldırma için sınırlayıcı olduğu için, termowel’lerin dirsek ile boruya monte edilmesi halinde, sıcaklık probu akışkan yönüne paralel olarak daldırılacağı için yeterli daldırma derinliğide sağlanmış olunur.

Gerekli Ölçüm Doğruluğu Ne Olmalıdır?

Gerekli ölçüm doğruluğu dikkatlice belirlenmelidir. Düşük doğruluklar, hatalara neden olup, sonucunda mali külfet getirir. Ölçüm doğruluklarındaki hatalar, arıza duruşlarına, gereksiz enerji sarfiyatına, yüksek üretim hatasına, iş kazalarına, ve halk sağlığı problemlerine yol açar.

Sıcaklık ölçümü ve izlenmesi için temometrelerin özellikleri, tasarım mühendisleri tarafından belirlenir. Bu teknik özelliklerin içinde, termometrenin doğruluğuda belirtilmelidir. Tasarım mühendisi, kalite mühendisi veya metrolojist, termometrenin kalibrasyon gereklerinide belirtir. Kalibrasyon işleminin, enstrüman teknisyeni tarafından yerine getirilmesi, ve enstrüman teknisyeninin, kaliibrasyon gerekleri konusunda, yeteri kadar bilgili olması da beklenir.

Genel kalibrasyon startejisine göre, kalibrasyonda kullanılan standardların belirsizlikleri, test altındaki termometrenin doğruluğuna göre, çok iyi seviyede olması gerekir. Böylece karşılaştırma sırasında muhtemel hatalar önlenmiş olunur. Yüzde olarak ifade edilen Test Belirsizlik Oranı (Test Uncertainity Ratio ), örnek olarak (TUR) 4:1 askeri ve diğer endüstriyel uygulamalada belirtiliyor ise, kalibrasyon standardlarının toplam belirsizliğinin, kalibrasyonu yapılan test altındaki termometrenin belirtilen doğruluğundan, 4 misli daha iyi olduğu anlaşılır, kullanılan standardın toplam belirsizliği, test edilen termometrenin doğruluk değerinin %25’i kadarıdır, eğer, Test Belirsizlik Oranı (TUR) 2:1 olarak ifade ediliyor ise, kalibrasyon standartlarının toplam belirsizliği, kalibrasyonu yapılan test altındaki termometrenin doğruluğundan, 2 misli daha iyi olduğu anlaşılır, kullanılan standardın toplam belirsizliği, test edilen termometrenin doğruluk değerinin %50’si kadarıdır . Eğer kalibrasyonda kullanılan referans termometre, kalibrasyonu yapılmak istenen test altındaki termometre ile aynı belirsizliğe sahip ise test belirsizlik oranı (TUR) 1:1 olarak ifade edilir ve bu durumda güvenilir olmayan sonuçlar ile karşılaşılacağı için tavsiye edilmez.

Doğruluğu yüksek kalibrasyon standardı kullanarak, kalibrasyonu yapılmak istenen saha cihazlarından tolerans dışı olanları daha gerçekçi bir şekilde tanımlayabilirsiniz. Değişik Test Belirsizlik Oranları ile yapılan kalibrasyonlarda, meydana gelen hata sıklıklarını aşağıdaki tabloda görebilirsiniz. Bu tablo örneğinde 1000 adet kalibrasyonu yapılan cihazdan 950 adedi gerçekten belirtilen tolerans içindedir.   Eğer 1000 adet cihaz Test Belirsizlik Oranı 2:1 ile kalibre edilir ise 925 adedi tolerans içinde (kabul edilir), bulunacak, aslında kabul edilebilir olanların 12 adedi (yanlış kabul edilmiş)  gerçekten tolerans dışıdır. Bunun yanında tolerans dışı olarak bulunan 75 adedin, 41 adedi (yanlış red edilmiş), gerçekte tolerans içi kabul edilmiş olması gereklidir. Hatalı olarak red edimiş her bir cihazın kalibrasyon maliyeti 50.- USD dan başlar, kimya proses endüstrisinde ise bu hatalı cihaz nedeni ile prosesin durması minimum 10.000.- USD maliyete yol açabilir. 

 TUR

Test Belirsizlik Oranı

Kabul

Hatalı Kabul

Ret

Hatalı Ret

1:1

843

17

157

128

2:1

925

12

75

41

3:1

941

9

59

22

4:1

947

8

53

15

Tablo1. Bu tabloda, gerçekte 1000 cihazın %95’nin tolerans içinde olduğu bilinmektedir. Bu durumda hipotetik senaryo ile , yanlış-kabul ve yanlış- ret riski özetlenmektedir.

Termometre Probe Tipleri

Günümüzde, sıcaklık ölçümlerinizi gerçekleştirmek için çok çeşitli sıcaklık sensörü (probe tipi) bulunmaktadır. Doğru seçimi yapmak için zaman harcamanız, belki de teknik yardım almanız gerekirSıcaklık ölçüm aralığı, ölçüm doğruluğu ve maliyet, termometre seçimi sırasında göz önüne alınması gereken en önemli faktörlerdir. Değişik termometre tipleri ile ilgili karşılaştırma özellikleri Tablo 2’de belirtilmektedir.

 

Sıcaklık Aralığı

Doğruluk

Maliyet

Soy-Metal Isılçiftler (T/C)

R, S: -50 °C ila 1760 °C

> ± 0.6 °C

Orta

Adi-Metal Isılçiftler (T/C)

B: 0 °C ila 1820 °C

± 0.25 %

Orta

 

E: -270°C  ila 1000 °C

> ± 1 °C

Orta

 

J: -210 °C ila 1200 °C

> ± 1.1 °C

Orta

 

K: -270 °C ila 1370 °C

> ± 1.1 °C

Orta

 

N: -270 °C ila 1300 °C

> ± 1.1 °C

Orta

 

T: -270 °C ila 400 °C

> ± 0.5 °C

Orta

PRT’ler ve SPRT’ler

Endüstriyel: –80 °C ila 480 °C

± 0.05 - 0.1 °C

Düşük-Orta

 

Referans: –200 °C ila 660 °C

±0.001 - 0.02 °C

Düşük-Orta

 

Yüksek Sıc.: 0°C ila 1000 °C

±0.01 - 0.02 °C

Orta-Yüksek

Hassas Termistörler

0 °C ila 100 °C

±0.002 °C

Orta


Tablo2. Sıcaklık sensörlerinin tipik ölçüm aralığı, doğruluk ve maliyet özelliklerinin karşılaştırılması yapılmaktadır. Hassas sıcaklık ölçüm sensörlerinin maliyetleri yüksektir. Genellik ile geniş sıcaklık aralıklarında, ölçüm doğruluğundan taviz verilebilinir.

Isılçiftler –Termokupl (TC’lar)

İki farklı alaşımdaki metalin uçlarının kaynatılması sonucunda oluşan bağlantı (junction) noktası, sıcaklığa orantılı olarak küçük bir gerilim sinyali üretir ve bu tür sıcaklık sensörleri, Isılçift-Termokupl olarak adlandırılır. Isılçiftlerin iki bağlantı noktası olup, bir bağlantı noktası  (junction), ölçme bağlantı noktası diye adlandırılır, sensör probun uç noktasında yer alır, diğer ikinci bağlantı (junction) noktası, referans bağlantı noktası-referans junction , ölçü aletine bağlıdır. Ölçüm cihazı iki şeyi ölçer:  ısılçiftin uç noktasındaki gerilim sinyalini ve referans bağlantı –junction sıcaklığını. Bu iki ölçüm değerini hesaplanması sonucunda probun uç noktasındaki sıcaklık hesaplanır.Sensörün ürettiği voltaj sinyali,ölçme noktasının mutlak sıcaklık değeri olmayıp, ölçme ve referans noktaları arasındaki sıcaklık farkının olduğunu, göz önünde bulundurmak gerekir.

 

                      http://www.netes.com.tr/file/1.jpg

Şekil 1. Isılçift devresinin modellemesi: A ve B telleri farklı iki metalden  oluşmuştur. T1 ile ölçüm bağlantı noktasındaki sıcaklık  (junction), T2 ile de referans bağlantı (junction) noktasındaki sıcaklık ifade edilmektedir. Bu modelde ölçülen gerilim değeri T1 noktasındaki gerilim olmayıp, ölçüm ve referans noktalarındaki gerilimlerin farkıdır.  

Isılçift tipleri, ısılçiftin her bir ayağında kullanılan metal tel ile sınıflandırılır. Soy-metal ısılçiftler, bunlara S tipi , R tipi, Au/Pt tipi, ve Pt/Pd tipi ısılçiftler dahildir, soy metal ısılçiftlerde bir tel daima platindir. Adi-metal ısılçiftler sınıfına B tipi, E tipi, J tipi, K tipi, N tipi ve T tipleri, dahildir. Bu termometreler, hata limitleri standard ve hata limitleri özel olmak üzere iki ayrı doğruluk sınıfında tasnif edilirler.Hata limitleri özel olan sınıfta yer alan termometrelerin ölçüm hassasiyetleri yüksektir. Harf sembolleri ile adlandırılmış ısılçiftlerin özellik tablosu NIST web sayfasında, veya NIST monograph 175 ‘de belirtilmektedir.

Referans bağlantı noktası(junction), varlığı ile, ısılçift sıcaklık öçlümünde elde edilecek doğruluğu olumlu yönde etkiler, NIST monograph 175, Isılçift tablosunda belirtildiği gibi, referans noktası sıcaklığı 0° C ‘yi referans kabul eder. Harici referans bağlantı noktası mevcut ise,  bu işlemi yapmak için buz banyosu kullanılır, genellik ile ısılçiftler,ortam sıcaklığında olan termometre göstergesinin giriş uçlarına  doğrudan bağlıdır. Böylece, bağlantı (junction) referans değeri  0°C’den ortam sıcaklığına olan sapmanın otomatik olarak kompanzasyonu, ölçüm göstergesi tarafından sağlanır. Bu kompanzasyonu sağlamak üzere, göstergenin giriş konnektör bloğu üzerinde termistör yer alır, termistör mevcut ortam sıcaklığını tespit ederek, ısılçift sıcaklık ölçümü için gerekli düzeltmenin yapılmasını sağlar.

Şekil 2’de, ısılçift tel uçları, termometrenin, bağlantı girişinde, referans bağlantı (J) (junction)  meydana getirerek, bakır iletkenlere bağlanmaktadır. Bağlantı bloğunun sıcaklığı (TJ), genelde, termistör ile ölçülür, ve sayısal olarak kompanzasyon sağlanır. Referans (junction) bağlantı ucunun ölçüm hassasiyeti, sıcaklık ölçüm hassasiyetini genel olarak etkileyen bir faktördür.

http://www.netes.com.tr/file/2.bmp     

Şekil 2. Referans bağlantı (junction)  kompanzasyonu, ısılçift sıcaklık  ölçümlerinde, doğruluğu önemli bir şekilde olumlu etkileyen, en belirgin faktördür. Uyarı: Bazı imalatçı kuruluşlar, bu önemli faktörün, hassasiyet üzerindeki rolünü özellik ile belirtmezler.

Direnç ile sıcaklık ölçümü

RTD  sıcaklığı algılayıp bu sıcaklığa göre kendi direnç değerini değiştirir. Değişik tipte RTD’ler mevcuttur. RTD algılayıcısı, platin, nikel, ve bakır tel sarımlarından olduğu gibi ince film veya diğer sensörlerdende olabilir. Direnç ile sıcaklık ölçebilen diğer bir sensör tipi ise termistör olup, sıcaklık algılayıcısı yarı iletken malzemedir. Şekil 3’de 2-telli basit bir ölçüm devresini göstermektedir.Sensör element  RT olarak belirtilmiştir. Bağlantı iletkenlerinin bilinen dirençleri ise RL1  ve RL2  olarak belirtilir.

http://www.netes.com.tr/file/3.bmp

Şekil 3. Akım, sensör elementi üzerinden akarak, gerilim oluşturur, oluşan gerilim metre tarafından ölçülür. Bağlantı iletkenlerinin direnci  iki-telli  sıcaklık  ölçümü sırasında,  sıcaklık  ölçüm hatalarına, yüksek potansiyelde neden olur.  Diğer direnç ölçümlerinde üç-telli veya dört-telli ölçme uygulaması yapılır. Bunların içinde dört-tel uygulaması ile bağlantı iletkenlerinin  direnci nedeni ile kaynaklanan ölçme hatası tümü ile giderildiği için, dört-telli ölçüm metodu tercih edilir.

Akımın, sensör elementi üzerinden akması sırasında, ortam, meydana gelen enerji yayılımı ile biraz ısınır. Eğer direnç veya akım değerinde artma olursa, bu artışa oranla enerji  yayılımıda artar (P=I2R).  Karıştırılan sıvı ortamlarında olduğu gibi, ısı akışı hava ortamında kolaylık ile gerçekleşmez. Bu neden ile kendi kendini ısıtma  (self-heating)  hataları ancak, kalibrasyon sırasında kullanılan  akım değerinin aynısı tatbik edilerek en aza indirilir.  Termistörlerin direnç değerleri yüksek olduğu için, kendini ısıtma daha yüksek olacaktır, bu neden ile  termistörlerde ölçme akımının doğru  seçilmesi önemlidir.

http://www.netes.com.tr/file/4.bmp

Şekil  4. Direnç ölçümü için akım gereklidir. Direnç üzerinde dolaşan akım, enerji  yayılımı yaratarak, ısı meydana getiririp, sıcaklık ölçüm hatalarına yol açar.

Ölçme akımının yönünü değiştirme metodu ile  termal EMF’nin yol açtığı hataların önüne geçilir. EMF gerilimleri, ısılçiftlerdeki  olduğu gibi aynı prensip ile oluşur, ve direnç ölçümünde hataya neden olurlar.  EMF gerilimini ortadan kaldırmak için, ölçüm sırasında , akım yönü değiştirilerek, EMF geriliminin polaritesi değiştirilip, ters  polaritede oluşan EMF geriliminin birbirini yok etmesi sağlanır. Belirtilen bu teknik, modern  cihazlarda kullanılmakta, diğer cihazlarla karşılaştırıldığında, ölçüm kararlığının  yüksek, ölçme hatalarının ise daha aza indiği görülmektedir.

Platin Direnç Termometreleri

Platin Direnç Termometresi (PRT) yüksek saflıkta platin tel sarımı içerir. PRT elementinin direnci, diğer sensör tiplerine göre, sıcaklık ile  en doğrusal değişimi gösterir. Standart Platin Direnç Termometresi (SPRT),  Ulusal Standard Laboratuvarları ve sanayide, Sıcaklık Skalası  1990 (ITS-90)’a göre izlenebilir  yüksek  doğruluktaki, sıcaklık ölçümlerinde kullanılır. ITS-90 tam metnini için bakınız:  www.bipm.org

PRT ile sıcaklık ölçebilmek için, sensör elementinin direnci ile sıcaklık değişiminin korelasyonu, doğrusal denklemler ve katsayılar kullanarak sağlanır. Genellik ile termometre göstergelerinin bir çoğu bu denklemleri destekler, böylece direnç değerinden sıcaklık değerinin hesaplanması otomatik olarak yapılır.Örneğin ITS-90 denklemleri, Calender Van Dusen (CVD) denklemleri, polinomyal denklemler gibi. PRT’ler ile en iyi sonuç, ITS-90 denklemleri ile hesaplanır. Eski model sıcaklık göstergeleri ve kalibrasyonu yapılmamış PRT’ler CVD denklemlerini kullanabilir.

Bu denklemler ile kullanılan katsayılar, kalibrasyon işlemi sırasında tespit edilir, ve bu katsayılar kalibrasyon raporlarında direnç-sıcaklık ilişki tabloları ile belirtilir. Bazı ucuz endüstriyel amaçlı PRT’ler kalibrasyonu yapılmadanda kullanılabilir. Bu tip PRT’ler  IEC80751 veya ASTM1137 gibi standardlara uygun olmalıdır. Bu standardlar, CVD katsayılarını, ve sıcaklığa bağlı toleransları belirtir. Bununla beraber, kalibrasyon yapılarak, probe’ların doğruluğu belirgin bir şekilde arttırılabilinir.

Termistör’ler

Termistör yarı iletken malzeme olup, elektriksel direnci sıcaklık ile  doğrusal olmayan oran ile değişir.Termistörler, hassasiyetleri, ufak boyutları, sağlamlığı ve düşük maliyeti nedeni ile tercih edilir. Termistörün doğruluğu, tasarım ve yapısına bağlıdır. Maliyeti düşük termistörler, genellik ile elektriksel uygulamalarda kullanılır. Hassas termistörler ise,yüksek doğrulukları ile SPRT’ler ile rekabet edebilir konumda olup, kalibrasyon standardı olarak da  kullanılır.

Termistörlerin direnç-sıcaklık ilişkisi birkaç değiik polinomyal denklem ile tanımlanır. Denklemin bir formunda direnç değeri esas alınarak sıcaklık T(R) hesaplanır, denklemin diğer formunda ise sıcaklık esas alınarak, direnç hesaplanır R(T). Bu denklemlerin standard versiyonunda dört adet katsayı yer alır, fakat Steinart-Hart denkleminde üç adet katsayı yeterlidir.

Termometre Doğruluğu, Tekrarlanabilirliği, Çözünürlüğü

Doğruluk kavramının, iki önemli bileşeni vardır, tekrarlanabilirlik ve çözünürlük.  Doğruluğu etkileyen diğer faktörler ile, bu iki önemli bileşende göz önünde tutulmalıdır.Tekrarlanan ölçüm sonuçlarındaki kararlılık ile tekraralanabilirlik tanımlanır. Düzenli kalibrasyon işlemi ile  enstrümanın tekraralanabilirliği sağlanır. Termometrenin tekrarlanabilirliğini , buz veya suyun üçlü noktasında yapılan, periyodik ölçümlerin sonuçlarının,  zaman içinde kaydı yapılarak sağlanır.

Termometrelerde, genellik ile, çözünürlük kullanıcı tarafından seçilebilinir. İstenilen doğruluğa yanıt verebilecek çözünürlüğe sahip termometre seçimi yapılması gereklidir, bununla beraber, çözünürlük, doğruluk ile aynı şeyi ifade etmez, çözünürlük doğruluğu kısıtlayan bir etkendir. Sıvılı cam ve  ibreli termometrelerde, kalibrasyon dışında,doğruluğu etkileyen en önemli faktör çözünürlüktür.

Doğruluk spesifikasyonları değişik şekilde yapılandırabilinir. Genelde spesifikasyonlar sıcaklık kademelerine bölünmüş olup, temel ölçüm birimi olarak sıcaklık, direnç veya gerilim olarak  ifade edilir. Basit spesifikasyonlar, sabit veya değişken değerlerdir, karmaşık spesifikasyonlarda sabit ve değişken değerler bir arada yer alır. Değişken spesifikasyonlar kullanıldığı zaman, ölçülen sıcaklığın artması ile, müsaade edilebilen hata değerindede artış olur. Sayısal değerler, hesaplama sonucu bulunur. Örneğin değişken spesifikasyon (PPM) milyonda bir parça olarak ifade edilir.  Sabit değerli spesifikasyonlarda ise doğruluk değeri tüm ölçüm kademesi için geçerliidir. Örneğin skalanın veya ölçüm aralığının yüzdesi olarak ifade edilir.

Direnç veya gerilim temel birimini sıcaklığa çevirebilirsiniz. Çevirim, sıcaklık sensörünün  hassasiyetine bağlıdır. Örneğin,  sıcaklıktaki 1 °C  değişiklik, 100 Ω’luk  PRT ‘de, 0.4 Ω ‘luk direnç değişikliğine,  25 Ω’luk  SPRT’de ise 0.1 Ω ‘luk direnç değişikliğine , termistörde ise 1000 Ω ‘luk direnç değiikliğine neden olur. Bu demektirki, bir derecelik sıcaklık değişimin direnç üzerindeki etkisi çok ufak veya çok büyük mertebede olabilmektedir. Örneğin, ± 1 Ω  doğruluğu olan  metreler, sıcaklığa en yüksek duyarlılıktaki sensörler, termistör ile kullanılmalıdır.

Tablo 2’de listelenen termometrelerin, sayısal gösterge ile kullanılması gereklidir.En uygun olanı, doğrudan sıcaklık ölçümü için tasarlanmış olanlarıdır. Tablo 3’de iyi bir termometre göstergesi için  gerekllilikler belirtilmektedir.

Sıcaklık Göstergesi

Gereklilikler

Isılçift  göstergesi

 –10 mV ila  100 mV arasında iyi bir doğruluk

 

Düşük ortam gürültüsü

 

Çok düşük termal EMF

 

İyi bir referans bağlantı noktası kompanzasyonu

PRT göstergesi

0 Ω ila 400 Ω arasında müekmmel bir doğruluk

 

Akım yönü değişikliği

 

Dört-telli direnç ölçümü

 

1 mA ölçme akımı

Termistör göstergesi

150 Ω ila 500 kΩ arasında  kabul edilebilir doğruluk

 

1000 Ω altındaki doğruluğun daha iyi olması

 

2-10 µA ölçme

 Tablo 3. Elektronik termometre göstergelerinin genel görüntüsü

Isılçift ile sıcaklık ölçümlerinde, referans bağlantı ucu (referans junction) kompanzasyonu , ölçüm doğruluğu için önemli bir etkendir. Isılçift tabloları, referans bağlantı ucunun 0 °C deki değeri esasına göre hazırlanmıştır. Bununla beraber harici referans bağlantı uçları ile buz banyosu kullanılarak, referans bağlantı ucu ölçümü gerçekleştirilebilir, ısılçift uçları genellik ile sıcaklık göstergesine doğrudan bağlıdır, bu durumda ortam sıcaklığından dolayı,  0 °C’nin üzerinde meydana gelen sapmaların, otomatik olarak kompanzasyonu yapılır. Bağlantı ucunun sıcaklığını ölçmek için termistör kullanılır, gösterge ,termistörün direncini ölçerek, ısılçift için gerekli olan düzeltmeyi hesaplar.

NIST ve Kalibrasyon

NIST, A.B.D’de ulusal standardlardan sorumlu Ulusal Metroloji Enstitüsüdür. Metroloji ölçüm bilimi olup, konu ile ilgili temel araştırmaların yanında, endüstriyel, ekonomik faaliyetler , halk sağlığı ve iş güvenliği ile ilgili ölçümlerde, ölçü  cihazlarının uygun kullanımını sağlar. NIST veya başka bir Ulusal Metroloji Enstitüsü tarafından izlenebilir olmak, kalibrasyon ile sağlanır.

Bir enstümanın kalibrasyonunun yapılması için üç ana neden vardır:

  1. Bir enstrüman tarafından alınan ölçüm değerlerinin, diğer ölçüm değerleri ile tutarlılığının sağlanması.
  2. Enstrüman ölçüm değerlerinin doğruluğunun tespiti
  3. Enstrümanın ölçüm güvenirliğini sağlamak.

Tüm dünya ülkeleri tarafından, sıcaklık ölçümlerinde tutarlılık sağlamak için,  BIPM (Bureau International Poids et Mesure)  (Uluslararası Ağırlık ve Ölçme Bürosu) tarafından tanımlanan ITS-90 sıcaklık skalası uygulanmaktadır. Enstrüman ölçüm doğruluğu, karşılaştırma yapılan yüksek doğruluktaki standard tarafından belirlenir. Bu ölçümler, sahada yapılan  son kullanıcının karşılaştırma ölçümleri ile başlayıp, sırası ile, ikincil seviyedeki kalibrasyon laboratuarlarına ve ulusal Metroloji Enstitüsündeki uluslararası standardlara kadar bir karşılaştırma zinciri oluşturur.

Izlenebilirlik dışında bazı durumlarda, kalibrasyon ile ilgili kuruluşların  akreditasyonada gereksinimleri vardır. Akreditasyon ile, uygun kalite, eğitim programları ve prosedürler  uygulanarak, sağlanan kalibrasyon hizmeti için gerekli  teknik gereksinimlerin yerine getirilmesi kontrol altına alınır. Akreditasyonu bulunan kalibrasyon laboratuarının düzenlediği kalibrasyon sertifikasında, akreditasyonun sağlandığı kuruluşun Logosu yer alır. Değişik akreditasyon programları bulunmakta isede, NIST  tarafından, (NVLAP ) National Voluntary Accreditaion Program  desteklenmektedir. (Ulusal  Gönüllü Laboratuar Akreditasyon Programı)..

Standardların Geçerliliğini Korumak

Kalibrasyonu yapılmış ekipmanın geçerliliğini korumak, kalite güvencesinin önemli bir parçasıdır. Kalibrasyonu yapılmış bir termometrenin zaman içinde sürekli kalibre kalacağına dair bir garanti yoktur. Kullanılan termometrelerin, zaman içinde, sıcaklık ilişkisi ile gösterdikleri değişiklikler, düzenli aralıklar ile kalibrasyon işleminin tekrarı ile düzeltilir. Eğer termometreler, sık sık tolerans dışı değerler ölçüyor ise, bu duruma önlem almak üzere, kalibrasyon aralıkları sıklaştırılır, yada termometreler değiştirilir. Termometrelerin, geçerli kalibrasyon süresi içindeki performansını kontrol etmek, ve performanslarını kayıt altına almak için, buz banyosu, yada suyun üçlü noktası (SÜN) kullanılır. Böylece, hassas ve kalibrasyon sertifikalı termometrelerin , tolerans dışı değer okumalarının  önüne geçilmiş veya sınırlandırılmış olunur.

Sıcaklık Kalibrasyon Ekipmanları Üreten Kuruluşlarda Ne Aranmalıdır?

Kalibrasyon ekipmaları konusunda çözüm sağlayan kuruluşlarda, aranması gereken birçok  faktör bulunmaktadır. Bunlardan birkaçı aşağıda belirtilmiştir:

Komple çözüm: Seçtiğiniz kuruluşun üretim yelpazesinde ihtiyaç ve opsiyonlarınızı karşılayacak ürünlerin tümü ile yer alması gereklidir, böylece  gerekli  ekipmanları, size sunulan kısıtlı ürün yelpazesinden seçmek yerine, gereksinimizi gerçekten karşılayacak ekipmanı seçebilirsiniz. Eğer ileride,verimliliği arttırmak için, bir otomasyon yazılım programı kullanıcak iseniz, sadece bir  kuruluşa bağlı kalacağınızı unutmayınız, çünkü otomasyon yazılım programları sadece ait olduğu kuruluşun ekipmanı için uygundur.

Deneyim: Sizden, tek başınıza sıcaklık kalibrasyonu konusunda uzmanlaşmanızı kimse bekleyemezEkipmanı temin ettiğiniz kuruluşun deneyimlerinden doğrudan yaralanmanız gerekebilir, bu neden ile sıcaklık kalibrasyonu konusunda uzmanlaşmış bir kuruluş ile çalışmanız gerekecektir.

Destek:  Uzmanlığın  yanında, uzmanlara erişim olanağıda sizin için önemlidir. Sorularınızın tümüne telefon ile yanıt alabilmeniz, iyi bir kuruluş ile karşılaştığınızın belirtisidir.  Ortalama tamir süresini öğrenmeye çalışın, ekipmanın tamir için değişik ülkelere gönderilmesi halinde, muhtemelen ciddi gecikmeler ile karşılacaksınız.

Akreditasyon:  Akreditasyon ile ilgili bir talebiniz olmasa bile, kalibrasyon laboratuarı akredite edilmiş bir imalatçı ile çalışmak size güvence sağlayacaktır. Bilindiği gibi NVLAP akreditasyonu olan bir laboratuar , NIST  uzmanları tarafından teknik ve organizasyon  yönü ile denetlenmektedir.

Garanti:  Kalibrasyon güvencedir. Öncelik ile doğruluk spesifikasyonlarının sağlandığı tespit edilir, daha  sonra bu spesifikasyonların  zaman içindeki geçerliliği garanti edilir.  Fuzuli yer işgal etmekten başka, hiçbir özelliği olmayan cihazlara sahip olmak en son düşünceniz olmalıdır.

Fluke – Calibration

Fluke Calibration geniş ürün yelpazesi içinde, kalibratörler, standardlar, yazılım programları,  servis, eğitim ,destek  çözümleri yer almaktadır. Müşterilerimiz, tüm dünyada, elektriksel, sıcaklık, basınç, akışkanlık kalibrasyonu yapan laboratuarlardır, ayrıca  ürünlerimiz, üretim testlerinde, ar-ge çalışmalarında, ve servis hizmetlerinde de kullanılmaktadır.

Fluke Calibration bölümü, sıcaklık sensörlerinin kalibrasyonu ile gereksinim duyacağınız, sabit sıcaklık banyolarından başlayayıp, kuru sıcaklık banyoları ile devam eden, ve benzersiz kararlılıkta olan ve ulusal metroloji enstitüleri tarafından kullanılan, primer  sıcaklık standartlarının üretimini gerçekleştirir. Hassas termometre uygulamaları için Fluke Calibration üretimi termometre, ve göstergeleri, yüksek doğrulukta olup, kullanımı ise çok kolaydır. Fluke Calibration  nem ve sıcaklık  veri kayıt cihazları, kağıt üzerine  kayıt işlemine son vermektedir.