www.label.pl | LAB-EL Elektronika Laboratoryjna
Elektronika Laboratoryjna

Wzorcowanie termometrów, termopar, higrometrów i innych mierników

Laboratorium wzorcujące LAB-EL -  idziemy do przodu


W marcu 2010 przeprowadzona została ocena w nadzorze systemu zarządzania w Laboratorium Wilgotności, Temperatury i Ciśnienia LAB-EL AP-067. Podczas oceny, a oceny takie przeprowadzane są raz do roku, oprócz rutynowych działań polegających na sprawdzeniu systemu na zgodność z normą PN-EN ISO/IEC 17025:2005, dokonano rozszerzenia zakresu akredytacji. Cóż to jest ów zakres akredytacji?  Jak wskazuje nazwa, jest to zapis parametrów metrologicznych, jakimi laboratorium może posługiwać się pod symbolami akredytacji nadanymi przez PCA. Składają się na to: zakresy pomiarowe (wynikające z opracowanych instrukcji pomiarowych i posiadanych przez Laboratorium wzorców dla poszczególnych dziedzin pomiarowych), zdolność pomiarowa CMC  (dawniej najlepsza możliwość pomiarowa) i kategoria laboratorium (określającą czy laboratorium działa w stałej siedzibie czy również poza nią). Zakres akredytacji dla laboratoriów wzorcujących zawiera również wykaz personelu laboratorium, jako że pracownicy wykonujący wzorcowania muszą być akredytowani przez PCA do realizacji wzorcowań zgodnie z zakresem akredytacji. Ostatnim elementem zakresu akredytacji jest harmonogram kalibracji wzorców odniesienia, w którym określone są okresy pomiędzy wzorcowniami (czyli ich porównaniami z laboratorium wyższego rzędu, np. z Głównym Urzędem Miar) przyrządów pomiarowych stanowiących wzorce robocze laboratorium. Zakres akredytacji jest weryfikowany podczas każdej oceny PCA.
Laboratorium, mające odpowiednie możliwości techniczne, może wykonywać wzorcowania poza udzielonym zakresem akredytacji, jednakże w tym przypadku świadectwa wzorcowania nie mogą posiadać symboli akredytacji.

Przed każdą oceną laboratorium może zaproponować PCA rozszerzenie zakresu akredytacji, co powinno być poprzedzone: uzupełnieniem wyposażenia laboratorium o odpowiednią aparaturę kontrolno-pomiarową, opracowaniem i wdrożeniem procedur metrologicznych i przeszkoleniem personelu. PCA, po otrzymaniu wniosku o rozszerzenie zakresu akredytacji wraz z niezbędną dokumentacją,  przygotowuje odpowiednią grupę oceniającą, w skład której wchodzi audytor techniczny lub ekspert związany z dziedziną czy metodą występującą we wniosku o rozszerzenie zakresu akredytacji oraz wyznacza termin oceny. Zakres akredytacji w formie rozszerzonej  może zostać zaakceptowany lub nie, zależnie od oceny dokonanej w trakcie audytu.

Podczas tegorocznej oceny Laboratorium LAB-EL rozszerzono zakres akredytacji w dziedzinie temperatury o możliwość wzorcowania czujników termoelektrycznych (zwanych popularnie: termoparami, termoogniwami lub termoelementami) oraz o możliwość wzorcowania i kalibrowania czujników termorezystancyjnych i termoelektrycznych w szerszym zakresie temperatur:  (-90oC ... +125)oC i dodatkowo w stałej temperaturze wrzenia ciekłego azotu -195,8oC.

Termoelektryczne czujniki temperatury należą do grupy elementów aktywnych, tj. takich, które wytwarzają siłę elektromotoryczną – zwaną siłą termoelektryczną zależną od różnicy temperatur pomiędzy temperaturą spoiny czujnika, a temperaturą zacisków pomiarowych.

Czujnik termoelektryczny tworzą dwie termoelektrody wykonane z różnych metali A i B, które są połączone na jednym końcu przez spojenie. Jeżeli spoina pomiarowa umieszczona zostanie w temperaturze wzorcownia T1 , a spoinę odniesienia w temperaturze T0 , to pomiędzy zaciskami pomiarowymi multimetru pojawi się napięcie zależne od różnicy tych temperatur oraz materiałów użytych na termoelektrody. W praktycznym układzie pomiarowym stosowanym podczas wzorcowania (rys. 1) możemy mieć do czynienia z dwoma przypadkami:
a)    przewody A i B są doprowadzone bezpośrednio do zacisków pomiarowych TC multimetru;
b)    przewody A i B są doprowadzone tylko do głowicy czujnika i wymagane jest zastosowanie dodatkowego przedłużającego przewodu kompensacyjnego Pk (przewodu o typie dobranym stosownie do typu wzorcowanego czujnika termoelektrycznego), łączącego głowicę czujnika z zaciskami pomiarowymi TC multimetru.

Układy pomiarowe
Rys.1. Układy pomiarowe podczas wzorcowania czujników termoelektrycznych, gdzie:
T1  - temperatura spoiny pomiarowej,
T0G  - temperatura spoiny odniesienia w głowicy pomiarowej,
T0M  - temperatura spoiny odniesienia w multimetrze termostatu (tzw. „zimne złącze”),
A - termoelektroda „+”, B - termoelektroda „-”, Pk  - przewód kompensacyjny, TC – zaciski pomiarowe multimetru w termostacie.


Charakterystyki termoelementów przedstawione są  w normie PN-EN 60584-1. W tabeli 1 przedstawiono podstawowe parametry czujników termoelektrycznych oraz kolorystykę kabli kompensacyjnych przystosowanych do poszczególnych czujników.
Tabela 1
  tabela

Charakterystyki termoelementów J, K, T, E, N, S, R, B oraz specjalne U i L zaimplementowane są w stosowanym do wzorcowania termostacie suchym JOFRA ATC-125B firmy AMETEK, na którego multimetrze odczytuje się wyniki wzorcowania z uwzględnieniem wszelkich tolerancji i poprawek. Wzorcowanie wymienionych czujników realizowane jest w zakresie (–90 ... +125)oC, przy zdolności pomiarowej CMC wynoszącej 0,5oC. Wzorcowanie termoelementów może być realizowane także w stałym punkcie temperatury wrzenia ciekłego azotu -195,8oC, przy takiej samej CMC.  Wzorcowania w termostacie oraz w ciekłym azocie mogą być realizowane w stałej siedzibie laboratorium lub poza nią, np. u klienta, co może być szczególnie przydatne przy sprawdzaniu linii technologicznych zainstalowanych u klienta.
W przyszłym roku Laboratorium LAB-EL planuje rozszerzenie zakresu temperatur wzorcowania po zastosowaniu dodatkowych termostatów JOFRA, np. termostatu ATC-320B na zakres (50 ... +320) oC lub termostatu ATC-650B na zakres (50 ... +650) oC.

Ze szczegółami rozszerzonego zakresu akredytacji laboratorium LAB-EL można zapoznać się na stronie internetowej http://www.label.pl/po/wzorcowanie.html.

1) Zdolność pomiarowa CMC (Calibration and Measurement Capability) przedstawiana w zakresie  akredytacji,  będąca  zwykle  niepewnością  rozszerzoną  przy  poziomie ufności ok. 95 %, definiowana jest jako najmniejsza niepewność pomiaru, jaką dane laboratorium   może   osiągnąć   w   trakcie   rutynowo   wykonywanego   wzorcowania obiektów (DAP-04).