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Cómo reducir el mayor contribuidor de errores en la calibración de temperatura

Existen muchas fuentes de error cuando se realiza la calibración de temperatura en un bloque seco y muy a menudo es necesario hacer un presupuesto de incertidumbre. La lista de fuentes de error es larga y comprende:

Por Henrik Bendsen, gerente de producto de calibradores de temperatura JOFRA

Henrik Bendsen, gerente de producto de calibradores de temperatura JOFRA

Henrik Bendsen, gerente de producto de calibradores de temperatura JOFRA

  • Gradiente axial
  • Gradiente horizontal
  • Coeficiente de temperatura
  • Carga
  • Resolución
  • Estabilidad
  • Drift
  • Histéresis
  • recuadro
  • Insertar edad
  • Error de ajuste de curva

Normalmente, las especificaciones de un calibrador de temperatura se basan en pruebas realizadas en "condiciones ideales". Por ejemplo, la carga del inserto se mantiene al mínimo durante estas "condiciones ideales", lo que significa que el calibrador solo se carga con un sensor de referencia. Este escenario difiere de las condiciones en que el usuario final utiliza el calibrador para calibrar un sensor de gran diámetro, o incluso más sensores calibrados al mismo tiempo. Ambos son escenarios que pueden causar errores en los resultados de la calibración si no toma precauciones.

Entonces, ¿qué puede hacer para reducir el error en su calibración de temperatura? Bueno, los dos mayores contribuyentes al error son la carga del calibrador y el gradiente axial, así que echemos un vistazo más de cerca a esos.

Error debido a la carga

Si se carga un calibrador con un sensor de diámetro 10 mm, el error causado por esta carga puede llegar fácilmente a 0,15 ° C o más, dependiendo del calibrador que se utilice. El error de la carga no es un valor fijo, pero depende del diámetro del sensor de la UUT (Unidad bajo prueba).

El error causado por la carga se puede reducir fácilmente a una décima parte o menos simplemente usando una referencia externa en el inserto junto con el sensor UUT. El sensor externo puede ser independiente junto con un termómetro de mano externo o, quizás incluso mejor, la referencia externa se puede conectar directamente al calibrador.

Al conectar el sensor de referencia externo al calibrador, el sensor de referencia puede servir para dos propósitos al mismo tiempo. En primer lugar, sirve como referencia para indicar la precisión, pero al mismo tiempo se utiliza como sensor de control.

Al usar un sensor de referencia externo, el error causado por la carga se reduce drásticamente.

Calibración de temperatura - Mascarilla

Error debido a gradiente axial

La forma ideal de calibrar es en un baño con agitación muy alta y, por lo tanto, obtener una homogeneidad de temperatura muy alta alrededor del sensor que está calibrado. Sin embargo, hay varias razones por las cuales esta no es una solución práctica. Los calibradores de baño a menudo son grandes y pesados ​​y, por lo tanto, no son prácticos para la calibración in situ. Además de eso, hay un problema de seguridad con el riesgo de derramar aceite caliente, y los sensores están "contaminados" con aceite de silicona.

Por estas razones, un calibrador de bloque seco es a menudo la solución elegida cuando se realiza la calibración en el sitio. El término homogeneidad ahora se reemplaza por gradientes axiales y radiales a medida que pasamos de un baño líquido a un bloque seco.

Debido a los diámetros relativamente pequeños del inserto en un calibrador de bloque seco, el error de vaporización del gradiente radial es normalmente muy pequeño, típicamente 0,01 ° C. El error del gradiente axial es normalmente mucho mayor incluso con una carga relativamente pequeña. Además, la contribución del error del gradiente axial está cambiando con diferentes cargas y diferentes temperaturas.

Cómo minimizar errores de gradientes axiales

El primer paso para minimizar el error del gradiente axial es elegir un calibrador con un diseño de doble zona, ya que estos tipos de calibradores tienen una zona de calentamiento principal en la parte inferior del calibrador y una zona superior que compensa la pérdida de calor. Los calibradores de doble zona se suministran con sensores internos especiales que pueden medir la temperatura en las dos zonas, y que pueden controlar la energía de las zonas individuales.

Al hacer esto, pueden igualar las diferencias de temperatura. Para que este sistema sea eficiente, los sensores de "zona" deben colocarse en el inserto al lado y muy cerca del sensor UUT.

Para minimizar el gradiente axial a un mínimo absoluto, estos sensores de zona deben influir directamente en la distribución de energía a las dos zonas de calentamiento. El sistema que hace que los calibradores de doble zona puedan igualar la diferencia de temperatura se llama DLC (Compensación de carga dinámica) y, por lo general, solo está disponible en los calibradores de temperatura de modelo superior en el mercado.

El valor de la diferencia de temperatura desde la parte inferior del calibrador y 60 mm hacia arriba se muestra en la pantalla del calibrador y el controlador utiliza el valor para minimizar el gradiente axial. El resultado final es que el sistema DLC hace que un bloque seco funcione como un baño con respecto a la homogeneidad de la temperatura y le dice al usuario qué contribución de temperatura hay dentro del calibrador.

Calibración de temperatura -

¿Cuáles son los beneficios importantes del sistema DLC?

En resumen, al usar un calibrador de bloque seco con un sistema DLC, no solo se asegura de que los sensores de gran diámetro se calibren sin perder precisión debido a la conducción de calor, sino que también ahorra tiempo en la calibración de múltiples sensores simultáneamente.

El valor de temperatura de diferencia mostrado para el gradiente axial indica cuándo se alcanza la homogeneidad de temperatura óptima en el bloque seco y cuándo la carga tiene una influencia mínima en el resultado de la calibración. Cuando el valor de temperatura de diferencia es cercano a cero, el técnico de calibración sabe que los resultados de la calibración son confiables.

Pero también hay que tener en cuenta el impacto del presupuesto de incertidumbre. Entonces, echemos un vistazo a cómo el uso de un bloque seco con un sistema DLC afecta esto.

¿Cuál es el impacto en el presupuesto de incertidumbre?

El mayor error en el presupuesto de incertidumbre es, con mucho, la homogeneidad axial. Al usar el valor de la medición de la diferencia de temperatura y al colocar la lectura en el presupuesto de incertidumbre, la incertidumbre general con K = 2 se puede reducir de 0,185 ° C a 0,034 ° C.

Presupuesto de incertidumbre: calibrador cargado con sensor ø 10 mm sin control de gradiente

1

Temperatura del termómetro de referencia

121,003

2

Termómetro de referencia de incertidumbre (k = 2)

0,015

Normal

0,0075

3

Resolución del indicador de temperatura RTC

0,001

Cuadrada

0,0003

4

Efecto histéresis

0,008

Cuadrada

0,0046

5

Temperatura homogeneidad axial

0,159

Cuadrada

0,0918

6

Temperatura de homogeneidad radial

0,004

Cuadrada

0,0023

7

Efecto de carga

0,004

Cuadrada

0,0023

8

Estabilidad en el tiempo

0,003

Cuadrada

0,0017


121,003

K = 1

0,092


Suma geométrica

K = 2

0,185


Presupuesto de incertidumbre: calibrador cargado con sensor ø 10 mm con control de gradiente

1

Temperatura del termómetro de referencia

121,003

2

Termómetro de referencia de incertidumbre (k = 2)

0,015

Normal

0,0075

3

Resolución del indicador de temperatura RTC

0,001

Cuadrada

0,0003

4

Efecto histéresis

0,008

Cuadrada

0,0046

5

Temperatura homogeneidad axial

0,024

Cuadrada

0,0139

6

Temperatura de homogeneidad radial

0,004

Cuadrada

0,0023

7

Efecto de carga

0,004

Cuadrada

0,0023

8

Estabilidad en el tiempo

0,003

Cuadrada

0,0017


121,003

K = 1

0,017


Suma geométrica

K = 2

0,034

Conclusión

Con un sistema DLC en un calibrador de bloque seco, puede obtener resultados de calibración muy cercanos a los resultados obtenidos si la misma calibración se realizó en un baño ya que el bloque seco realiza una homogeneidad similar a un baño. El bloque seco funciona como un baño de calibración pero sin las desventajas, como el peso pesado, la calibración lenta y el riesgo de derrames de aceite caliente.

Informador de la industria de procesos

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