Temperaturne kade vs Suhi blokovi: Kako ispravno izabrati?

Temperaturne kade vs Suhi blokovi: Kako ispravno izabrati?

Temperaturni senzori se obično kalibriraju tako da se postave u stabilan izvor temperature i njihov izlaz se uspoređuje sa izlazom referentne sonde. Dva uobičajna izvora temperature su suhi blokovi i temperaturne kade, ali koji je pravi izbor za Vas? Započnimo ovu analizu prvo definiranjem ovih temperaturnih izvora.

Suhi blokovi

Suhi blokovi koriste prethodno izbušene metalne umetke (inserte) za umetanje senzora koji se kalibrira. Ovi inserti imaju različit raspored rupa, te različite dimenzije rupa i mogu se mijenjati. Suhi blokovi osiguravaju stabilan izvor temperature koji se može prilagoditi za različite tačke mjerenja. Osnovni princip rada je dobar termalni kontakt između metalnog inserta i temperaturnog senzora i zbog toga inserti imaju različite veličine otvora. Obično se kalibrira i unutrašnji senzor suhog bloka, tako da se suhi blok može koristiti sa ili bez referentnog termometra. Ovi kalibratori nude dobru stabilnost, jedan insert se može koristiti za kalibraciju jednog do tri senzora u isto vrijeme, lagani su i imaju kompaktno kućište za jednostavan transport na teren.

Temperaturne kade

Temperaturna kalibracijska kada je uniformno kućište sa miješanom tekućinom koja se može prilagoditi različitim tačkama mjerenja. Korištenjem miješane tekućine (npr. voda, silikonsko ulje, metanol, etanol), kade osiguravaju odličan termalni kontakt, uniformnost i stabilnost za kalibraciju temperaturnih senzora. One također nude veliki radni volumen i fleksibilnost za kalibraciju senzora različitih oblika i veličina. Obično samo manje, prijenosne kade imaju kalibrirane unutrašnje senzore. Velike kade zahtijevaju korištenje referentnog termometra da bi se osigurala sljedivost u mjerenju. Kade su dostupne u različitim veličinama, uključujući mikro-kade (0.75 l), prijenosne (2.5 l), kompaktne (9.2 l), duboko-kompaktne (15.9 l) i standardne kade (27 do 42 l).

Izdvojimo bitne stavke koje treba uzeti u obzir prilikom odabira suhog bloka ili temperaturne kade.

1. Temperaturni opseg

Naravno, da biste izabrali pravi izvor temperature, važno je znati koji temperaturni opseg odgovara Vašoj aplikaciji. Postoje različite vrste suhih blokova koje pokrivaju temperaturni opseg od -95 °C do 700 °C. Temperaturne kade pokrivaju područje od -80 °C do 550 °C. Iako svaka temperaturna kada ima određeni temperaturni opseg, obično ne postoji tekućina koja dobro radi na cijelom opsegu. Npr., temperaturna kada Fluke 7341 ima temperaturni opseg od -45 °C do 150 °C. Etanol je dobra tekućina za ovu kadu ispod 0 °C, ali za temperature iznad 0 °C potrebna je druga tečnost, kao što je silikonsko ulje. Kao rezultat ovoga, kalibracijske laboratorije moraju da biraju između izmjene tekućine ili korištenja različitih kada da pokriju cijeli temperaturni opseg njihove aplikacije.

2. Dimenzija senzora

Pri kalibraciji senzora, pravilna dubina uranjanja u temperaturni izvor je veoma bitna. Minimalna dubina uranjanja na koju senzor mora biti postavljen u suhom bloku ili kadi za tačna mjerenja je određena promjerom senzora i dužinom njegovog unutrašnjeg osjetnog elementa. Opće pravilo je da minimalna dubina uranjanja senzora mora biti 15 puta veća od promjera dijametra plus dužine unutrašnjeg osjetnog elementa.

Suhi blokovi rade dobro za kalibraciju senzora sa pravim sondama i sa malim promjerom, kao što su otporničke ili termistorske sonde i obloženi termoparovi. Iako stakleni termometri sa tečnošću mogu da stanu u insert suhog bloka, lako se mogu zaglaviti ili slomiti tokom procesa kalibracije. Stoga, temperaturne kade se preporučuju pri kalibraciji staklenih termometara sa tečnošću.

Temperaturne kade su također najbolji izbor za kalibraciju velikih, dugih senzora ili senzora neuobičajnih oblika. Tu spadaju bimetalni termometri, digitalni termometri, RTD sa transmiterskim glavama, dugi termoparovi ili sanitarni senzori sa prirubnicama. One su također potrebne za kalibraciju PRT ako se zahtijevaju manje mjerne nesigurnosti zbog vrhunskih performansi koje kade mogu pružiti.

Dubina inserta suhog bloka kreće se od 89 mm do 203 mm, dok se dubina spremnika temperaturnih kada kreće u rasponu od 140 mm do 305 mm.

3. Broj senzora koji se istovremeno kalibriraju

Postoji veliki izbor inserta za suhe blokove, sa različitim dimenzijama i različitim brojem rupa. Maksimalan broj senzora koji se mogu istovremeno kalibrirati sa suhim blokom je obično do 3 senzora. Ograničavajući faktor je broj sondi koje se mogu istovremeno umetnuti u insert bez da se ručke sondi dodiruju iznad suhog bloka. Suhi blokovi su osjetljiviji na greške koje nastaju zbog toplote koja ulazi i izlazi iz suhog bloka preko umetnutih temperaturnih senzora, čime se kreiraju pogreške u gradijentu temperature. Zbog toga tačnost mjerenja sa suhim blokovima zavisi i od radnog opterećenja senzora.

Zbog otvorenog spremnika i dubine, temperaturne kade pružaju najbolju fleksibilnost za kalibraciju velike serije senzora, uključujući velike, duge senzore neuobičajnih oblika. Kade su također manje osjetljive na greške koje se javljaju zbog radnog opterećenja senzora jer obično imaju veću dubinu nego suhi blokovi, te miješana tekućina i poklopac pomažu da se izoliraju senzori od ambijentalnih uslova. Postoje i specijalno dizajnirane kade za testiranje i kalibraciju sa stalcima i drugim karakteristikama koje omogućuju specijaliziranu kalibraciju stotina senzora odjednom.

4. Mjesto rada

Suhi blokovi su idealni za kalibraciju senzora na terenu. Obzirom da su prijenosni i lagani, mogu se jednostavno prenijeti do mjesta rada. Obzirom da ne koriste tekućine, nema poteškoća sa eventualnim prosipanjem tečnosti prilikom transporta suhih blokova.

Zbog njihove veličine i korištenja tečnosti, kade najbolje rade u laboratorijskom okruženju gdje se senzori donose na kalibraciju. No, postoje i prijenosne kade (jedan primjer: 6109A/7109A Portable Baths) koje su posebno dizajnirane za transport na teren i imaju sigurnosne poklopce da bi se minimizirala mogućnost prosipanja tečnosti tokom transporta.

5. Potrebna tačnost

Stabilnost, uniformnost i tačnost displeja su najbitnije karakteristike koje se trebaju uzeti u obzir kada se bira temperaturni izvor. Stabilnost je svojstvo temperaturnog izvora da održava konstantnu temperaturu tokom vremena. Uniformnost je mogućnost da održava konstantnu temperaturu kroz cijelo radno područje. Općenito, temperaturne kade imaju bolju stabilnost i uniformnost od suhih blokova obzirom da koriste miješanu tekućinu koja stvara bolje okruženje za kalibraciju od metalnog bloka, naročito kada se sonda ne uklapa pravilno u metalni blok.

Uobičajno prenosni temperaturni izvori imaju kalibrisani displej, dok kade koje su dizajnirane za rad u laboratoriji nemaju. Kalibrisani displej znači da  prenosni blok ima kalibrisani integrisani temperaturni senzor čija je tačnost dovoljna za kalibraciju na terenu. Tačnost displeja uključuje dugoročni drift instrumenta, uniformnost i stabilnost suhog bloka. Postoje dvije opcije da se poboljša tačnost suhog bloka ukoliko je to potrebno i to korištenjem vanjske referentne sonde:

Opcija 1: suhi blok sa eksternom referentnom sondom

Neki suhi blokovi imaju opciju kontrole procesa koja uključuje ulaz za eksternu referentnu sondu. Eksterno mjerenje se prikazuje na displeju suhog bloka zajedno sa temperaturom internog kontrolnog senzora. Obzirom da je eksterna referntna sonda tačnija nego interni kontrolni senzor, poboljšana je ukupna tačnost mjerenja.

Opcija 2: suhi blok sa termometrom za očitavanje

Ukoliko suhi blok nema opciju kontrole procesa, postoji alternativa da se koristi eksterna referentna sonda sa termometrom za očitavanje za poboljšavanje tačnosti mjerenja. Primjer jednog takvog povezivanja je na Slici iznad. Referntna sonda 5615 je stavljena u 914x suhi blok koji nema opciju kontrole procesa. Sonda 5615 je priključena na termometar 1523 na kojem se vrše očitanja temperature. Na displeju suhog bloka prikazuju se samo mjerenja internog kontrolnog senzora.

Cijena za obje opcije je otprilike ista. Suhi blok sa opcijom kontrole procesa je pogodniji za rad na terenu jer kombinuje temperaturni izvor i uređaj za očitavanje temperature u jednu cjelinu. Međutim, suhi blok sa opcijom eksternog uređaja za očitanje nudi veću fleksibilnost odvojenog, prenosivog očitanja za korištenje u laboratoriji ili na terenu. Jedna prednost ovakve konfiguracije je da se suhi blok može koristiti i nekalibrisan obzirom da se sljedivost mjerenja postiže preko eksterne referentne sonde i uređaja za očitanje.

Kalibracijske kade imaju displej za očitanje temperature tečnosti, ali općenito je potrebna eksterna referentna sonda i uređaj za očitavanje temperature da bi se postigla sljedivost, te za zapisivanje podataka koji su prikupljeni tokom kalibracije.

Sažetak

Ukratko, opće smjernice za odabir suhog bloka ili temperaturne kade su:

1. Identificirajte suhe blokove ili temperaturne kade (sa odgovarajućim tečnostima) koje će pokriti temperaturni opseg Vaše aplikacije.
2. Procijenite kakve senzora kalibrišete i kolika dubina uranjanja Vam je neophodna. Temperaturne kade nude najveću fleksibilnost za kalibraciju najšireg raspona oblika i veličina senzora, ali suhi blokovi rade odlično ukoliko radite sa senzorima koji imaju ravne sonde.
3. Odredite koliko senzora biste trebali istovremeno kalibrisati. Temperaturne kade obično mogu kalibrisati najviše senzora istovremeno.
4. Procijenite da li uobičajno radite kalibraciju u laboratoriji ili na terenu. Suhi blokovi, mikro-kade i prenosne kade su najlakše za transport i dizajnirane su za upotrebu na terenu.
5. Odredite koja tačnost Vam je dovoljno dobra za kalibraciju temperaturnih senzora. Temperaturne kade osiguravaju najveću tačnost, ali tačnost suhih blokova je dovoljna za mnoge aplikacije.