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Comment réduire le plus grand contributeur d'erreur lors de l'étalonnage de la température

Lors de l'étalonnage de la température dans un bloc sec, il existe de nombreuses sources d'erreur et il est souvent nécessaire d'établir un budget d'incertitude. La liste des sources d'erreur est longue et comprend:

Par Henrik Bendsen, chef de produit des calibrateurs de température JOFRA

Henrik Bendsen, chef de produit des calibrateurs de température JOFRA

Henrik Bendsen, chef de produit des calibrateurs de température JOFRA

  • Gradient axial
  • Dégradé horizontal
  • Coefficient de température
  • Charge
  • Résolution
  • Stabilité
  • Drift
  • Hystérèse
  • insérer
  • Insérer l'âge
  • Erreur d'ajustement de la courbe

Normalement, les spécifications d’un calibrateur de température sont basées sur des tests effectués dans des “conditions idéales”. Par exemple, la charge de l'insert est maintenue au minimum dans ces «conditions idéales», ce qui signifie que le calibrateur n'est chargé qu'avec un capteur de référence. Ce scénario diffère des conditions dans lesquelles le calibrateur est réellement utilisé par l'utilisateur final pour étalonner un capteur de grand diamètre, voire plusieurs capteurs étalonnés en même temps. Ces deux scénarios peuvent provoquer des erreurs dans les résultats de votre étalonnage si vous ne prenez pas de précautions.

Alors, que pouvez-vous faire pour réduire les erreurs dans l’étalonnage de la température? Eh bien, les deux plus gros contributeurs d'erreur sont la charge du calibrateur et le gradient axial, examinons-les de plus près.

Erreur due au chargement

Si un calibrateur est chargé avec un capteur de diamètre 10, l’erreur provoquée par cette charge peut facilement atteindre 0,15 ° C ou plus, selon le calibrateur utilisé. L'erreur de charge n'est pas une valeur fixe mais dépend du diamètre du capteur de l'UUT (unité à tester).

L'erreur causée par la charge peut très facilement être réduite au dixième ou moins simplement en utilisant une référence externe dans l'insert avec le capteur UUT. Le capteur externe peut être utilisé seul avec un thermomètre portable externe ou, peut-être même mieux, la référence externe peut être connectée directement au calibrateur.

En connectant le capteur de référence externe au calibrateur, le capteur de référence peut remplir deux fonctions simultanément. Tout d'abord, il sert de référence indiquant la précision, mais il sert en même temps de capteur de contrôle.

En utilisant un capteur de référence externe, l'erreur provoquée par la charge est considérablement réduite.

Calibrage de la température - Maskiner

Erreur due au dégradé axial

La méthode idéale pour calibrer est dans un bain avec une agitation très élevée et ainsi obtenir une très grande homogénéité de la température autour du capteur qui est calibré. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles ce n'est pas une solution pratique cependant. Les calibrateurs de bain sont souvent gros et lourds et ne sont donc pas pratiques pour un calibrage sur site. En plus de cela, il existe un problème de sécurité avec le risque de renverser de l'huile chaude et de «polluer» les capteurs avec de l'huile de silicone.

Pour ces raisons, un calibrateur à bloc sec est souvent la solution choisie lors de la calibration sur site. Le terme homogénéité est maintenant remplacé par les gradients axiaux et radiaux à mesure que nous passons d'un bain liquide à un bloc sec.

En raison des diamètres relativement petits de l'insert dans un calibrateur à bloc sec, l'erreur générée par le gradient radial est généralement très petite, typiquement en 0,01 ° C. L’erreur due à la pente axiale est normalement beaucoup plus élevée, même avec une charge relativement faible. De plus, la contribution d'erreur du gradient axial change avec des charges et des températures différentes.

Comment minimiser les erreurs de dégradés axiaux

La première étape pour minimiser les erreurs dues au gradient axial consiste à choisir un calibrateur avec une conception à deux zones, car ces types de calibrateurs ont une zone de chauffage principale dans la partie inférieure du calibrateur et une zone supérieure compensant les pertes de chaleur. Les calibrateurs à deux zones sont fournis avec des capteurs internes spéciaux capables de mesurer la température dans les deux zones et de contrôler l'énergie des différentes zones.

Ce faisant, ils sont capables d'égaliser les différences de température. Pour rendre ce système efficace, les capteurs de «zone» doivent être placés dans l'insert à côté et très près du capteur d'UUT.

Pour minimiser le gradient axial au minimum absolu, ces capteurs de zone doivent avoir une influence directe sur la répartition de l'énergie entre les deux zones de chauffage. Le système permettant aux calibrateurs à double zone d’équilibrer la différence de température est appelé DLC (Compensation de charge dynamique) et n’est généralement disponible que sur les calibrateurs de température haut de gamme du marché.

La valeur de la différence de température entre le bas du calibrateur et 60 mm et plus est affichée à l'écran du calibrateur et la valeur est utilisée par le contrôleur pour minimiser le gradient axial. Le résultat final est que le système DLC permet à un bloc sec de fonctionner comme un bain en ce qui concerne l'homogénéité de la température et indique à l'utilisateur quelle est la contribution de la température à l'intérieur du calibrateur.

Calibrage de la température -

Quels sont les avantages importants du système DLC?

En résumé, en utilisant un calibrateur à bloc sec avec un système DLC, vous veillez à ce que les capteurs de grand diamètre soient calibrés sans perte de précision en raison de la conduction thermique, vous gagnez également du temps pour calibrer plusieurs capteurs simultanément.

La valeur de température de différence affichée pour le gradient axial indique quand l'homogénéité optimale de la température est atteinte dans le bloc sec et quand la charge a une influence minimale sur le résultat de l'étalonnage. Lorsque la valeur de température de différence est proche de zéro, le technicien en étalonnage sait que les résultats d'étalonnage sont fiables.

Mais il y a aussi l'impact du budget d'incertitude à prendre en compte. Voyons maintenant comment l'utilisation d'un bloc sec avec un système DLC a un impact sur cela.

Quel est l'impact sur le budget d'incertitude?

La plus grande erreur dans le budget d'incertitude est de loin l'homogénéité axiale. En utilisant la valeur de la mesure de température de différence et en plaçant la lecture dans le budget d'incertitude, l'incertitude globale avec K = 2 peut être réduite de 0,185 ° C à 0,034 ° C.

Budget d'incertitude: le calibrateur est équipé d'un capteur ø 10 mm sans contrôle de gradient

1

Température du thermomètre de référence

121,003

2

Thermomètre de référence d'incertitude (k = 2)

0,015

Normal

0,0075

3

Résolution de l'indicateur de température RTC

0,001

Rectangle

0,0003

4

Effet d'hystérésis

0,008

Rectangle

0,0046

5

Homogénéité axiale de la température

0,159

Rectangle

0,0918

6

Homogénéité radiale de la température

0,004

Rectangle

0,0023

7

Effet de chargement

0,004

Rectangle

0,0023

8

Stabilité dans le temps

0,003

Rectangle

0,0017


121,003

K = 1

0,092


Somme géométrique

K = 2

0,185


Budget d'incertitude: Calibrateur chargé avec capteur ø 10 mm avec contrôle de gradient

1

Température du thermomètre de référence

121,003

2

Thermomètre de référence d'incertitude (k = 2)

0,015

Normal

0,0075

3

Résolution de l'indicateur de température RTC

0,001

Rectangle

0,0003

4

Effet d'hystérésis

0,008

Rectangle

0,0046

5

Homogénéité axiale de la température

0,024

Rectangle

0,0139

6

Homogénéité radiale de la température

0,004

Rectangle

0,0023

7

Effet de chargement

0,004

Rectangle

0,0023

8

Stabilité dans le temps

0,003

Rectangle

0,0017


121,003

K = 1

0,017


Somme géométrique

K = 2

0,034

Conclusion

Avec un système DLC dans un calibrateur à bloc sec, vous pouvez obtenir des résultats d'étalonnage extrêmement proches des résultats obtenus si le même étalonnage a été effectué dans un bain, car le bloc sec produit une homogénéité semblable à celle d'un bain. Le bloc sec fonctionne comme un bain d'étalonnage, mais sans les inconvénients tels que le poids important, l'étalonnage lent et le risque de déversement d'huile chaude.

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