Parametre zariadení na generovanie teplotných polí sa môžu v čase meniť, a preto nie je vhodné úplne sa spoliehať len na špecifikácie výrobcov, ale tiež komplexne posúdiť dané parametre, či už vo vlastnej réžii, ak je to možné, alebo s využitím služieb kalibračných laboratórií. Keďže neexistuje prakticky žiadna všeobecne uznávaná norma, ktorá by opisovala, ako sa tieto parametre merajú a vyhodnocujú, mnohokrát sa stáva, že parametre udávané výrobcami nie sú porovnateľné. Okrem zmeny komponentov samotného zariadenia vplyvom opotrebenia mnohokrát spôsobujú problémy aj zmeny okolitých podmienok, ktoré môžu zásadne zhoršiť vlastnosti zariadenia, napr. zvýšenie okolitej teploty či prekážky na vetraní.
Zoznam faktorov, ktoré môžu mať vplyv na kvalitu teplotného poľa, je pomerne rozsiahly. Miera vplyvu týchto faktorov závisí od kvalitatívnych požiadaviek na zariadenie. Je podstatné si uvedomiť, že väčšina vplyvov sa dá potlačiť správnou, odbornou a pravidelnou údržbou a starostlivosťou o zariadenia. Preto v praxi, či už výrobnej alebo v praxi metrologického laboratória, apelujeme nielen na pravidelnú a profesionálnu metrologickú kontrolu parametrov týchto zariadení, ale v oveľa väčšej miere aj na údržbu a starostlivosť o tieto zariadenia, ktoré sa často podceňujú, čo spôsobuje problémy rôzneho charakteru, stratu času či ekonomické straty. Obzvlášť presné určovanie teplotných parametrov zariadení na generovanie teplotného poľa vyžaduje náročnejšie postupy, hlavne ak ide o teplotné polia, kde sa očakáva stabilita a homogenita na úrovni milikelvinov. V uvedených prípadoch treba aplikovať metódy a postupy, ktoré nie sú bežne dostupné kalibračným laboratóriám a zákazníkom.
Meranie stability teplotného poľa
Stabilita teplotného poľa vyjadruje mieru zmeny teploty v čase, počas daného časového úseku. Vzhľadom k mnohým faktorom pri meraní stability musíme podotknúť, že je možné stanoviť len odhad skutočnej stability. Na určovanie stability sa využíva viacero výpočtov, ktoré poskytujú dobrý odhad stability, avšak je nutné zabezpečiť aby bola stabilita vyhodnocovaná vždy pre konkrétny časový interval tak, aby bolo možné porovnanie výsledkov.
Vzhľadom na fyzikálne obmedzenia, stabilita vždy bude konvergovať k svojej limitnej hodnote, parametre zariadenia nikdy neumožnia dosiahnuť nulovú hodnotu tohto parametra. V stave maximálnej stability nastáva pravidelná oscilácia teploty okolo ustálenej hodnoty. Teda priemer za dostatočne dlhý čas poskytne stabilitu s hodnotou 0. Preto je žiaduce sledovať nielen hodnotu stability, ale aj jej rozptyl.
Meranie homogenity teplotného poľa
Homogenita teplotného poľa vyjadruje mieru rozloženia teploty v pracovnom priestore zariadenia. Pri meraní homogenity teplotného poľa je zásadné stanovenie pracovného priestoru a následne jeho dodržiavanie. Treba si uvedomiť, že homogenita pri stenách pracovného priestoru sa bude zásadne líšiť od zvyšku zariadenia, preto odporúčame pre každého používateľa stanovenie pracovného priestoru v závislosti od používania zariadenia.
Problémom pri meraní homogenity je fakt, že obvykle sa meria pomocou teplotných snímačov, ktorých signály sú vyhodnocované postupne pomocou jedného zariadenia, napr. číslicového multimetra s prepínačom. Tento fakt spôsobí, že výsledná homogenita je do istej miery ovplyvnená aj stabilitou teplotného poľa počas času, v ktorom sa vykonáva prepínanie medzi jednotlivými meracími kanálmi. Tento fakt možno potlačiť, napr. použitím lineárnej aproximácie teploty v čase. Okrem toho treba zabezpečiť koreláciu snímačov, a to priebežnou kontrolou snímačov a zavedením korekcie, napr. v trojnom bode vody. Tento postup je nutný na kompenzáciu dlhodobej stability snímača teploty, ktorá môže byť rádovo horšia ako homogenita zariadenia.
Profesionálne meranie teplotných parametrov zariadení na generovanie teplotných polí je efektívnym nástrojom na kontrolu kvality, zvyšovanie efektivity výroby a diagnostiku porúch. Slovenská legálna metrológia, n. o., vyvinula a zaviedla tieto služby s cieľom zvyšovať efektivitu a kvalitu nielen zariadení, ktoré používa pri svojich metrologických činnostiach, ale aj s cieľom ponúkať zákazníkom v tejto oblasti komplexné komerčné riešenia. Naším cieľom je zákazníkom ponúkať túto službu ako komplexné riešenie pozostávajúce nielen z metrologickej služby ako takej, ale aj z pridanej hodnoty, ako sú konzultácie, asistencia pri riešení problémov, školenia ohľadom správneho používania zariadení a pod.
Ing. Dušan Šmigura
smigura@slm.sk
Ing. Miloš Ujlaky
Ing. Peter Adam
Slovenská legálna metrológia n. o.
