Temperatursensoren müssen – genau wie alle anderen Sensoren – in regelmäßigen Abständen kalibriert werden. Damit wird sichergestellt, dass sie genaue und gleichbleibende Messwerte liefern. Temperaturkalibrierung (z. B. mittels Kalibrierbad oder Blockkalibrator) erfolgt im Allgemeinen durch das Messen von Temperaturpunkten im Temperaturbereich des Fühlers. Anschließend erfolgt der Vergleich der Ergebnisse mit einem Referenzgerät. Es können auch Fixpunkte wie der Tripelpunkt von Wasser Verwendung finden. Dieser ist auf der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) festgelegt. Mithilfe der Fixpunkt-Methode können Laboratorien Thermometer von hoher Genauigkeit wie SPRTs („Standard Platinum Resistance Thermometers“) anhand eines vordefinierten Punkts messen und überprüfen.
Für eine Temperaturkalibrierung können verschiedene Hilfsmittel je nach Umgebung, Anwendung und Branche eingesetzt werden. Zwei der häufigsten Hilfsmittel – mit einer ähnlichen Funktionsweise und Stabilität – sind das Kalibrierbad und der Blockkalibrator. Beide Geräte können unterschiedliche Level von Unsicherheiten erreichen und fungieren als stabile Temperaturquelle. Die Bewertung ihrer Unterschiede und die Entscheidung, welches der beiden zu verwenden ist, hängt somit von der Anwendung ab.
Kalibrierbad – Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten
Bsp.: Kalibrierbad CTB9400, CTB9500
Für ein höheres Maß an Temperaturgleichmäßigkeit empfehlen Branchenkenner Kalibrierbäder. Zur Kalibrierung ist das Bad – je nach zu messender Temperatur – entweder mit Wasser oder mit bestimmten Arten von Öl gefüllt. Die Fühler werden zur Messung eingetaucht. Damit sich die gewünschte Temperatur durchgängig hält, zirkuliert das Wasser bzw. Öl im Kalibrierbad. Abhängig von der verwendeten Flüssigkeit sowie von den Temperaturreglern zur Heizung und Kühlung nutzen Anwender häufig mehrere Bäder mit unterschiedlichen Temperaturbereichen. Die Kalibrierung der Sensoren ist somit an unterschiedlichsten Temperaturen möglich.
Kalibrierbäder gibt es entweder in Form von tragbaren Geräten oder als große, fest installierte Laborausstattung. Sie erreichen die geringsten Kalibrierunsicherheiten dank der stabilen und einheitlichen Temperaturumgebung, die sie erzeugen. Vorteilhaft ist auch, dass Fühler jeder Größe und Form kalibriert werden können, solange sich diese komplett eintauchen lassen. Allerdings kann der Aufbau eines Kalibrierbads auch einschränkend sein. Da der Prüfling in Öl oder Wasser eintaucht, können Kalibrierbäder nicht in sterilen Umgebungen (in denen es keine Verunreinigungen geben darf) verwendet werden. Ein Fühler, der z. B. in der Lebensmittelindustrie zur Temperaturmessung von Milch verwendet wird, könnte das Produkt verunreinigen, wenn er zur Kalibrierung in Öl getaucht würde.
Blockkalibrator – Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten
Bsp.: Temperatur-Blockkalibrator CTD9100
Sterile Industriezweige sind zur Kalibrierung ihrer Temperaturfühler meist auf Blockkalibratoren angewiesen. Die Nutzung kann sowohl tragbar als auch stationär in Kalibrierlaboratorien erfolgen. Blockkalibratoren (oft auch als Trockenblockkalibratoren bezeichnet) sind mit Einsatzhülsen ausgestattet. Diese dienen der perfekten Adaption des Fühlers an die Temperatur im Block. Zur Kalibrierung wird der Prüfling in die dafür vorgesehene Bohrung in der Kalibriereinsatzhülse eingeführt. Hierbei ist zu beachten, dass der Fühler fest sitzt. Es sollten höchstens ein paar Millimeter Freiraum bestehen, um Luftströme rund um den geprüften Temperaturfühler zu verhindern. Die Umgebungsluft kann die Messwerte beeinflussen und somit die Kalibrierergebnisse verfälschen. Bei der Verwendung eines eingebauten Reglers erhitzt oder kühlt sich der Blockkalibrator auf die eingestellte Temperatur, um die Messungen des Fühlers zu prüfen sowie notwendige Kalibrierungen durchzuführen.
Blockkalibratoren werden häufig als tragbare Kalibriermethode bevorzugt. Dem Benutzer bleibt hierbei der Umgang mit Flüssigkeiten erspart. Außerdem haben sie den Vorteil, dass die Fühler nicht mit anderen Stoffen in Berührung kommen, die für das Endprodukt schädlich sein könnten. Mehrere Fühler auf einmal zu kalibrieren kann allerdings eine Herausforderung sein, wenn diese über ausladende Messköpfe verfügen. In diesem Fall ist die Anzahl von gleichzeitig durchführbaren Kalibrierungen begrenzt. Der Benutzer muss mehrere Einsatzhülsen – passend für die verschiedenen Fühler – erwerben. Die meisten Einsatzhülsen bestehen aus Messing oder Aluminium, obgleich sie sich nicht gut für Kalibrierungen mit extrem hohen Temperaturen eignen. In diesem Anwendungsfall sollten Hülsen aus Keramik Verwendung finden, um eine stabilere Temperatur zu gewährleisten.
Fazit
Letztlich kommt es bei der Wahl zwischen Kalibrierbad und Blockkalibrator auf die Anforderungen der jeweiligen Anwendung an. Betrachtungskriterien sind dabei: Temperaturbereich, Tragbarkeit, Umgang mit flüssigen Messstoffen und Temperaturstabilität.
Hinweis
Weitere Informationen zu unseren Kalibrierbädern bzw. zu unseren Blockkalibratoren erhalten Sie auf der WIKA-Webseite. Bei Fragen steht Ihnen Ihr Ansprechpartner gerne zur Verfügung.
Lesen Sie auch unseren Beitrag Temperaturkalibrierung mit Referenzfühlern, Blockkalibratoren und Bädern