Křemenný teploměr: rozlišení vs. přesnost, kalibrace v lázni

Japonský dodavatel vám pošle temperovaný zkušební přípravek a k němu záznam z křemenného teploměru (japonsky suisho ondokei nebo kuotsu ondokei). Hodnoty z lázně mají čtyři desetinná místa, například 23,2501 °C, a v balíku je i kalibrační list JCSS.

Někdo v týmu si čtyři desetinná místa vyloží jako „přesnost 0,0001 °C“. Právě této chybě má tento článek zabránit.

Křemenný teploměr je dotykový teploměr, který měří teplotu přes rezonanční frekvenci křemenného krystalu. Rozliší velmi malé změny, ale rozlišení (jak jemně se mění údaj na displeji) a přesnost (jak blízko je údaj skutečné teplotě) jsou dvě různá čísla. O tom druhém rozhoduje kalibrace a uspořádání měření.

Projdeme princip čidla, výpočet rozlišení, čtení japonského kalibračního listu, porovnávací kalibraci v lázni a srovnání s SPRT, Pt100, termistory a termočlánky. Na konci najdete kontrolní seznam a vzor e-mailu pro japonskou stranu.

Obsah

1. Co je křemenný teploměr
2. Jak křemenný teploměr funguje
3. Rozlišení vs. přesnost v číslech
4. Jak číst japonský kalibrační list JCSS
5. Porovnávací kalibrace v lázni krok za krokem
6. Křemenný teploměr vs. SPRT, Pt100, termistor a termočlánek
7. Co zkontrolovat v technické specifikaci
8. Když údaj kolísá
9. Kontrolní seznam a otázky pro japonského dodavatele
10. Omezení tohoto článku
11. Časté otázky
12. Zdroje

Co je křemenný teploměr

Křemenný teploměr je měřicí sestava ze sondy a přístroje, který vyhodnocuje frekvenci. Technické podklady firmy Yokogawa Test & Measurement jej uvádějí mezi etalony, kterými se kalibrují jiné teploměry.

Sondu přiložíte nebo ponoříte do měřeného prostředí. Na rozdíl od infračerveného (radiačního) teploměru, který odečítá povrchovou teplotu z vyzařování, dává platný údaj až ve chvíli, kdy čidlo ve špičce dosáhne teploty měřeného objektu.

Křemenný prvek není v kapalině holý, ale sedí v ochranném pouzdře. Teplo musí projít pouzdrem až ke krystalu, takže i při rychlém vyhodnocení frekvence potřebuje sonda čas, aby změnu teploty dohnala.

Typické použití je jemné sledování, například stability temperační lázně nebo malého rozdílu teplot mezi dvěma místy. Hodí se tedy pro podrobné vyhodnocení teplotních změn, ne jako náhrada všech měřicích míst na výrobní lince.

Obrázek 1 ukazuje základní uspořádání: krystal kmitá uvnitř sondy a jeho frekvenci vyhodnocuje samostatný přístroj.

Obrázek 1: Krystal kmitá v sondě, přístroj čte jeho frekvenci

Křemenná destička nese elektrody a kmitá díky energii, kterou dodává oscilační obvod.

Skutečné rozměry, uspořádání elektrod a umístění elektroniky se liší podle modelu.

Jak křemenný teploměr funguje

Piezoelektrický jev a kmitání

Křemen je krystalická forma oxidu křemičitého a je piezoelektrický: při stlačení se na něm objeví elektrický náboj. Platí i obrácený jev, kdy se krystal po přiložení napětí deformuje, a kmitání stojí na obou jevech zároveň.

V teploměru střídavé napětí na elektrodách rozkmitá destičku. Elektrický signál vzniklý deformací se vrací do obvodu, který udržuje podmínky pro trvalé kmitání a z něhož se odečítá frekvence.

Samotná křemenná destička stabilní signál nevytvoří. Rezonátor je pasivní součástka a potřebuje oscilační obvod, který ho budí, a vyhodnocovací obvod, který frekvenci měří.

Stejnou vazbu mezi silou a elektřinou znáte z piezoelektrického zapalovače. Piezoprvek zapalovače a křemennou destičku teploměru ale nelze považovat za stejný materiál ani stejnou konstrukci.

Termočlánek funguje jinak: využívá Seebeckův jev, kdy rozdíl teplot mezi spoji dvou různých kovů vytváří napětí. Křemenný teploměr neměří velikost napětí, ale to, jak rychle krystal kmitá.

Z frekvence na teplotu

Rezonanční frekvence destičky závisí na úhlu řezu, tvaru a rozměrech, samotné slovo „křemen“ ji tedy neurčuje. Jiný řez reaguje na teplotu jinak a některé řezy se pro měření teploty hodí lépe. Křemenný teploměr firmy Hewlett-Packard z roku 1965 například používal řez označený „LC“ (linear coefficient), zvolený kvůli téměř lineární závislosti frekvence na teplotě.

Teploměr proto používá čidlo, jehož posun frekvence s teplotou se dobře vyhodnocuje. Toto čidlo se kalibruje a přístroj si ukládá vztah mezi frekvencí a teplotou.

Měření frekvence a převod na teplotu jsou dva samostatné kroky. Teplota vychází z kalibrační křivky, takže sonda spárovaná s cizími koeficienty ukazuje špatnou hodnotu, i když je samotný signál v pořádku.

Obrázek 2 ukazuje tento převod: na svislé ose změříte frekvenci a na vodorovné ose odečtete odpovídající teplotu.

Obrázek 2: Zpětný převod frekvence na teplotu

Změřte f a na kalibrační křivce najděte odpovídající T. Body představují hodnoty získané při kalibraci (jen schéma).

V určitém rozsahu může být závislost frekvence na teplotě blízká přímce. V širokém rozsahu to ale jedna přímka být nemusí, a zakřivení se proto podle potřeby koriguje členy vyšších řádů.

Tato korekce nelinearity vychází ze stejné myšlenky jako linearizace u jiných čidel. Spolehlivost výsledku tedy neurčuje jen vyhodnocovací elektronika, ale hlavně kalibrační body a způsob převodu.

Krystal v hodinkách vs. krystal v teploměru

Křemenné hodinky také používají krystalový rezonátor, ten je ale navržen tak, aby držel stejnou periodu bez ohledu na teplotu. Hodinky potřebují stabilní časovou základnu, teploměr naopak frekvenci, která teplotu sleduje.

Podle firmy Epson je rezonátor v hodinkách součástí oscilačního obvodu integrovaného obvodu. IO využívá periodu kmitání rezonátoru jako časovou základnu a vytváří z ní sekundové impulzy, které pohánějí hodinky.

Termostatovaný krystalový oscilátor (OCXO) v telekomunikační technice drží rezonátor na konstantní teplotě, aby byla frekvence stabilní. Křemenný teploměr dělá opak: teplotní závislost frekvence je pro něj samotným měřením.

Když tedy připojíte krystal z hodinek k čítači frekvence, přesný teploměr nedostanete. Potřebujete čidlo s definovanou teplotní charakteristikou a jeho kalibrační data.

Rozlišení vs. přesnost v číslech

Citlivost a rozlišení

Citlivost říká, o kolik se posune frekvence při dané změně teploty, a slouží jako převodní faktor na teplotu. Čím vyšší citlivost, tím menší rozdíl teplot odpovídá jednomu kroku frekvence a tím lépe jsou vidět malé změny.

Výukový text Japonské společnosti pro termofyzikální vlastnosti z roku 1989 uvádí jako příklad zhruba 1 kHz na změnu o 1 K. Konstrukce HP z roku 1965 měla stejnou strmost, 1 000 Hz/°C, u rezonátoru kolem 28 MHz. Při této citlivosti dává rozlišení 0,1 Hz teplotní rozlišení 0,0001 °C, jak ukazuje obrázek 3.

Obrázek 3: Převod kroku frekvence na krok teploty

0,1 Hz děleno 1 000 Hz/°C je 0,0001 °C. Jde o rozlišení, ne o záruku chyby.

V rozsahu, kde lze citlivost považovat za konstantní

ΔT = ΔfS

ΔT = 0,11 000 = 0,0001 °C

ΔT: rozdíl teplot [°C]; Δf: rozdíl frekvencí [Hz]; S: citlivost [Hz/°C]. Rozdíl 1 K je totéž co rozdíl 1 °C.

Stejným postupem získáte i samotnou teplotu, pokud předpokládáte jednoduchou přímku. Následující kalibrační rovnice je smyšlená a slouží jen k ukázce postupu, nejde o koeficienty žádného skutečného přístroje.

Klíčové je odečíst referenční frekvenci. Když celou naměřenou frekvenci vydělíte citlivostí, ignorujete referenční bod a dostanete nesmyslné číslo.

Skutečná kalibrační rovnice má navíc stanovený teplotní rozsah a koeficienty. Hlídejte i jednotky: frekvence zadaná v kHz do rovnice psané pro Hz dá špatnou teplotu.

Doba hradlování, rozlišení a obnovovací perioda

Přístroj zjišťuje frekvenci tak, že počítá periody po pevně danou dobu hradlování (gate time). Delší čítání rozliší menší rozdíly, ale údaj se obnovuje méně často. Článek HP z roku 1965 popisuje rozlišení 0,0001 °C při čtení trvajícím 10 sekund a úměrně hrubší rozlišení u rychlejšího čtení.

Obnovovací periodu přístroje oddělte od odezvy samotné sondy. Pak poznáte, zda je údaj „pomalý“ kvůli čítači, nebo kvůli přestupu tepla do sondy.

Rozlišení, opakovatelnost a nejistota

Hlavní předností křemenného teploměru je sledování malých změn teploty a nejvíc se uplatní ve stabilním prostředí. Pomůže, když chcete vidět, jak lázeň v čase driftuje, nebo změřit rozdíl mezi dvěma místy.

Tady se rozlišení a systematická odchylka rozcházejí. Pokud displej skáče po 0,0001 °C, ale údaj je o 0,02 °C posunutý proti etalonu, jemný displej tento posun neodstraní. Hodnota 0,02 °C je smyšlená pro ilustraci, nejde o udávanou přesnost; naměřená hodnota má smysl jen spolu s výsledkem kalibrace a nejistotou etalonu.

Obrázek 4 odděluje tři pojmy, které se často pletou.

Obrázek 4: Jemná desetinná místa vs. důvěryhodná teplota

Krok displeje, rozptyl mezi odečty a odchylka od etalonu jsou tři samostatné otázky.

Rozlišení: krok mezi sousedními údajiUvidíte změnu 23,2500 → 23,2501 °C

Opakovatelnost: shodují se odečty za stejných podmínek?Zkontrolujte rozptyl odečtů včetně kolísání lázně a přístroje

Systematická odchylka a nejistota: korekce a důvěryhodnostOpravte odchylku od etalonu a potom vyhodnoťte nejistotu z etalonu, rozložení teploty a dalších zdrojů

Korekce systematické odchylky neodstraní nejistotu, která pochází z kalibrace a měřicího prostředí.

Dobře to ukazuje historický katalogový list. Tabulka shrnuje stručné parametry, které HP v roce 1965 zveřejnil ke svým křemenným teploměrům; jde o starý přístroj a slouží jen k ukázce, jak daleko od sebe tato čísla mohou být.

Parametr (HP, 1965)	Uvedená hodnota	Co z toho plyne
Rozlišení	Až 0,0001 °C	Jen krok displeje
Krátkodobá stabilita	Méně než ±0,0002 °C mezi odečty	Krátkodobé kolísání údajů při konstantní teplotě
Linearita (absolutní)	Lépe než ±0,02 °C v rozsahu 0 až 100 °C; ±0,15 °C v rozsahu −40 až 230 °C	Blíže k chybě údaje, závisí na rozsahu; není to celková nejistota
Dlouhodobý drift nuly	Méně než ±0,01 °C za 30 dní	Proč je důležitá rekalibrace
Odezva (voda proudící 0,6 m/s)	63,2 % za <1,0 s; 99,9 % za <6,9 s	Odezva sondy při uvedeném proudění

Aby vysoké rozlišení mělo smysl, potřebujete i časově stabilní a prostorově homogenní teplotu, kterou musíte zajistit nezávisle na displeji. Má-li lázeň teplotní gradient, přičte se rozdíl poloh sond k rozdílu, který chcete měřit, a těžko se pak odliší od odchylky přístroje.

O lepším měření nerozhoduje jen princip čidla. Stejně jako při volbě mezi termočlánkem a odporovým teploměrem patří do rozhodování i tvar sondy a podmínky instalace.

Jak číst japonský kalibrační list JCSS

Zařízení z Japonska může přijít s kalibračním listem JCSS. JCSS (Japan Calibration Service System) je japonský systém akreditace kalibračních laboratoří podle japonského zákona o měření, který provozuje IAJapan, akreditační středisko instituce NITE (National Institute of Technology and Evaluation).

Pro čtenáře v Česku to znamená následující:

• Základ akreditace: NITE uvádí jako kritéria akreditace JCSS normu ISO/IEC 17025, japonský zákon o měření a navazující předpisy. V Česku akredituje kalibrační laboratoře ČIA (Český institut pro akreditaci) podle ČSN EN ISO/IEC 17025:2018, základ je tedy stejná mezinárodní norma.
• Návaznost: JCSS vyžaduje návaznost na japonské státní etalony (realizované v NMIJ, National Metrology Institute of Japan, nebo v určených institutech), takže kalibrační list slouží jako doklad návaznosti. V Česku uchovává státní etalony ČMI (Český metrologický institut); akreditaci laboratoří (ČIA) a návaznost výsledků (ČMI) tedy rozlišujte.
• Mezinárodní uznávání: IAJapan je signatářem dohod ILAC a APAC o vzájemném uznávání (MRA). Podle NITE mohou laboratoře akreditované pro mezinárodní MRA vydávat listy se značkou ilac-MRA, které se uznávají i v zahraničí. Nepředpokládejte to, ale zkontrolujte, zda značka na vašem listu je; signatáře ověříte v seznamu na webu ILAC.
• Nejistota: Ve vzorovém listu NITE je uvedena rozšířená nejistota s koeficientem rozšíření k = 2, což odpovídá pravděpodobnosti pokrytí přibližně 95 %.
• Bez data platnosti: Podle NITE nemá kalibrační list JCSS dobu platnosti. Interval rekalibrace stanovuje uživatel podle četnosti a podmínek používání.

Kalibrace zjišťuje rozdíl mezi přístrojem a etalonem; není to totéž co seřízení displeje, aby souhlasil. Základním výstupem je tento rozdíl zapsaný spolu s podmínkami měření.

Uvádí-li list korekce, rozhodněte interně, jak a kde je budete uplatňovat. Zda vaše QMS nebo váš zákazník list JCSS přijme, je otázka jejich požadavků.

Porovnávací kalibrace v lázni krok za krokem

Při porovnávací kalibraci vložíte kalibrovaný teploměr (UUT, unit under test) a etalon do stejného teplotního prostředí a zaznamenáte rozdíl jejich údajů. Fluke označuje kapalinové lázně za nejstabilnější a nejrovnoměrnější prostředí pro tuto práci.

Následující kroky popisují zásady; přednost má postup vaší laboratoře a návod výrobce lázně.

1. Nejdřív určete úlohu. Stanovte potřebný teplotní rozsah a přípustný rozdíl. Kontrola jen kolem pokojové teploty potřebuje jiné kalibrační body než kontrola, která musí pokrýt celý rozsah ohřevu v procesu.
2. Měřicí prvky blízko sebe. Citlivé části etalonu a UUT umístěte těsně vedle sebe. Špička, která se dotýká kovové stěny nebo dna, snímá jinou teplotu než kapalina.
3. Zarovnávejte podle čidla, ne podle špičky. Polohu každé sondy určete podle toho, kde je uvnitř sondy umístěn citlivý prvek, ne podle vnějšího konce. Každé sondě dejte potřebnou hloubku ponoru, aby oba prvky byly ve stejné teplotní zóně.
4. Ověřte ponor. Pokud se údaj mění se změnou hloubky, podezírejte vedení tepla podél pláště sondy (stem effect) nebo teplotní gradient. Potřebný ponor se liší podle sondy, proto sondu nenuťte do krátké ochranné trubky. ČMI ve svých podkladech k porovnávací kalibraci odporových teploměrů a termočlánků doporučuje mimo jiné měřit při stejném ponoru, při jakém byl kalibrován etalon; orientační pravidla pro jiné typy teploměrů ale na křemennou sondu nepřebírejte bez ověření.
5. Odečítejte v párech. Po ustálení lázně odečtěte etalon a UUT jako pár a několikrát to opakujte. Když nejdřív odečtete všechny hodnoty jedné sondy a pak druhé, promítne se drift lázně do rozdílu.
6. Zapište vše potřebné k opakování. Zaznamenejte nastavenou hodnotu, oba údaje, výrobní čísla sond, podmínky ponoru, použité kalibrační koeficienty a interval odečtů. Srovnání s minulou kalibrací je pak jednoduché.

Obrázek 5 ukazuje uspořádání: měřicí prvky blízko sebe ve stejné hloubce a mimo stěny a dno.

Obrázek 5: Uspořádání lázně pro porovnání při stejné teplotě

Měřicí prvky etalonu a UUT dejte k sobě a dál od stěn a dna. Každé sondě zajistěte dostatečný ponor.

Při výběru nebo kontrole lázně upozorňuje Fluke na několik faktorů:

• Stabilita vs. homogenita: lázeň může být v čase stabilní a přesto nerovnoměrná. Ověřte svislý i vodorovný gradient v pracovním prostoru.
• Ponor etalonu: dlouhý etalon, například SPRT, ponořený jen tak hluboko jako krátká zkoušená sonda může měřit chybně kvůli vedení tepla podél pláště.
• Kapalina: Fluke doporučuje viskozitu nejvýše 50 cSt při regulační teplotě; stabilita se mění podle kapaliny a teploty.
• Velikost nádrže: nechte místo pro správný ponor, kapalinu pod čidly a odstup čidel od stěny.

U procesního potrubí jsou tlaková odolnost a korozní odolnost samostatné otázky. Jímka chrání čidlo před procesní kapalinou, každá další ochranná trubka ale mění i to, jak údaj sleduje změny teploty.

Dvojité čidlo teploty obsahuje dva měřicí prvky pro dvě větve měření; nezávislost celých kanálů závisí i na zapojení a elektronice. Berte to jako konstrukční volbu, oddělenou od křemenného principu měření.

Křemenný teploměr vs. SPRT, Pt100, termistor a termočlánek

V provozech se běžně používají termočlánky a platinové odporové teploměry, například Pt100. Při srovnání s křemenným teploměrem si nejdřív sepište potřebný rozsah a podmínky instalace a nevybírejte podle toho, co „zní“ přesněji.

Tabulka srovnává typy čidel podle měřené veličiny a podle toho, co se při výběru kontroluje.

Hledisko	Křemenný teploměr	Platinový odporový teploměr (Pt100)	Termočlánek
Měřená veličina	Rezonanční frekvence	Elektrický odpor	Termoelektrické napětí
Kde se hodí	Jemné rozdíly teplot a kontrola stability	Průmyslové a přesné měření teploty	Široké průmyslové použití včetně vysokých teplot
Na co dát pozor v obvodu	Kmitání, měření frekvence, kalibrační křivka	Měřicí proud, odpor vedení, samoohřev	Kompenzace srovnávacího spoje, kompenzační vedení
Co číst ve specifikaci	Sondu a přístroj jako pár	Normu čidla a parametry vyhodnocovací jednotky	Typ, průměr vodičů, ochrannou trubku, vyhodnocovací jednotku

Když japonská specifikace a vaše vycházejí z jiných podkladů, pomohou tyto body:

• SPRT (etalonový platinový odporový teploměr): v mezinárodní teplotní stupnici ITS-90 je SPRT interpolačním přístrojem v rozsahu 13,8033 K až 961,78 °C. Při porovnávací kalibraci často slouží jako etalon; příklad lázně od Fluke s ním počítá.
• Pt100: průmyslová platinová čidla se dělí do tolerančních tříd podle IEC 60751 (například třída A je ±0,15 °C při 0 °C). Aktuální vydání IEC 60751:2022 bylo v Evropě převzato jako EN IEC 60751:2022; české vydání ČSN si ověřte v katalogu norem. Japonská JIS C 1604:2013 uvádí jako odpovídající mezinárodní normu IEC 60751:2008, tedy starší vydání. Vydání normy a třídu si potvrďte u dodavatele.
• Termistor: stejně jako Pt100 využívá změnu odporu, liší se ale materiálem a velikostí změny s teplotou. Pro sledování malých součástí se vyplatí srovnání termistor vs. Pt100.

U odporových čidel je třeba řešit odpor vedení, proto existuje dvouvodičové a třívodičové zapojení. To jsou jiné zdroje chyb než při měření frekvence u křemenného teploměru.

Při online měření nerozhodujte jen o tom, jak měřit správně, ale i kam signál půjde. Pokud vstupuje do řídicího systému DCS pro monitorování a regulaci, uveďte ve specifikaci obnovovací periodu a chování výstupu při poruše.

Co zkontrolovat v technické specifikaci

Teplotní rozsah, přesnost měření a dobu odezvy čtěte jako jeden celek. Etalon pro pomalu se ustalující lázeň a čidlo, které musí zachytit rychlé změny teploty kapaliny, kladou důraz na jiné položky.

• Teplotní rozsah: závisí na utěsnění sondy, kabeláži a elektronice, nejen na krystalu. Nepředpokládejte pevnou horní mez, například 200 °C, pro všechny křemenné teploměry; čtěte specifikaci pro kombinaci čidla a přístroje a odlišujte rozsah se zaručenou přesností od rozsahu, ve kterém přístroj jen pracuje.
• Doba odezvy: odezva sondy se mění s prouděním okolí a s montáží. Odezva změřená v kapalině neplatí pro vzduch ani pro silnou ochrannou trubku.
• Hloubka ponoru: zkontrolujte minimální ponor, který výrobce pro danou sondu uvádí.
• Rázy a vibrace: přístroje s rezonátorem jsou citlivé na mechanické rázy a pnutí. Po pádu nebo změně montáže ověřte údaj v referenčním bodě.
• Silná magnetická pole: odolnost závisí na celé sestavě (krystal, oscilátor, čítač a kabel). Při výběru vycházejte ze specifikace nebo výsledků zkoušek pro danou intenzitu pole a dané zařízení.
• Výstupní signál: frekvenční výstup nelze připojit přímo na běžný analogový vstup. Výstup převodníku slaďte se vstupními podmínkami 4–20 mA na straně příjemce.
• Náhradní sondy: nestačí stejný tvar. Kompatibilitu s přístrojem, individuální kalibrační data každé sondy a podmínky kabelu spravujte společně, aby se po výměně použily správné kalibrační koeficienty.

Pokud se měřená teplota mění, promítne se do rozdílu údajů i rozdíl v odezvě etalonu a UUT. Nespoléhejte na okamžik, kdy lázeň dosáhne žádané hodnoty; sledujte oba údaje a porovnávejte páry ze stabilního úseku.

Při měření malé součásti změní přiložená sonda tok tepla. Zvažte tepelnou kapacitu čidla a odvod tepla po jeho ose a dřív, než začnete přidávat desetinná místa, ověřte, že sonda sama neovlivňuje teplotu, kterou chcete měřit.

Když údaj kolísá

Příčiny procházejte postupně a měňte vždy jen jednu podmínku:

1. Uložte časový průběh. Porovnejte teplotu lázně a zobrazený údaj v čase. Pravidelný cyklus je podnětem prověřit souvislost s regulací ohřevu nebo mícháním lázně.
2. Oddělte zkoušky. Zkoušky polohy dělejte zvlášť od zkoušek, kdy na stejném místě měníte nastavení odečtu. Když změníte několik věcí najednou a údaj se uklidní, nebudete vědět, co pomohlo ani jak to příště nastavit.
3. Prohoďte polohy. Máte-li dvě sondy, vyměňte jejich místa v lázni. Zda rozdíl jde s polohou, nebo se sondou, pomáhá odlišit rozložení teploty od rozdílu mezi sondami.
4. Průměrujte jen stabilní úseky. Průměr hodnot z náběhu teploty sice vypadá klidně, ale rozmaže, jaké teplotě a jakému času odpovídá.
5. Sledujte výsledky dlouhodobě. Porovnávejte výsledky ve stejném referenčním bodě po měsících. Pokud se údaj po pádu nebo opravě posune, vyhodnoťte to bez čekání na plánovanou kalibraci a veďte záznamy, ze kterých dohledáte, kterých měření se to týká.

Kontrolní seznam a otázky pro japonského dodavatele

Seznam použijte, když z Japonska dostanete křemenný teploměr, jeho data nebo kalibrační list JCSS:

• Rozlišení a přesnost (nebo nejistota) jsou uvedeny jako samostatná čísla
• U každého kalibračního bodu je rozšířená nejistota a použitý koeficient rozšíření k (ve vzorovém listu JCSS k = 2)
• Symbol JCSS a značka ilac-MRA, pokud potřebujete mezinárodní uznání
• Kalibrační body pokrývají váš pracovní rozsah
• Výrobní číslo sondy na listu souhlasí se sondou, kterou máte v ruce
• Sada koeficientů v přístroji patří k této sondě
• List uvádí chybu údaje nebo korekci s jasně definovaným znaménkem, ne jen „seřízeno“
• Hloubka ponoru a typ lázně při kalibraci
• Rozsah se zaručenou přesností vs. pracovní rozsah
• Doba odezvy a podmínky, za kterých byla změřena
• Interval rekalibrace stanovený interně (list ho neurčuje)

Pokud něco chybí, obvykle stačí krátký e-mail. Komunikujete-li s japonským dodavatelem anglicky, můžete upravit tento vzor; části v hranatých závorkách nahraďte.

Omezení tohoto článku

• Rozsah, doba odezvy, odolnost vůči magnetickému poli a přesnost závisí na modelu. Nic z uvedeného není společnou specifikací všech křemenných teploměrů.
• Údaje HP pocházejí z roku 1965 a ilustrují rozdíl mezi rozlišením a přesností; současné přístroje se budou lišit.
• Postup v lázni popisuje zásady, ne validovanou laboratorní metodu. Použijte laboratorní postup pro danou kalibraci a návody k lázni a sondám; u akreditované laboratoře také požadavky ČSN EN ISO/IEC 17025 a rozsah akreditace.
• Zda váš systém kvality nebo váš zákazník přijme kalibrační list JCSS, závisí na jejich požadavcích. Ověřte si to u nich.
• Rozlišení teploměru samo neurčuje, jak jemně dokážete teplotu regulovat. Roli hraje výkon a rozmístění ohřevu, tepelné zpoždění i krok akční veličiny, proto navrhujte měření a regulaci jako jeden systém.

Časté otázky

Měří křemenný teploměr s přesností 0,0001 °C?

Z tohoto čísla to nevyplývá. Hodnota 0,0001 °C je příkladem rozlišení, tedy kroku displeje, a nezaručuje chybu 0,0001 °C. Přesnost se hodnotí zvlášť, včetně kalibračních korekcí, sondy a rozložení teploty kolem ní, takže jde o jiné číslo.

Dá se běžný krystal z hodinek použít jako teploměr?

Pro přesné měření ne. Krystaly do hodinek jsou navrženy tak, aby držely stabilní frekvenci jako časová základna. Bez teplotní citlivosti a kalibrace měřicího čidla vám odečet hodinového signálu přesné měření teploty nedá.

Lze křemenný teploměr použít nad 200 °C?

Záleží na modelu a sondě; společná horní mez pro všechny křemenné teploměry neexistuje. Pro vysoké teploty odlišujte pracovní rozsah od rozsahu se zaručenou přesností a ověřte tepelnou odolnost pouzdra a kabeláže.

Měří každý „křemenný“ teploměr frekvenci?

Ne. Teploměr s ochrannou trubkou z taveného křemene (křemenného skla) není totéž co teploměr měřící křemenným rezonátorem. Podle specifikace, ne podle názvu výrobku, ověřte, zda je měřicím prvkem platinový odpor, nebo křemenný rezonátor.

Má kalibrační list JCSS dobu platnosti?

Ne. NITE uvádí, že kalibrační listy JCSS dobu platnosti nemají. Kdy rekalibrovat, rozhoduje uživatel podle četnosti a prostředí používání.

Zdroje

• Křemenný teploměr jako kalibrační etalon: Yokogawa Test & Measurement, měření napětí a teploty (japonsky)
• Krystalové rezonátory v hodinkách: Epson, princip a použití krystalových součástek (japonsky)
• Příklad citlivosti (asi 1 kHz/K): Japan Society of Thermophysical Properties, základy měření teploty (1989, japonsky)
• Křemenný teploměr s řezem LC, strmost 1 000 Hz/°C, parametry: Hewlett-Packard Journal, březen 1965, „The Linear Quartz Thermometer“
• OCXO: Nihon Dempa Kogyo (NDK), vlastnosti OCXO (japonsky)
• Platnost listů JCSS, kritéria akreditace, značka ilac-MRA: NITE, FAQ k JCSS (japonsky)
• Vzorový kalibrační list JCSS (ISO/IEC 17025, ILAC/APAC MRA, k = 2): NITE IAJapan, vzorový kalibrační list JCSS
• Akreditace kalibračních laboratoří v ČR: BusinessInfo.cz, Český institut pro akreditaci
• Porovnávací kalibrace a hloubka ponoru: ČMI, Kalibrace TC porovnáním s TC; ČMI, kalibrace OT pomocí OT porovnáním
• Výběr kalibrační lázně: Fluke, „Buying the Right Temperature Calibration Bath for Your Laboratory“
• Rozsah platinového odporového teploměru v ITS-90: NIST Technical Note 1265, „Guidelines for Realizing the ITS-90“
• Toleranční třídy IEC 60751: JUMO, „Pt100 accuracy class“
• Evropské převzetí IEC 60751:2022 (slovenské vydání, idt EN IEC 60751:2022): ÚNMS SR, STN EN IEC 60751
• JIS C 1604:2013 a IEC 60751:2008: Japanese Standards Association, ukázka JIS C 1604:2013 (japonsky)