TEKNİK NOT

Fluke Calibration 5128A RHapid-Cal Nem Jeneratörü, laboratuvarda veya sahada büyük bir nem probları ve kaydedici iş yükünü kalibre etmek için taşınabilir, kararlı bir test ortamı sağlar. Bir nem jeneratörünün ölçüm performansı hesaplanırken hata kaynaklarının (belirsizlik) tanımlanması ve hesaba katılması gerekir. Bu teknik notun amacı, kalibrasyon uzmanlarının bir nem kalibrasyon işleminde kullanıldığında 5128A RHapid-Cal ölçüm belirsizliğini anlamasına ve değerlendirmesine yardımcı olmaktır.

Sıcaklık ve nem homojenliği
Test odası içindeki sıcaklık düzensizliğinden kaynaklanan heterojenlik, nem üreteçlerinde büyük bir hata kaynağıdır. 5128A'nın tasarımı, teknik özellikleri ve fabrika kalibrasyonu,heterojenliği en aza indirmeye ve kontrol etmeye yardımcı olur. 5128A homojenlik özelliği, açıkça tanımlanmış bir çalışma alanı için geçerlidir (bkz. Şekil 2), böylece kullanıcı nem sensörlerini tam olarak nereye yerleştireceğini bilir. Her 5128A ünitesine standart olarak dahil edilen ISO 17025 akredite sistem kalibrasyonunda, sekiz sıcaklık sensörü, çalışma alanındaki oda homojenliğini doğrular.

Şekil.2

Nem homojenliğini değerlendirmek zor olabilir. Bazen üreticiler sadece sıcaklık homojenliği için nem jeneratörleri  veya sadece bir nem değeri için nem homojenliği belirlerler. Nem homojenliği, sıcaklık homojenliğine dayanır, çünkü havadaki su molekülleri (su buharı), sıcaklık tek tip olmadığı sürece kapalı bir sistemde eşit olarak dağılır. Ayrıca bağıl nem (RH), belirli bir sıcaklıkta su buharı doygunluğunun yüzdesi olduğundan, hava sıcaklığına göre değişir.

Sıcaklık homojenliğinden nem homojenliğini hesaplamak karmaşıktır. Yöntemlerden biri, b sıcaklık-RH duyarlılık katsayısını belirlemek üzere bir çiğ noktası-RH hesaplayıcısı kullanmaktır. İnternette birkaç güvenilir RH hesaplayıcısı bulunmaktadır. Hesaplama, gerekli çiy noktası, hava sıcaklığı ve RH değerleri seçilerek yapılır. Daha sonra, RH'de meydana gelen değişikliği belirlemek için hesaplayıcıda hava sıcaklığı 1 °C değiştirilir veya RH, karşılık gelen sıcaklıktaki değişikliği belirlemek için %1 rh değiştirilir.

Denklem 1: bir hesaplama örneği verir 23 °C, %45 rh'de 5128A sıcaklık homojenliği spesifikasyonundan nem homojenliği.

Rh Homojenliği=T Homojenliği * Drh/Dt=0,12 °C * 2,7 %rh/°C=0,33%rh

Tablo 1, çeşitli RH değerleri için RH tekdüzelik değerlerini sağlar.

Not: RH - T hassasiyeti hava sıcaklığına bağlı olarak kısmen değişir ancak çoğunlukla RH değerine bağlıdır. Gösterilen değerler 23 °C'deki hava sıcaklığına dayanmaktadır.

Şekil.3 : Tekdüze olmama ve gövde etkisi nedeniyle belirsizliği azaltmak için uygun DUT yerleştirme örneği

Not: Tablo 3'te gösterilen kalibre edilmiş nem ve sıcaklık aralıklarının dışındaki stabilite özellikleri için Operatör Kılavuzuna bakın.

Homojenlik belirsizliğini azaltmak için ipuçları

Herhangi bir nem odasını çalıştırırken, Test Altında Cihaz (DUT) kalibrasyonu sırasında kullanıcı tarafından ortaya çıkan sıcaklık düzensizliğinin etkilerini en aza indirmek önemlidir. Uygun ölçüm kurulumu sağlanarak sıcaklık homojenliği azaltılabilir. İyi bir kurulum, ortam koşullarından etkileri ortadan kaldırır ve oda homojenliğinin  spesifikasyon dahilinde olmasını sağlar. Enstrümanlar veya kablolar oda sıcaklığından oda sıcaklığına oda kapısından geçerek ısının odaya girmesine veya odayı terk etmesine izin verdiğinde sıcaklık gradyanları meydana gelebilir. Sap etkisinden kaynaklanan sıcaklık gradyanlarını en aza indirmek için sensörler ve kablolar hazneye yeterince yerleştirilmelidir. 5128A, oda sensörüne yakın yerleştirilmiş referans sıcaklık sensörü ile kalibre edilir. Bu nedenle test sensörlerini haznenin arkasına yerleştirmek en iyi ölçüm sonuçlarını sağlar (bkz. Şekil 3). DUT (test altındaki cihaz) çevresinde iyi bir sızdırmazlık sağlamak için sağlanan rondelaları ve bükülmez erişim bağlantı noktalarını kullanın.

Kararlılık

5128A stabilitesi (tekrarlanabilirlik), bir ayar noktasına yerleştikten sonra 5 dakikalık bir süre boyunca ölçülen oda içindeki nem ve sıcaklığın standart sapması (1-sigma, k=1) olarak belirtilir (bkz. Tablo 3). Kullanıcı rahatlığı için 1 sigma spesifikasyon kapsamı seviyesi seçilmiştir. Ortalama ve standart sapmayı hesaplayabilen ve gösterebilen araçlar genellikle tanım gereği 1 sigma standart sapmayı gösterir. Ayrıca Microsoft Excel'deki stdev() işlevi gibi elektronik tablo hesaplamaları 1 sigma standart sapmasını hesaplar. Bu, ölçüm sonuçlarını belirtilen kararlılıkla karşılaştırmayı kolaylaştırır.

İyi bir stabilite sağlamak için ipuçları

5128A kontrol cihazı, sıcaklık ve nem ayar noktalarına hızlı bir şekilde geçiş yapmak ve yerleşmek üzere tasarlanmıştır, bu nedenle belirtilen stabilite tipik olarak birkaç dakikalık ıslatma süresinden sonra elde edilir. 5128A, hazne havasını kurutucu ve nemlendirici sistemlerinden yeniden dolaştıran sızdırmaz bir sistemdir. Kontrolör ve sistemin daha fazla dengelenmesine ve dengelenmesine izin verildikçe kararlılık artar, böylece sistem minimum sıcaklık akışıyla statik bir duruma ulaşabilir. Bu, kurutucu ve nemlendirici sistemlerinden ortam veya mağaza havası çeken bir sistemden daha iyi stabilite sağlar. +/- 0.005 °C kadar iyi sıcaklık stabilitesi ve %0.02 rh kadar iyi RH stabilitesi, 30 dakikalık rampa-ve ıslatma sürelerinin kullanıldığı bir 5128A kalibrasyon işleminde rutin olarak gözlemlenir (bkz. Şekil 4).

Şekil 4. Fabrika kalibrasyon işlemi sırasında 5128A'da ölçülen sıcaklık ve nem kararlılığı örneği. Sonuçlar, bir referans dijital termometre sistemi ve 30 dakikalık rampa ve emme süresinden sonra hassas bir soğutulmuş ayna higrometresi ile ölçülmüştür.

Sensör yapısına bağlı olarak DUT için daha uzun ıslatma süresi de gerekebilir. Kapıda ve sensörlerin (veya kabloların) çevresinde iyi bir yalıtım sağlayarak, hazneyi aşırı yüklemeden ve su emen malzemelerden kaçınarak stabilite optimize edilir.

Kısa vadeli ve uzun vadeli yeniden üretilebilirlik ve sapma

5128A kalibre edilmiş ekran, mükemmel kısa vadeli tekrarlanabilirlik performansına sahip hassas kapasitif nem sensörü ve hassas platin ince film sıcaklık sensöründen oluşan bir oda sensörünü okur. Sensörü kontaminasyondan ve taşıma ve mekanik şok gibi diğer sürüklenme kaynaklarından korumak için haznenin içinde tutularak uzun süreli sapma en aza indirilir. Önemli ölçüde gaz çıkışı olan (uçucu kirleticilerin buharlaştığı yerlerde) hazneye nesnelerin yerleştirilmesi, hazne nem sensörünün kaymasına neden olabilir ve bundan kaçınılmalıdır. Ayrıca, dış kirleticilerin içeri girmesini önlemek için hazne kapı açık olarak kullanılmalı ve saklanmalıdır. Herhangi bir hassas kalibrasyon aletinde olduğu gibi, alet dikkatli bir şekilde tutularak ve iyi çalışır durumda tutularak sapma azaltılır.

Uzun vadeli sapmayı kontrol etmek için, bir kalibrasyon programı, önemli ölçüm parametrelerinin sapmasını izlemek için her zaman güvenilir kontrol standartları veya referans standartları ile ara kontrollerin kullanımını dikkate almalıdır. Cihaz yeniyken, sapmanın ölçülü bir kalibrasyon aralığı kullanılarak izlenmesi önerilir. Ardından kalibrasyon sürecinde sapma doğrulanırken kalibrasyon aralığını uzatın. Fluke Calibration, olası SAPMAYI önlemeye yardımcı olmak için 5128A kalibrasyonunda kaymaya dayalı koruma bandı limitlerini kullanır. Sürüklenme koruma bandı sınırları, cihaz kalibrasyon aralığı boyunca kullanıldıkça meydana gelebilecek sapmalara izin verir.

Yükleme etkisi

5128A, bir yükleme etkisi spesifikasyonuna sahip değildir. Bunun nedeni, RH cihazlarının boyut, şekil ve yapı bakımından farklılık göstermesidir, bu nedenle bir spesifikasyonu tipik bir temsili cihaza dayandırmak imkansızdır.

5128A, birden fazla DUT kurulduğunda havayı karıştıran ve sıcaklık homojenliğini koruyan bir oda karıştırma ek parçasına ve oda karıştırma fanına sahiptir. Bir DUT, bölmeye az miktarda ek ısı sağladığında, hava karışımı, herhangi bir yerel sıcaklık gradyanını hafifletmeye yardımcı olacaktır. Bununla birlikte, yerleşik ekranlı DUT'ler gibi önemli ısı yüklerine katkıda bulunan DUT'lar, ek belirsizliğin eklenmesini gerektirebilir. Bu durumlarda Fluke Calibration, sistemdeki sıcaklık homojenliğinin incelenmesini ve gerektiğinde ölçüm belirsizliğinin ayarlanmasını önerir.

Kalibrasyon belirsizliği

Her 5128A, 17025 onaylı bir sistem kalibrasyonu alır. 5128A sistemi (jeneratör ve sensör birlikte kalibre edilir), daha düşük belirsizlikler için özel olarak kalibre edilmiş bir soğutulmuş ayna çiy noktası higrometresi ve bir referans dijital termometre sistemi ile kalibre edilir. Belirsizlik analizi, referans enstrümantasyonla ilgili belirsizlikler ve 5128A'nın katkıda bulunduğu belirsizlikler de dahil olmak üzere kalibrasyon sırasında bilinen tüm belirsizlik kaynaklarını içerir (bkz. Tablo 4).

Kalibrasyon, 5128A'nın yayınlanmış tüm spesifikasyonları karşıladığından, tüm kalibrasyon
belirsizliği süreç limitlerini karşıladığından ve düzgün çalıştığından emin olmak için, ölçülen her nokta yedi nokta performans kriteri ile analiz edilerek on iki farklı nem ve sıcaklık ayar noktası kombinasyonunda gerçekleştirilir (bkz. Şekil 5) . Kalibrasyon süreci ayrıca, Geçti ve Kaldı bildirimlerinin yüksek bir güvenle (%2 veya daha az Yanlış Kabul riski) yapılmasını sağlamak için risk analizi algoritmalarını kullanarak güvenilir kalibrasyon sonuçları sağlar. 12 aylık bir kalibrasyon aralığında meydana gelebilecek olası kaymalara karşı koruma sağlamak için As-Left koruma bandı uygulanır.
(Şekil.5 >>Fabrika kalibrasyonu sırasında 5128A'ya yerleştirilen kalibrasyon mastarı. 5128A performansını sağlamak için on iki farklı nem ve sıcaklık ayar noktası kombinasyonunda yedi sensör test noktası haznede test edilir.)