Kalibreren van infraroodthermometer

Kalibratiebaden voor hoge nauwkeurigheid

Het kalibreren van een infraroodthermometer is essentieel om betrouwbare en nauwkeurige temperatuurmetingen te garanderen. In tegenstelling tot contactthermometers meten IR-thermometers de infraroodstraling van een oppervlak. Juist daarom is zorgvuldige afstelling cruciaal. Maar hoe moet een dergelijke thermometer gekalibreerd worden? De kalibratiebaden met black body van Kambič Metrology bieden de juiste nauwkeurigheid.

Welke methode je ook gebruikt, in alle gevallen begint de kalibratie met een betrouwbare referentiebron: een blackbody-kalibrator. Dit is een apparaat dat een zeer stabiele en goed bekende temperatuur uitstraalt. De basis van deze kalibrator kan een zwart oppervlak zijn dat door een goede temperatuurregeling op de gewenste temperaturen gebracht wordt. De emissiviteit van het blackbody-oppervlak moet nagenoeg ideaal zijn. Dit houdt in dat niet zomaar elk zwart oppervlak geschikt is. Ook de temperatuurregeling van de blackbody vraagt de nodige aandacht. De ingestelde temperatuur mag immers niet te veel door het schakelen van de temperatuurregeling afwijken van de gewenste temperatuur.

Hoe stabiel

Omdat de nauwkeurigheid van de kalibratie bepaald wordt door de stabiliteit van de temperatuur van de blackbody, vraagt dit een vrij complexe regeling. Daarbij speelt de massa van het geheel (alles wat bij het verhitten van de blackbody meetelt) een belangrijke rol. Hoe meer massa, hoe stabieler immers de temperatuur te regelen is. Daarbij is het gebruik van vloeistoffen beter dan alleen vaste stof. Bij vloeistoffen staat de blackbody immers niet in direct thermisch contact met het verwarmingselement.

De kalibratiebaden van Kambic Metrology – in Nederland vertegenwoordigd door Tempcontrol – voldoen aan alle hoge eisen die gesteld worden door de verschillende normen voor IR-thermometers. Zo hebben ze de serie OB-15/2. Binnen deze serie kunt u kiezen uit drie verschillende typen. Zo is er een tafelmodel en twee grotere exemplaren die op de vloer geplaatst worden. Naast het formaat is het belangrijkste verschil het temperatuurbereik. Zo hebt u de keuze uit het bereik 30…130 ⁰C, 40…250 ⁰C en -20…130 ⁰C. Het eerst genoemde bereik geldt voor het tafelmodel BBC (zie de foto aan het begin van dit artikel) terwijl de andere twee horen bij de modellen BB en BBLT voor op de vloer (afbeelding 1). Deze zien er hetzelfde uit, maar in het type BBLT is er een koelunit ingebouwd voor de temperaturen beneden kamertemperatuur.

Voor alle drie geldt dat ze voorzien zijn van een vloeistofruimte die gevuld wordt met siliconenolie. In dit oliebad wordt vervolgens een cavity gehangen. De binnenkant van deze cavity vormt het zwarte oppervlak dat als blackbody de warmtestraling tijdens het kalibreren uitstraalt.

Afbeelding 2 toont deze cavity vlak voor het plaatsen in het oliebad. Op de foto zien we ook een roostertje vlak onder de cavity. Dit kan op de door u gewenste hoogte in het bad ingesteld worden en is bedoeld om de referentiethermometer op te plaatsen.

In tegenstelling tot wat u zou verwachten, wordt er bij het kalibreren gebruik gemaakt van een aparte referentiethermometer. Dit ondanks dat ook op het display van de machine de temperatuur is af te lezen. Deze werkwijze past men toe omdat ook de kalibrator immers geregeld gekalibreerd moet worden. Deze kalibratie bij een geschikt kalibratie-instituut laten uitvoeren is gemakkelijker voor alleen de referentiethermometer dan voor het complete bad inclusief de olie. Dit wil dus zeggen dat u het kalibratiebad  zelf niet hoeft te kalibreren, zolang u de temperatuur van het bad met een gekalibreerde sensor kunt meten.

Standaard

Voor het kalibreren van infraroodthermometers zijn er wereldwijd verschillende standaards. Een belangrijk verschil bij al deze standaards is de te gebruiken blackbody. In elke standaard wordt een andere vorm voorgeschreven. Afbeelding 3 laat een aantal van de vormen zien. Kambič Metrology maakt daarom verschillende cavities die u apart aan moet schaffen. Zo hebt u de keuze uit de volgende standaards: ASTM, JIS T, CEN EN, CN en EXERGEN. Bij de vrijstaande modellen hebt u keuze uit cavities die horizontaal geplaatst worden. In de zijkant van deze baden zit namelijk ook een opening (afbeelding 4).

Om te voorkomen dat er waterdamp of condens in de cavity ontstaat, is voorzien in een aansluiting voor perslucht of een ander gas. Hiermee wordt de meetruimte droog geblazen om zo meetfouten te voorkomen. Deze luchtaansluiting is duidelijk te zien in afbeelding 4.

Het gebruik

De blackbody moet op een stabiele ondergrond in een ruimte zonder tocht of direct zonlicht geplaatst worden. Dit zijn immers invloeden die de meting aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Op het apparaat moet de gewenste temperatuur ingesteld worden, bijvoorbeeld 100 °C, en nadat de temperatuur volledig gestabiliseerd is, kan er gemeten worden. Zorg vervolgens dat de infraroodthermometer op de juiste afstand tot het doeloppervlak geplaatst wordt. Hiervoor dient men de specificaties van het te kalibreren apparaat te volgen.

Op het 7” display van de kalibratiebaden is gemakkelijk de gewenste temperatuur in te stellen. Ook wordt bij elk bad software geleverd om het kalibratieproces te automatiseren.