Калибровка термогигрометров в лабораторных и производственных условиях

Оглавление

• 1. Введение
• 2. Теоретические основы измерения температуры и относительной влажности
• 3. Нормативная база калибровки термогигрометров
• 4. Методы калибровки термогигрометров
• 5. Средства калибровки и оборудование
• 6. Порядок проведения калибровки в лабораторных условиях
• 7. Особенности калибровки в производственных условиях
• 8. Особенности калибровки отдельных групп термогигрометров
• 9. Обработка результатов, расчет погрешностей и оформление протокола
• 10. Типичные ошибки при калибровке и меры по их предотвращению
• 11. Периодичность калибровки и условия хранения приборов
• Заключение
• Список нормативных документов

1. Введение

Термогигрометры предназначены для одновременного измерения температуры и относительной влажности окружающей среды. В химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и микробиологических производствах точность этих параметров напрямую влияет на качество продукции, безопасность технологических процессов и соответствие санитарным нормам.

Отклонения в показаниях термогигрометров могут привести к нарушению режимов сушки, хранения, кондиционирования воздуха или контроля микроклимата в производственных помещениях. Калибровка обеспечивает метрологическую прослеживаемость результатов измерений к государственным эталонам и позволяет подтвердить или скорректировать метрологические характеристики прибора.

Калибровка отличается от поверки: она проводится добровольно для приборов, не подлежащих обязательному государственному контролю, и включает определение действительных значений погрешности с возможностью внесения поправок. В лабораторных условиях достигается наивысшая точность, в производственных — оперативность без остановки оборудования.

Контроль влажности и температуры в пищевом производстве или фармацевтике становится проще, когда вы заказываете термогигрометр Testo 608-H1.

2. Теоретические основы измерения температуры и относительной влажности

Термогигрометры одновременно измеряют два важных параметра — температуру воздуха и его относительную влажность. Чтобы правильно калибровать прибор, нужно понимать, как именно он работает.

Измерение температуры

Большинство термогигрометров определяют температуру с помощью специальных датчиков — термисторов или термопар. Эти датчики меняют своё электрическое сопротивление или создают небольшое напряжение в зависимости от температуры. Электронная схема прибора переводит эти изменения в привычные для нас значения в градусах Цельсия (°C) или Фаренгейта (°F).

Измерение относительной влажности

Относительная влажность показывает, насколько воздух насыщен водяным паром. Она измеряется в процентах (%). Если влажность 100 %, воздух полностью насыщен влагой и на поверхностях может появляться конденсат. Если влажность 0 %, воздух абсолютно сухой.

Современные термогигрометры чаще всего используют ёмкостные датчики влажности. Внутри такого датчика находится тонкий слой специального полимера. Когда влажность воздуха растёт, этот слой поглощает влагу и меняет свою электрическую ёмкость. Прибор измеряет это изменение и переводит его в значение относительной влажности.

Относительная влажность \(\varphi\) рассчитывается по формуле:

\[ \varphi = \frac{e}{E} \times 100\% \]

где: - \(e\) — фактическое давление водяного пара в воздухе, - \(E\) — давление насыщенного водяного пара при той же температуре.

Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может удерживать. Поэтому при одной и той же абсолютной влажности относительная влажность будет разной при разной температуре.

Важным дополнительным параметром является температура точки росы — это температура, при которой воздух становится полностью насыщенным и начинается конденсация влаги. Её часто рассчитывают автоматически в термогигрометрах.

Некоторые приборы также показывают температуру влажного термометра (по психрометрическому методу). В этом случае используется разница показаний двух термометров — сухого и смоченного. Чем суше воздух, тем сильнее испаряется влага со смоченного термометра и тем ниже его температура.

Точность измерения влажности сильно зависит от стабильности температуры. Даже небольшое колебание температуры может заметно исказить результат. Поэтому при калибровке важно обеспечить постоянные температурные условия и исключить влияние сквозняков, прямого солнечного света и конденсации на датчике.

3. Нормативная база калибровки термогигрометров

Калибровка проводится в соответствии с требованиями Федерального закона № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений». Основные документы включают:

• ГОСТ Р 8.879-2014 — общие требования к содержанию и изложению методик калибровки средств измерений;
• РМГ 29-2013 — основные термины и определения в метрологии, включая понятия метрологической прослеживаемости;
• ГОСТ 8.395-80 — нормальные условия измерений при поверке и калибровке;
• ГОСТ Р 8.757-2011 — методика поверки конденсационных гигрометров температуры точки росы (применяется по аналогии для калибровки);
• ГОСТ 8.558 — государственная поверочная схема для средств измерений температуры;
• МИ 1967-89 — рекомендации по выбору методов и средств измерений при разработке методик.

Для конкретных типов приборов используются методики поверки, утвержденные при внесении типа в Государственный реестр средств измерений. Калибровка должна обеспечивать прослеживаемость к государственным первичным эталонам единиц температуры и влажности.

4. Методы калибровки термогигрометров

Основные методы:

• Сличительный метод — сравнение показаний калибруемого термогигрометра с показаниями образцового средства в одинаковых условиях.
• Метод фиксированных точек — использование растворов солей с известной равновесной влажностью (например, 11,3 % при насыщении над LiCl, 75,3 % над NaCl при +25 °C).
• Генераторный метод — создание стабильной влажности и температуры в климатической камере или генераторе влажного воздуха с последующим сличением.
• Психрометрический метод — для приборов с возможностью расчета по сухому и мокрому термометрам.

В лабораторных условиях предпочтителен генераторный или метод фиксированных точек. В производственных — сличительный с переносным эталоном.

5. Средства калибровки и оборудование

Для калибровки применяют:

• Климатические камеры с регулировкой температуры и влажности (стабильность ±0,1 °C и ±1 % RH);
• Генераторы влажности (двухтемпературные, смесительные);
• Образцовые термогигрометры или конденсационные гигрометры точки росы (погрешность не более ±0,5 % RH и ±0,1 °C);
• Эталонные платиновые термометры сопротивления;
• Психрометры аспирационные образцовые;
• Барометры для учета атмосферного давления.

Все средства калибровки должны иметь действующие свидетельства о калибровке или поверке и быть прослеживаемыми к государственным эталонам.

6. Порядок проведения калибровки в лабораторных условиях

1. Внешний осмотр: проверка корпуса, датчиков, дисплея, отсутствия повреждений.
2. Подготовка: стабилизация прибора в нормальных условиях (температура 20±5 °C, влажность 30–80 %).
3. Проверка в нескольких точках диапазона (минимум 3–5 точек по влажности и температуре).
4. Сравнение показаний с эталоном при установившемся режиме (время стабилизации не менее 30–60 мин).
5. Фиксация результатов в каждой точке.
6. Расчет погрешности: \(\Delta = X_{\text{изм}} - X_{\text{эт}}\).
7. Оформление протокола калибровки.

Для моделей с функцией самокалибровки выполняют встроенную процедуру по инструкции.

7. Особенности калибровки в производственных условиях

В производстве калибровку проводят без демонтажа прибора с использованием переносных генераторов или сличения с переносным эталонным термогигрометром. Условия: минимальное влияние потоков воздуха, вибраций, агрессивных сред.

Порядок аналогичен лабораторному, но с сокращенным числом точек (2–3). Обязательна стабилизация в течение 20–40 мин. Для приборов в труднодоступных местах используют выносные зонды и удлинители.

8. Особенности калибровки отдельных групп термогигрометров

Группа Testo (Testo 625, Testo 605-H1, Testo 610, Testo 623, Testo 622, Testo 608-H2, Testo 608-H1): Многие модели поддерживают двухточечную калибровку по солевым растворам 11,3 % и 75,3 % RH при +25 °C. Зонд влажности подключается к адаптеру для калибровочного контейнера. Для Testo 623 с функцией регистрации истории учитывают стабильность во времени.

Группа RGK (RGK TH-30, RGK TH-20, RGK TH-14, RGK TH-12, RGK TH-10): Портативные модели с встроенными или выносными датчиками. Калибровка по сличению или фиксированным точкам. Для TH-12 с внешним датчиком калибруют отдельно зонд температуры. Функции MAX/MIN и HOLD проверяют в процессе.

Группа МЕГЕОН (МЕГЕОН 20066, 20063, 20067, 20060, 20061): Цифровые термогигрометры с Bluetooth в некоторых моделях. Калибровка требует учета беспроводной передачи данных. Проверка в диапазоне 0–100 % RH и широком температурном диапазоне.

Группа DT (DT-91, DT-625, DT-802, DT-322, DT-321S, DT-321): Модели с функциями точки росы, влажного термометра. DT-802 дополнительно измеряет CO₂ — калибровка влажности и температуры проводится независимо. Используют метод фиксированных точек.

Группа VA-TH (VA-TH330, VA-TH230) и другие (UNI-T UT333, AMO H608, AMO H605, Fluke 971): Для моделей с USB-питанием или внешними датчиками проверяют стабильность при разных источниках питания. Fluke 971 с психрометрическими расчетами требует верификации по сухому/мокрому методу.

Для всех моделей учитывают разрешающую способность дисплея (обычно 0,1 % RH и 0,1 °C) и пределы допускаемой погрешности, указанные в технической документации.

9. Обработка результатов, расчет погрешностей и оформление протокола

Погрешность рассчитывают как абсолютную \(\Delta = |X_{\text{изм}} - X_{\text{эт}}|\) или относительную. Допускаемая погрешность не должна превышать значений, установленных в технической документации.

Обработка включает статистический анализ (среднее, стандартное отклонение). Протокол содержит:

• Наименование и тип прибора, заводской номер;
• Условия калибровки;
• Средства калибровки с номерами свидетельств;
• Результаты по каждой точке;
• Заключение о пригодности или необходимые поправки.

Таблицы результатов оформляются с указанием класса точности.

10. Типичные ошибки при калибровке и меры по их предотвращению

• Недостаточная стабилизация температуры и влажности — обеспечить выдержку не менее времени, указанного в методике.
• Загрязнение сенсора — проводить очистку только рекомендованными средствами.
• Влияние внешних факторов (сквозняки, излучение) — использовать экраны и термостатирование.
• Неправильный выбор точек калибровки — покрывать весь рабочий диапазон.
• Игнорирование атмосферного давления при расчетах точки росы.

Предотвращение: строгое следование методике, использование аттестованного оборудования, обучение персонала.

11. Периодичность калибровки и условия хранения приборов

Рекомендуемая периодичность — 1 раз в 12 месяцев для производственных условий, реже — в лабораторных при стабильной эксплуатации. Для приборов в агрессивных средах — чаще.

После калибровки приборы хранят в сухом помещении при температуре 15–25 °C и влажности 30–70 %, без воздействия прямого солнечного света, вибраций и агрессивных веществ. Перед хранением извлекают батареи.

Заключение

Калибровка термогигрометров в лабораторных и производственных условиях обеспечивает достоверность измерений температуры и влажности, критически важных для химических производств. Правильный выбор метода, соблюдение нормативных требований и учет особенностей конкретных моделей позволяют поддерживать метрологические характеристики на требуемом уровне, минимизировать риски технологических нарушений и повышать эффективность контроля процессов.

Если требуется регулярный контроль параметров окружающей среды, самое время заказать термогигрометр подходящей модификации.

Список нормативных документов

• Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».
• ГОСТ Р 8.879-2014.
• РМГ 29-2013.
• ГОСТ 8.395-80.
• ГОСТ Р 8.757-2011.
• ГОСТ 8.558.
• МИ 1967-89.

Материал подготовил технический директор НПП "КИПОФФ" Березин Александр Сергеевич