Incertitudinea de măsurare a temperaturii în funcţie de eroarea şi rezoluţia termometrului

Exactitatea de măsurare a temperaturii este diferenţa, determinată cu precizie finită, între valoarea reală şi valoarea măsurată.

De vreme ce valoarea reală nu este cunoscută, poate fi stabilit doar, cu o anumită probabilitate, intervalul în care se află. Astfel, exactitatea de măsurare a temperaturii este determinată prin valoarea incertitudinii acestui rezultat. Există o serie de documente de standardizare, care definesc cerinţele şi procedurile pentru exprimarea incertitudinii. Definiţia şi modul de calculare a incertitudinii rezultatului măsurătorii sunt prezentate, printre altele, în documentul Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement; JCGM 100:2008 (with further supplements).

Eroarea limită şi totală

Conform recomandărilor documentului mai sus menţionat, conceptul de eroare şi incertitudine este folosit exclusiv pentru descrierea exactităţii aparaturii de măsurare.

În cazul fiecărui termometru, exactitatea este legată de eroarea limită menţionată în documentaţia tehnică:

1. eroarea limită relativă a termometrului este exprimată ca valoare procentuală, de exemplu δT = ±1%,
2. eroarea limită absolută, ca interval al valorii temperaturii, de exemplu ΔT = ±1°C.

Eroarea totală, în funcţie de construcţia şi exactitatea termometrului, poate fi:

• eroarea valorii măsurate,
• eroarea domeniului de măsurare,
• eroarea valorii măsurate şi a domeniului de măsurare,
• eroarea valorii măsurate + eroare suplimentară,
• eroarea valorii măsurate + eroare de rezoluţie.

Rezoluţia termometrului

Rezoluţia este, pe lângă eroarea limită, un parametru cheie al termometrelor.

Valoarea rezoluţiei este cea mai mică creştere a valorii temperaturii care poate fi măsurată cu respectivul termometru.

De exemplu, temperatura de 23,5°C prezentată pe afişajul termometrului digital este măsurată cu o rezoluţie de 0,1°C. Acest lucru nu înseamnă însă că exactitatea măsurătorii este aceeaşi. În cazul termometrelor cu rezoluţie foarte mică, valoarea rezoluţiei se poate apropia de valoarea erorii limită a termometrului. În schimb, în instrumentele de precizie, valoarea rezoluţiei este întotdeauna cu mult mai mică decât valoarea erorii limită.

În practică, eroarea care rezultă din rezoluţia finită a termometrului este o componentă a erorii limită.

Incertitudinea de măsurare a temperaturii

Eroarea termometrului şi exactitatea de măsurare a temperaturii sunt strânse legate una de cealaltă, însă nu sunt egale numeric.

Cunoscând eroarea totală a termometrului şi determinând valoarea incertitudinii măsurătorii, poate fi stabilită exactitatea măsurătorilor de temperatură.

Valoarea incertitudinii este influenţată de toate erorile de aparatură:

• eroarea totală a termometrului,
• eroarea totală a convertorului de temperatură,
• eroarea totală a senzorului de temperatură,
• toleranţa modelului senzorului,
• toate erorile suplimentare care pot fi identificate şi indicate numeric.

La determinarea incertitudinii rezultatului măsurătorii, se vor lua în considerare şi toate celelalte surse ale acesteia care pot fi descrise numeric, precum:

• gradul de împrăştiere a rezultatelor de măsurare,
• instabilităţile parametrice,
• exactitatea calculelor numerice,
• exactitatea constantelor de calcul
• şi altele.

Directive referitoare la exactitatea măsurătorii

Aspectele legate de exactitatea de măsurare a temperaturii sunt reglementate de următoarea listă de documente legale, standarde şi recomandări de standardizare:

• Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement; JCGM 100:2008 (with further supplements);
• ISO/IEC Guide 99:2010. Vocabular internaţional de metrologie. Concepte fundamentale şi generale şi termeni asociaţi (VIM);
• EN ISO/IEC 17025. Cerinţe pentru competenţa laboratoarelor de încercare şi etalonare;
• EN ISO/IEC 10012. Sisteme de management al măsurarii. Cerinţe pentru procese şi echipamente de măsură;
• PISO 5725. Exactitatea (justeţea şi fidelitatea) metodelor de măsurare şi a rezultatelor măsurărilor;
• EN 13486. Termometre pentru măsurarea temperaturii aerului şi produselor pentru transportul, depozitarea şi distribuţia produselor alimentare refrigerate, congelate, îngheţate şi a îngheţatei – Încercări, cerinţe, verificări;
• EN 60584. Termocupluri, standardul defineşte caracteristicile, parametrii metrologici şi accesoriile senzorilor termoelectrici;
• EN 60751. Senzori de platină pentru termometre rezistive industriale şi senzori de temperatură de platină. Standardul defineşte proprietăţile fizice, metrologice şi constantele parametrice ale senzorilor rezistivi şi din platină.

Rezumat

Eroarea limită şi rezoluţia caracterizează în mod direct aparatura de măsurare a temperaturii. Mărimea acestora depinde de metodele de măsurare, senzorii de temperatură, convertoarele şi circuitele de măsurare utilizate în termometre. Pentru determinarea exactităţii rezultatului, este necesară însă şi stabilirea valorii incertitudinii de măsurare a temperaturii.