Nejistota měření teploty v závislosti na chybě a rozlišení teploměru

Přesnost měření teploty je rozdíl, určený s konečnou přesností, mezi skutečnou hodnotou a naměřenou hodnotou.

Jelikož skutečná hodnota není známá, lze pouze stanovit s jistou pravděpodobností interval, ve kterém se nachází. Je tedy přesnost měření teploty určená hodnotou nejistoty jeho výsledku. Existuje řada normalizačních dokumentů, definujících požadavky a postupy při vyjadřování nejistoty. Definice a způsob výpočtu nejistoty výsledku měření je popsán mj. v dokumentu Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement; JCGM 100:2008 (with further supplements).

Mezní a celková chyba

V souladu s doporučeními výše uvedeného dokumentu je pojem chyby a nejistoty používaný pouze a výlučně k popisu přesnosti měřicího zařízení.

V případě každého teploměru je přesnost spojena s mezní chybou, uvedenou v technické dokumentaci:

relativní mezní chyba teploměru se vyjadřuje jako procentuální údaj, např. δT = ±1%,
absolutní mezní chyba jako rozmezí hodnot teploty, např. ΔT = ±1°C.

Celková chyba může být v závislosti na konstrukci a přesnosti teploměru:

chyba měřené hodnoty,
chyba měřicího rozsahu,
chyba měřené hodnoty a měřicího rozsahu,
chyba měřené hodnoty + přídavná chyba,
chyba měřené hodnoty + chyba rozlišení.

Rozlišení teploměru

Rozlišení je, kromě mezní chyby, klíčovým parametrem teploměrů.

Velikost rozlišení je nejmenší přírůstek údaje teploty, který je schopen změřit daný teploměr.

Například teplota 23,5 °C zobrazená na displeji digitálního teploměru je změřená s rozlišením 0,1°C. To však neznamená, že stejná je i přesnost měření. V případě teploměrů s velmi malým rozlišením se může velikost rozlišení blížit k velikosti mezní chyby teploměru. Zatímco u přesných přístrojů je velikost rozlišení vždy značně menší než velikost mezní chyby.

V praxi je chyba způsobená omezeným rozlišením teploměru složkou mezní chyby.

Nejistota měření teploty

Chyba teploměru a přesnost měření teploty jsou spolu úzce svázané, nerovnají se však číselně.

Ze znalosti celkové chyby teploměru a stanovením velikosti nejistoty měření můžeme určit přesnost měření teploty.

Na velikost nejistoty měření mají vliv všechny chyby přístrojů:

celková chyba teploměru,
celková chyba převodníku teploty,
celková chyba čidla teploty,
tolerance výroby čidla,
všechny přídavné chyby, které můžeme identifikovat a číselně vyjádřit.

Při stanovování nejistoty výsledku měření se berou do úvahy rovněž všechny její další zdroje, které lze číselně popsat, jako jsou:

rozptyl měření,
nestabilita parametrů,
přesnost numerických výpočtů,
přesnost konstant výpočtu
a další.

Směrnice týkající se přesnosti měření

K otázkám spojeným s přesností měření teploty se vztahuje následující seznam právních dokumentů, norem a standardizačních doporučení:

Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement; JCGM 100:2008 (with further supplements);
ISO/IEC Guide 99:2010. Mezinárodní metrologický slovník – Základní a všeobecné pojmy a s nimi spojené termíny (VIM);
EN ISO/IEC 17025. Všeobecné požadavky na způsobilost zkušebních a kalibračních laboratoří;
EN ISO/IEC 10012. Systémy managementu měření. Požadavky na procesy měření a měřicí vybavení;
PISO 5725. Přesnost (správnost a přesnost) měřicích metod a výsledků měření;
EN 13486. Přístroje pro záznam teploty a teploměry pro přepravu, skladování a distribuci chlazených, zmrazených, hluboko zmrazených/rychle zmrazených potravin a zmrzliny – Periodické ověřování;
EN 60584. Termoelektrické články, norma definuje charakteristiky, metrologické parametry a vybavení termoelektrických čidel;
EN 60751. Průmyslové platinové odporové teploměry a platinové snímače teploty, norma definuje metrologické a fyzikální vlastnosti a parametrické konstanty odporových, platinových čidel.

Shrnutí

Mezní chyba a rozlišení bezprostředně charakterizují přístroje pro měření teploty. Jejich velikost závisí na měřicích metodách, čidlech teploty, převodnících a měřicích obvodech používaných v teploměrech. Při stanovování přesnosti výsledku je však nutné určit také velikost nejistoty měření teploty.

Katalog AXIOMET