Calibración de equipos radiométricos
Para garantizar la exactitud de medición, los radiómetros infrarrojos deben ser calibrados periódicamente. Aunque los termógrafos suelen discutir sobre la calibración, hay confusión en cuanto a su aplicación y su significado con respecto a los instrumentos radiométricos. En este artículo se analiza el arte y la ciencia de la calibración de instrumentos infrarrojos, recursos sobre calibración y el mantenimiento de registros que son trazables por estándares conocidos.
Introducción: Historia de la Calibración
Hace unos cuantos miles de años, los egipcios desarrollaron un sistema de medición trazable, hoy conocido como Metrología. En los días de los reyes y faraones, un bloque de granito medido por un faraón desde el antebrazo hasta la punta de su dedo índice, más el ancho de la palma, se convirtió en referencia para la longitud (The Royal Egyptian Cubit). Arquitectos, artesanos e ingenieros constructores de pirámides, tumbas y templos usaron desde entonces esta referencia. El resultado de esta medida y la trazabilidad del The Royal Egyptian Cubit es todavía hoy, una de las grandes maravillas de la historia. Las pirámides se construyeron con un porcentaje de error de +- 0,05%. Esto significa que por cada 125 pies, los constructores Egipcios fallaron en !menos de una pulgada! Se podría observar que, si los titulares de la The Royal Egyptian Cubit no llevasen su copia semanal para comparar con el maestro, ¡la falta sería pena de muerte! (Si está interesado en esta historia y dar crédito, por favor, visite: http://www.ncsli.org/misc/cubit.cfm (En inglés)).
¿Qué es la calibración de un instrumento y para qué sirve?
La Calibración de un instrumento es el acto de comparar las unidades fundamentales de medida del instrumento con otro instrumento. Esta comparación de instrumentos es capaz de dar una lectura más precisa del mismo estímulo medido y que ha sido comparado con un instrumento más preciso. Esta cadena cada vez más estricta de comparaciones está sujeta a organismos nacionales o internacionales. En los EE.UU., este organismo sería el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST).
El NIST utiliza los fenómenos naturales de la física para establecer las unidades de medida. La medición de la temperatura incorpora el uso de la norma 100 ohmios .0385 Detectores de Resistencia de Platino "Platinum Resistance Detectors" (SPRTD o SRTD), en relación con el punto de congelación de ciertos metales o el triple punto de agua (fenómeno de la naturaleza que pocos elementos o compuestos comparten, el punto de temperatura/presión en el que el agua destilada es sólida / líquida o gaseosa). Para las mediciones de energía radiante, un apéndice ambiental se añadirá al detector de temperatura de contacto incorporado en un casi perfecto radiador de materiales. Estas fuentes se refieren a las normas primarias. Una norma primaria se considera como la medida exacta que usted va a obtener.
Cuando las precisiones son combinadas para formar un total de incertidumbre para su instrumento, el resultado se utiliza para medir un estímulo con un grado de certidumbre en su medición. Esto le proporciona la oportunidad de obtener un punto de medición capaz de ser repetido (cuando se toma en condiciones similares) en otro momento y en cualquier lugar del planeta. Esto establece, además, una base para el esperado acontecimiento, por ejemplo, los cubitos de hielo comenzarán a descongelarse aproximadamente a 32 grados F por encima de los 0m. a nivel del mar.
Cuando se habla de calibración de cualquier instrumento, los términos exactitud, tolerancia e incertidumbre son a menudo intercambiables y similares. Pero no lo son. Estos términos pueden explicarse detalladamente o simplemente decir que son temas en sí mismos. Para el propósito de esta presentación, la exactitud es una declaración de los posibles límites de error para un determinado parámetro de un instrumento en condiciones específicas. El total de errores sólo para ese instrumento sería la tolerancia del instrumento. La mayoría de los instrumentos de medida tendrán varios errores que pueda afectar a las mediciones mostradas. Cuando se combinan estos errores, primero con errores del mismo instrumento (los relacionados directamente con un instrumento, la tolerancia), y luego con los errores totales de los instrumentos adicionales utilizados conjuntamente con un valor visualizado (es decir, un instrumento de bucle), el resultado es una incertidumbre total de lectura.
Quizás un ejemplo podría aclararlo: La presión de aire recomendada para una marca de neumáticos en un modelo de vehículo. Un boletín informa a los usuarios de la presión anterior y de la presión recomendada. Pero, ¿cómo garantizar al usuario que la presión que se lee en otro continente con un instrumento diferente, es correcta? La respuesta es una ciencia conocida como Metrología; que son los sistemas de registro y calibración necesarios para ofrecer garantías de una trazabilidad exacta de un instrumento (para NIST u otra organización).
Otro ejemplo podría ser la silla en la que está Ud. sentado. Es probable que las piezas utilizadas para construir y tapizar o manufacturar la silla, se fabricasen en más de un sitio. ¿Cómo es que encajan tan bien las piezas, la pintura o el cromado, o la impresión del embalaje es tan uniforme? y seguro que ha pasado por un buen número de contenedores y máquinas. La respuesta está en repetidas mediciones exactas de instrumentos de intercambio de la misma cadena de medir la precisión.
Ahora bien, ¿por qué calibrar su radiometría? La respuesta a esta pregunta radica en su uso del equipo:
Si usted:
- A. Usa temperaturas específicas relacionadas con IR
- B. Usa temperaturas relacionadas Delta IR
- C. Usa imágenes con sus correspondientes matices que implican temperaturas de la imagen visualizada
- D. Usa comparativas IR a otros datos relacionados con la instrumentación
Usted seguramente sea un termógrafo.
Si usted es termógrafo, tendrá mayor información térmica relacionada correctamente que sólo puede ser realizada con instrumentos calibrados. Los instrumentos NO-Calibrados, a veces son lo suficientemente buenos para proporcionar una indicación de que podría ser un objeto caliente o frío. El hecho es que se no se puede demostrar.
Analizar sus resultados es la razón fundamental para calibrar. Si el instrumento está calibrado y el cliente (o su abogado) se pregunta: "¿Está el objeto en cuestión tan caliente o frío como usted afirma?" La respuesta sencilla es sí. La respuesta compleja incluiría un grado de tolerancia.
La exactitud de las cámaras y la calibración estándar
En la declaración básica de la exactitud para sus imágenes no se incluirán (por norma general) las imprecisiones de su equipo. Se suele decir que la temperatura será visita +- algunos valores (a menudo 2% de la escala máxima de lectura), hasta un conjunto de temperatura y algunos valores más por encima de esta temperatura. La exactitud de la calibración del instrumento debe ser de al menos 1 / 3 a 1 / 4 de su instrumento de precisión (es decir, un 2% por instrumento, una norma debe ser del 0,67 al 0,5% de plena escala de lectura). Como ejemplo, considere la posibilidad de:
Una cámara de precisión es de +- 2 ° C a 100 ° C o +- 2% de la lectura. Con este valor declarado, en decir, 250 grados C, su instrumento puede leer actualmente de 245 a 255 grados C (+- 5 grados C).
Cuando se trata de la temperatura radiante, este tipo de exactitud (es decir, 0,5%) es difícil de obtener. La razón es que la Emisividad (E), Reflectividad (R) y Transmisión (T) tienden a inducir errores iguales o superiores al 2% del valor mostrado. Por esta razón, las normas primarias de energía radiante se suelen realizar en laboratorio. Estas normas tienen por objeto reducir en gran medida los errores ERT. R y T en estas normas será insignificante y E será 0,995 y como máximo, en la mayoría de los casos. Estas normas se fijan en sí mismas (por lo general) +- 1 a 2% o menos de la lectura o máximo de la escala. Es importante señalar que estas normas a menudo derivan su valor de la temperatura y la refrigeración de control de termometría incorporada y, debido a esto, puede ser calibrada a una mayor tolerancia, de ser necesario.
Certificación de Calibración
La Certificación de la calibración se destina a la calidad y a proporcionar un instrumento jurídico para un fabricante, usuario o cliente para garantizar los valores de una realidad física. En su forma más simple, la certificación es un documento destinado a ser trazable, para: La exactitud repetible en las declaraciones, la identidad de instrumentación, los titulares de instrumentación y los ejecutantes de la calibración
Calibración estándar para las Cámaras de infrarrojos / Termográficas
Si envía su equipo de camaras termograficas infrarrojas a calibrar, hay probabilidades de que el cuerpo negro se use y el rango de costos utilizados, entre aproximadamente $ 500,00 los nuevos, hasta $ 1500,00 o más, más el costo de los certificados de trazabilidad. Entonces, ¿cómo se puede calibrar un instrumento en casa o la oficina, por ejemplo, a un menor costo?
Una de las técnicas más comunes es congelar agua destilada o simplemente llevarla a ebullición, y observar la temperatura de la nave con su radiometría. Para ello se requiere:
- Garantía de que su nave es lo suficientemente grande como para asegurar que el tamaño de su radiometría es inferior a la superficie observada.
- Que la nave de superficie observada por su radiometría es plana y perpendicular al plano del observador.
- Que se puede determinar razonablemente que la nave de superficie S y en el ejercicio de sus competencias de nivel II.
- Que la iluminación y otras fuentes de calor impactan mínimamente (RT).
- Que use contacto trazable termométrico para garantizar la espera de lectura
Notas:
- Mantenga sus registros como cuando hace el mantenimiento de los informes para sus clientes. Tendrá que ejercitar la repitibilidad entre la obtención de lecturas anuales, a fin de examinar el dónde, cuándo y cómo desempeñar la calibración.
¿Con qué frecuencia se debe calibrar o validar un instrumento?
Normalmente, los instrumentos IR (Infrarrojos) son calibrados o verificados anualmente. Un simple y único punto de validación de su radiometría, a menudo se realiza antes de realizar una exploración. La validación es un concepto para garantizar, y normalmente no requiere tanto tiempo como en la calibración.
El Costo de Calibrar
Calibrar radiometría mediante terceros, como un laboratorio de calibraciones o el fabricante del laboratorio de calibración, es costoso. Los fabricantes suelen ser la única fuente de corrección de radiometría. Esto se debe a la utilización de software propietario en la radiometría. Las calibraciones de los laboratorios que no son del fabricante sólo serán capaces de proporcionar pruebas de que su trazabilidad radiométrica está dentro del fabricante o sus especificaciones.
Si tiene intención de gastar más dinero para obtener su propio cuerpo negro (altamente recomendable si usa Termografía de Nivel II), algunas fuentes han sido enumeradas al final de este artículo.
Una descripción más completa de la trazabilidad y una excelente fuente de los términos clave en la calibración son proporcionados por el NIST en:
http://ts.nist.gov/traceability/
http://ts.nist.gov/traceability/suppl_matls_for_nist_policy_rev. HTM
Referencias
- 1. Amperis - Instrumentos de medida - Cámaras Termográficas
- 2. Web del Instituto Nacional de Estandares y Tecnología de EEUU (Inglés): http://www.nist.gov
- 3. ANSI/NCSL Z540-2-1997 American National Standard for Expressing Uncertainty, US Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement
- 4. Infraspection Institute’s Level II Certified Infrared Thermographer Reference Manual
