Název etalonu: Státní etalon teploty pro bezkontaktní měření
Označení: ECM 320-2/15-058
Pracoviště: odd. 1012 ČMI OI Praha
Garant: Ing. Lenka Kňazovická, Ph.D.
| Rozsah | Nejistota (k = 2) |
Realizace černého tělesa pro teploty blízké okolí | (-30 až 30) °C | 0,3 °C |
Realizace pevného bodu In | 156,6 °C | 0,2 °C |
Realizace pevného bodu Sn | 231,9 °C | 0,2 °C |
Realizace pevného bodu Al | 660,3 °C | 0,1 °C |
Realizace pevného bodu Cu | 1084,6 °C | 0,2 °C |
Bezkontaktní měření teploty se stává oblíbeným způsobem měření teploty v praxi pro jeho zdánlivou jednoduchost. Teploměry, které se pro tyto účely používají, pracují na jiných principech, než teploměry kontaktní, tudíž bylo nutné zabezpečit návaznost tohoto typu měřidel na primární etalon. Každé těleso, jehož teplota je vyšší než 0 K vyzařuje elektromagnetické záření. Velikost záření je úměrná teplotě objektu, a bezdotykové teploměry detekují právě tohle záření. Teplotní rozsah, ve kterém je možné tento typ teploměrů použít je omezen typem použitého detektoru.
Připravovaný státní etalon pro zajištění bezkontaktního měření teploty, který vzniká na pracovišti OI Praha, se začal formovat kolem roku 2008. Je tvořen komerčně dostupnými zařízeními, většinou od firmy ISOTECH, které byly vybrány na základě zkušeností z dalších národních laboratoří ale také zařízeními, které byly vyvinuty přímo na pracovišti ČMI OI Praha.
Teplota je definována pomocí teplotní stupnice ITS-90, jejímž základem jsou pevné body. Pevný bod je možné si představit jako uzavřený systém naplněný vysoce čistým kovem. Při realizaci pevného bodu – tj. tání ztuhlého nebo tuhnutí roztaveného kovu jsou v systému vytvořeny termodynamické podmínky, které zabezpečují stálou teplotu realizace pevného bodu po dobu trvání výše zmíněných přeměn. Pro radiační termometrii je v současné době teplotní stupnice definována pomocí pevného bodu stříbra (961,78 °C). Jelikož ale tento pevný bod je z důvodu ceny čistého stříbra drahý, je možné ho nahradit levnějším, ale stejně efektivním pevným bodem mědi (1084,6 °C), který je součástí státního etalonu ČMI. Bezkontaktní teploměry se ovšem používají pro měření teplot v širokém rozsahu teplot, větším než v případě kontaktního měření teploty, a proto pro zachování náležité přesnosti měření je existence pouze jednoho bodu zcela nedostatečná. Proto existují doplňkové body, které pokrývají teplotní rozsahy kolem dvou výše zmíněných bodů. Součástí etátního etalony tedy budou další tři pevné body, kterými laboratoř pokryje teplotní rozsah (0 až 1100) °C. Jsou němi pevný bod india (156,5 °C), cínu (231,9 °C) a hliníku (660,3 °C). Součástí státního etalonu budou také pece s vodní a sodíkovou tepelnou trubicí, které slouží k realizaci pevných bodů.
Pro pokrytí teplotního rozsahu blízkého teplotám kolem 0 °C bude do státního etalonu zařazeno zařízení, které bylo vytvořeno na základě vlastního designu laboratoře. Jedná se o válcovitou kavitu, která je omýváná proudícím médiem, vytemperovaným na požadovanou teplotu. Teplota kavity je měřena na pěti místech podél kavity pomocí odporových teploměrů, a tyto teploměry, navazovány kontaktním způsobem, budou také součástí připravovaného státního etalonu. Vlastní návrh zařízení umožnil, aby zařízení kromě práce při atmosférických podmínkách mohlo také pracovat v režimu, kdy je kavita „vyplněna“ vakuem, a tudíž jsou minimalizovány externí vlivy, např. tvorba námrazy na stěnách kavity při měření podnulových teplot.
Přenos hodnot definovaných pomocí mezinárodní teplotní stupnice na další referenční zařízení je prováděn pomocí interpolačních zařízení – etalonových infračervených teploměrů. Teploměr LP5 byl laboratoří zakoupen v roce 2012, a pracuje při vlnové délce 1,569 μm. Koncem toho samého roku již proběhlo dvoustranné mezinárodní porovnání se španělským národním institutem CEM, na základě kterého bude v roce 2014 podaná žádost o získání CMC.
Výše zmíněný teploměr nepokrývá spodní rozsah teplot, a proto pro zajištění návaznosti v oblasti teplot vyšších než -30 °C je používám infračervený teploměr Heitronics, který je pravidelně kalibrován v pevných bodech a pracuje při dvou vlnových délkách – se spektrálním rozsahem (8 až 14) μm a 3,9 μm.
