Pontosság nehezített körülmények között

A tisztaszobákban különleges körülmények uralkodnak.

A Vaisala HUMICAP-érzékelő szerkezete.

Matthias Lorenzen, Üzletfejlesztési igazgató, EMEA, Vaisala.

A megfelelő mérőeszközök kiválasztása rendkívül fontos a legjobb mérési eredmények eléréséhez. Külön kihívást jelent a nedvességmérés, amelyet tisztaterekben és klímakamrákban végeznek. Az ilyen kritikus környezetekben magas színvonalú mérési eljárásokra van szükség, hiszen például a páratartalom vagy hőmérséklet jelentős hatással van a termékek minőségére és termelékenységére a gyártás során. Nem utolsósorban ezért szigorú irányelvek vonatkoznak ezek irányítására és nyilvántartására. Annak érdekében, hogy folyamatos működést tudjanak fenntartani meghatározott specifikációk mellett, a mérőeszközöknek folyamatosan magas pontosságot kell garantálniuk – még nehezített körülmények között is.

A megfelelő nedvességmérő eszközök kiválasztása tisztaterekhez és klímakamrákhoz alapos mérlegelést igényel. Az általános megoldások „kész” formában szinte nem léteznek, mivel ezek a környezetek különböző alkalmazásokat és feltételeket foglalnak magukban. A félvezető- és elektronikai iparban, ahol a gyártási ciklusok folyamatosan rövidülnek, egyre fontosabbá válik a nedvesség vagy harmatpont figyelemmel kísérése a gyártási folyamat során. A gyártóhelyek mini-környezetében egyre gyakrabban van szükség magas pontosságú mérőrendszerekre, amelyek +/-1 % relatív páratartalom eltérést (rF) tudnak kezelni. A folyadékkristály- és festékkészítmények gyártásában a nedvesség figyelése mellett a szenzorok tartóssága is kiemelt szerepet kap. Különösen ilyen környezetekben gyakran fordulnak elő nem kívánt levegőszennyező anyagok, amelyek befolyásolhatják a szenzorelemeket. Klímakamrákban történő mérőeszköz kiválasztásakor többek között felmerül a kérdés, hogy a nedvességmérések folyamatosan szükségesek-e a teljes üzemi hőmérséklet-tartományban, hogy a kondenzáció bekövetkezhet-e próbafutás során, vagy hogy a kamra hosszabb időn keresztül közel 100 százalékos relatív páratartalom mellett működik-e. Az agresszív gázok vagy extrém száraz környezetek szintén kihívást jelenthetnek – nem minden mérőeszköz alkalmas ilyen körülmények között.

Itt jönnek a szakértők szerepbe

A tisztaterek és klímakamrák kemény próbát jelentenek a mérőeszközök számára, hiszen ott gyakran olyan körülmények uralkodnak, amelyek megnehezítik a pontos méréseket:

Magas páratartalom – A telített atmoszférával rendelkező környezetek problémásak a legtöbb elektromos nedvességérzékelő számára. Jobb megoldást nyújtanak a pszichrométerek, amelyek pontos értékeket szolgáltatnak. Ugyanakkor folyamatos karbantartást igényelnek, és elérik határaikat, ha alacsony páratartalom vagy extrém hőmérsékletek vannak. Optimális megoldás ilyen esetekben a kapacitív szenzorok, amelyek intelligens előmelegítő funkcióval vannak ellátva: a szenzor hőmérsékletét enyhén a környezeti hőmérséklet fölé tartják. Ez megakadályozza a párolgást vagy a jégképződést, és biztosítja a mérés folytatását kondenzáló környezetben is. A fűtött szenzorok emellett olyan hőmérséklet-páratartalom kombinációk esetén is működtethetők, ahol a pszichrométerek nem hatékonyak vagy egyáltalán nem használhatók.

Aggresszív gázok – A nedvességérzékelők általában közvetlen kapcsolatban állnak a környezetben lévő gázkeverékkel. Bizonyos alkalmazásokban különösen magas koncentrációban fordulhatnak elő agresszív vegyszerek, amelyek a nedvesség- vagy harmatpont-szenzorok általában reverzibilis gain-driftjét okozhatják. Egy egyszerű nedvességérzékelő itt gyorsan elérheti határait. Ilyen esetekben kiváló minőségű nedvességérzékelőket alkalmaznak, amelyek a szenzorpolimer kiválasztásával és az érzékelő felépítésének optimalizálásával érhetők el. Például a Vaisala HUMICAP®180R kapacitív szenzora, amely hosszú évek tapasztalatával készül saját tisztatérben. Egy másik megoldást kínál a Vaisala a „kémiai érzékelőtisztítás” módszerével: a szenzor felmelegítésével eltávolítják a driftért felelős idegen molekulákat, és helyreállítják az eredeti érzékelő tulajdonságokat.

Extrém száraz környezetek – A levegő víztartalmának méréséhez különböző szenzorokat alkalmaznak a nedvességtartománytól függően. Az általános nedvességérzékelőt általában 10 % rF felett használják. Különösen klímakamrákban azonban akár 3 % rF vagy ennél alacsonyabb nedvességtartalom is szükséges lehet. A legtöbb nedvességmérő, amely 0-100 % rF tartományra van tervezve, ilyen alacsony nedvességtartalom mellett már nem működik megbízhatóan. Ilyen esetekben harmatpont-mérőket alkalmaznak, amelyek például speciális polimer szenzor-technológiával megbízhatóan mérik a harmatpontot. Ezek a kapacitív szenzorok, amelyek ezzel a technológiával működnek, széles hőmérsékleti tartományban használhatók. A mínusz 70 és plusz 180 Celsius fok közötti tartományban nincs akadálya a működésüknek, sem fagypont, sem forráspont nem korlátozza őket.

Szintén fontos a kalibrálás

Az eszközök magas pontosságának fenntartása érdekében fontos rendszeresen precíz kalibrálásokat végezni. Alapvetően a laboratóriumi kalibrálás előnyösebb, mint a helyszíni. Egy laboratóriumban a környezeti hatások és ezáltal a befolyásoló tényezők száma jelentősen minimalizálható. A működés közbeni kalibrálás gyors és egyszerű módja az eszközök ellenőrzésének anélkül, hogy azokat a folyamatból vagy területről ki kellene venni. Hordozható univerzális mérőeszközöket használnak, amelyek grafikus formában mutatják az eredményeket vagy átadják azokat számítógépnek. Ideális esetben ezek közvetlenül összekapcsolhatók a mérőeszközökkel. Ezt a lehetőséget már a mérőeszköz kiválasztásakor figyelembe lehet venni.

A fent leírt „kemény” döntési tényezők, amelyek a felhasználásra irányulnak, segítenek a mérőeszközök kiválasztásában. Ha emellett figyelembe vesszük az ún. „puha” tényezőket is, mint például az egyszerű telepítés és karbantartás, az alacsony karbantartási igény, az egyedi igényekhez való igazítás lehetősége és a gyártói szerviz, akkor megtalálható a tökéletes felszerelés a tisztatéri és klímakamrás nedvességméréshez.

Szervizkészlet: Figyelem a kalibrálási szolgáltatások kiválasztásánál

A kalibrálásokat minden esetben hitelesített szolgáltatóknak kell elvégezniük. Ezek lehetnek gyártók, akik saját termékeikhez kínálnak kalibrálást, vagy laboratóriumok, amelyek általában mérőeszközöket kalibrálnak. Akkreditálás nélkül a szolgáltatás kompetenciája nem bizonyított. Ezért a döntés előtt mindig ellenőrizni kell a szolgáltató szakértelmét. Minden kalibrálási szolgáltató köteles igazolni a nyomon követhetőségi láncot. Legalább egy külső laboratóriumban kalibrált referencia laboratóriumi mérésnek kell lennie, amelyet a belső kalibrációhoz használnak. Emellett a szolgáltatások körét pontosan tisztázni kell a együttműködés előtt: egyes kereskedelmi szolgáltatók például csak külön kérésre tüntetik fel a mérési bizonytalanságokat a kalibrálási tanúsítványokon. Mások egyáltalán nem képesek mérési bizonytalanságokat kiszámítani.