Kalibratie en afstelling van vochtmeters ? Voor- en nadelen van verschillende methoden

Kalibratie en afstelling van vochtigheidsmeters ? Voor- en nadelen van verschillende methoden

Apparaten voor het meten van de relatieve vochtigheid kunnen op verschillende manieren gekalibreerd of afgesteld worden. Het ideale zou zijn om alle apparaten in een geaccrediteerd laboratorium volgens de hoogste normen te laten controleren en certificeren. In de praktijk moeten echter mogelijkheden worden gevonden om tijdsfactoren, kosten, technische eisen, vakkennis en bijzondere vereisten van de gebruikers in overeenstemming te brengen.

Als hulp bij het kiezen van werkwijzen en kalibratieprocedures worden hier enkele van de meest gebruikte methoden beschreven, evenals hun voor- en nadelen. Eerst moeten echter vier begrippen worden verduidelijkt die bij alle kalibratieprocessen voorkomen.

Kalibratie ? Het proces waarbij de met een meetinstrument vastgestelde waarden worden vergeleken met die van een referentie of een normaal.
Afstelling ? Het proces waarbij de weergave van een meetinstrument, dus de gemeten/ weergegeven waarde (de zogenaamde werkwaarde), zo goed mogelijk wordt gecorrigeerd naar de juiste waarde, de zogenaamde referentiewaarde.
Kalibratie-interval ? De tijdsduur tussen twee opeenvolgende kalibraties van meetinstrumenten.
Werkstandaard ? Een meetinstrument dat is gekalibreerd met behulp van een secundair of primair normaal, en vervolgens wordt gebruikt voor het kalibreren van andere meetinstrumenten.

Het woord ‘kalibratie’ wordt vaak, maar niet altijd, verkeerd geïnterpreteerd als inclusief afstelling. Om misverstanden te voorkomen, moet u niet aannemen dat een kalibratie altijd ook een afstelling inhoudt.

Veel fabrikanten worden door klanten gevraagd welke kalibratie-intervallen zij zouden aanbevelen. Dit is een redelijke aanpak, maar in de praktijk kan de prestaties van een meetinstrument na verloop van tijd afnemen, afhankelijk van het gebruik. Het ligt daarom bij de gebruiker om de kalibratie-intervallen vast te stellen. Metrologen proberen dit probleem op te lossen door het meetinstrument regelmatig te kalibreren (zonder af te stellen) en de gegevens te registreren totdat de drift in de meetwaarde de toegestane toleranties overschrijdt. Het kalibratie-interval is de tijd tussen de kalibratie op tijdstip tn en de daaropvolgende kalibratie op tijdstip tn+1. Tussen deze twee momenten bevindt het apparaat zich in de gekalibreerde, operationele staat. Dit interval wordt bewaakt door aanvullende, minder frequente kalibraties, totdat een acceptabele prestatiecurve wordt vastgesteld.

Een werkstandaard kan elk meetinstrument zijn dat wordt gebruikt voor het kalibreren van een ander meetinstrument. Nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid zijn daarbij niet doorslaggevend. De prestatiegegevens van de werkstandaard moeten alleen geschikt zijn voor het beoogde gebruik. Het is belangrijk dat deze werkstandaard regelmatig wordt gekalibreerd met behulp van een secundair of primair normaal en dat het bedrijfsgedrag zorgvuldig wordt bewaakt en gedocumenteerd.

Temperatuur ? een essentiële factor

De relatieve vochtigheid is sterk afhankelijk van de temperatuur. Om de best mogelijke kalibratieresultaten te behalen, moeten alle faciliteiten die voor de kalibratie worden gebruikt, een gelijkmatige temperatuur hebben. Dit betekent dat de kalibratie-omgeving een stabiele temperatuur moet hebben, en dat het werkstandaard en het te kalibreren apparaat dezelfde temperatuur moeten hebben. Als deze voorwaarden niet worden voldaan, kunnen temperatuurverschillen leiden tot fouten bij de kalibratie. In de praktijk betekent dit: draagbare werkstandaarden moeten zich kunnen aanpassen aan de omgevingstemperatuur ter plaatse. Dit geldt vooral wanneer een normaal dat bij kamertemperatuur is opgeslagen, wordt gebruikt in een proces of omgeving waar hogere of lagere temperaturen dan kamertemperatuur voorkomen.

In situ kalibratie op één punt

Bij deze methode wordt een werkstandaard gebruikt om een stationair werkingsmeetinstrument te kalibreren, zonder het uit bedrijf te nemen. Bijvoorbeeld, een technicus kan met behulp van een draagbaar meetinstrument een aan de muur gemonteerde meetwaardegever controleren. Het belangrijkste voordeel is dat de procedure snel en eenvoudig kan worden uitgevoerd. Er zijn geen uitvaltijden voor het meetinstrument en er zijn geen extra arbeidskrachten nodig voor demontage. Een nadeel is echter het ontbreken van een tweede kalibratiepunt om het correcte dynamische gedrag van het apparaat aan te tonen.

Als de omgevingsomstandigheden slechts geringe schommelingen vertonen, kan het voldoende zijn om de meetsensor licht te laten aanblazen en zo de reactie en het herstel te observeren. Als de omstandigheden echter sterker variëren, is een meerpuntskalibratie te verkiezen.

Meerpuntskalibratie in bedrijf

Two- of driepuntkalibraties kunnen ter plaatse worden uitgevoerd met behulp van vochtgeneratoren, mits de omgeving een stabiele temperatuur heeft. Geaccepteerde vochtwaarden kunnen worden bereikt met verschillende faciliteiten. Bijvoorbeeld, verzadigde zoutbaden vormen een kosteneffectieve oplossing en zijn gemakkelijk te transporteren.

Het moet echter voldoende tijd worden ingepland om vochtverschillen als gevolg van temperatuurverschillen tot een minimum te beperken. Omdat zoutbaden als niet-omkeerbaar worden beschouwd, moet de terugvoerbaarheid bijvoorbeeld worden gewaarborgd door het gebruik van een geschikte werkstandaard in het zoutbad samen met het te kalibreren apparaat. Het voordeel van meerpuntskalibratie ter plaatse is dat hiermee de juiste werking van een werkingsmeetinstrument over het bepaalde inzetgebied kan worden gegarandeerd. Helaas zijn deze kalibraties moeilijker uit te voeren dan eenvoudige in situ kalibraties op één punt. Technici hebben hiervoor uitgebreidere uitrusting nodig, en het meetinstrument moet offline werken. Het proces kan gemakkelijk een uur duren, soms langer. Bovendien zijn de omstandigheden ter plaatse vaak niet optimaal, waardoor het moeilijk is om een hoge mate van nauwkeurigheid te bereiken.

Kalibratie in het eigen bedrijfslaboratorium

Sommige bedrijven beschikken over eigen metrologische laboratoria met de bijbehorende capaciteit voor meetmiddelen en kalibraties. Dergelijke laboratoria vindt men vooral bij bedrijven die een groot aantal meetinstrumenten moeten onderhouden en/of metingen uitvoeren in kritieke gebieden. Kalibraties in eigen laboratoria bieden veel voordelen. De mogelijkheden van het laboratorium kunnen worden aangepast aan de eisen van het bedrijf. In sommige gevallen wordt de volledige verantwoordelijkheid voor de prestaties van de meetinstrumenten daarmee weggenomen bij de gebruikers. Metrologen kunnen kalibratie-intervallen bepalen, en opgeleide technici voeren hun werkzaamheden uit op het hoogste niveau in een gecontroleerde omgeving. Dit zorgt voor een snelle doorlooptijd en een persoonlijke klantenservice bij speciale eisen. In grotere bedrijven kunnen deze voordelen echter worden beperkt doordat de kalibratie-inrichting niet in de buurt van de werkingsmeetinstrumenten staat.

Commerciële kalibrielaboratoria

Er bestaan winstgerichte instellingen die kalibratiediensten aanbieden. In de meeste gevallen worden de meetinstrumenten uit bedrijf genomen en naar het laboratorium gestuurd voor kalibratie. Sommige commerciële laboratoria bieden medewerkers voor het in- en uitbouwen van meetinstrumenten. Ook wordt door sommige een on-site kalibratie aangeboden in mobiele laboratoria. Commerciële laboratoria zijn vooral geschikt voor bedrijven die slechts een klein aantal apparaten hoeven te kalibreren, zodat een investering in kalibratieapparatuur niet gerechtvaardigd is. De vakbekwaamheid van de laboratoria varieert. Sommige bieden hoogwaardige kalibratiediensten die alleen nog worden overtroffen door nationale normeringsinstanties zoals het NIST. Andere commerciële aanbieders zijn bijvoorbeeld gespecialiseerd in vochtcondities die moeilijk te reproduceren zijn, zoals extreem hoge of lage vochtigheid in extreme temperatuurbereiken. Bij het zoeken naar een geschikt kalibratelaboratorium is het aan te raden te letten op een geaccrediteerd laboratorium, dat wil zeggen dat het laboratorium is gecontroleerd en gecertificeerd door een onafhankelijke instantie. Als resultaat van het certificeringsproces wordt een duidelijk afgebakend takenpakket voor het laboratorium vastgesteld. Dit takenpakket definieert alle meetgroottes, meetbereiken en onzekerheden die het laboratorium heeft. In Europa bestaan certificeringsinstanties voor de accreditatie en toezicht op kalibratielaboratoria in alle lidstaten; van deze instanties worden volledige lijsten van geaccrediteerde laboratoria gepubliceerd.