Svenska (SE) English (UK)

Allmänt om temperaturmätning

Att mäta temperatur korrekt är faktiskt svårare än man kan tro. Alla har väl någon gång upplevt att olika termometrar inte visar exakt samma värde. Det kan givetvis bero på mätnoggrannheten hos termometern, men det kan också bero på hur temperaturgivaren placeras. Vi ska här försöka reda ut begreppen.

Vad är temperatur?
Temperatur är egentligen ett mått på hur mycket energi en kropp innehåller. Fysikaliskt är det ett mått på hur snabbt atomerna i ämnet rör sig, ju varmare desto snabbare rör sig atomerna. Temperatur är med andra ord ett mått på atomernas rörelseenergi. Om det blir tillräckligt kallt så avstannar atomernas rörelse så småningom helt, det är det som kallas den absoluta nollpunkten (-273,15°C).

Värmeutbyte
Naturen strävar efter att utjämna temperaturskillnader mellan två kroppar (ämnen) som kommer i kontakt med varandra. Värme överförs alltid från en varm kropp till en kallare.
Detta märker man t ex då man öppnar luckan till en ugn och värmen strömmar mot en. På samma sätt strömmar värmen in en öppnad frys (även om vi upplever det som att kylan strömmar ut, men det beror på att vi känner värmen försvinna från oss).
Utbytet kan ske på ett eller flera av följande sätt:

  • Ledning, t ex värmeledning i en metallstav
  • Konvektion, t ex självcirkulation i gaser och vätskor
  • Strålning

Värmeledare och isolatorer
Olika ämnen leder värme olika bra. Exempel på bra värmeledare är metaller. Givetvis leder olika sorters metaller värme olika bra. Ni känner säker till att en silversked snabbt blir så varm att man inte kan hålla i den då den doppas i varmt vatten. Motsvarande sked av rostfritt stål blir inte varm lika snabbt och en plastsked värms knappast upp alls. Silver är alltså en mycket bättre värmeledare än stål, som i sin tur leder värme mycket bättre än plast. Plast är generellt en dålig värmeledare och kallas därför isolator. En mycket bra isolator är stillastående luft, det är därför vi vämeisolerar med t ex Frigolit (plast som innehåller mycket luftbubblor).
Vätskor, t ex vatten leder värme bättre än luft.

Mäta med temperaturgivare
Temperaturmätare mäter alltid givarens temperatur!
En bra temperaturgivare måste alltså så snabbt som möjligt anta samma temperatur som det man vill mäta temperaturen på. Här kommer då en massa faktorer in:

  • Givarens massa.
  • Värmeledningsförmågan i givarens känselkropp.
  • Värmeledningsförmågan i mätobjektet.
  • Kontaktytan mellan givare och mätobjekt (värmeledningen mellan dessa).
  • Ev. konvektion i mätobjektet, d v s hur värmen varierar och rör sig inom objektet.

De tre första punkterna kan den som mäter inte påverka, de beror på givarens konstruktion respektive vilken sorts föremål vi mäter på. En snabb givare ska givetvis ha så liten massa som möjligt.
Däremot kan man sträva efter att förbättra kontaktytan mellan mätobjekt och givare. Om man t ex ska mäta på en förpackning med frysvara, ska givarens känselkropp placeras så att den om möjligt kommer i direkt kontakt med varan. Kommer det luft mellan givaren och varan (gäller även ev. luft i förpackningen) så försämras värmeledningen eftersom luften isolerar. Man får då antingen ett mätfel eller så tar det längre tid innan rätt temperatur visas!
Man kan också förbättra konvektionen genom att t ex vispa runt vätskan om vi mäter i sådan, alternativt vifta med givaren i luften.
Glöm inte heller att fuktiga ytor leder värmen bättre än torra!

IR-mätning
Mätning med IR-sensorer (s k Pyrometer) har blivit populärt, framförallt för att avläsningen går sekundsnabbt. Men tekniken ger en stor osäkerhet i mätresultatet, vilket vi ska förklara här:
En pyrometer mäter hur mycket värmestrålning en kropp avger och därmed dess temperatur. I teorin är denna teknik optimal, eftersom den är beröringsfri och därför verkligen mäter temperaturen på föremålet och inte i givaren. Således inga problem med att givaren transporterar värme till eller från mätobjektet.
Men i verkligheten fungerar det inte så bra!! IR-sensorn mäter all värmestrålning som kommer från en viss riktning (förhoppningsvis då endast från mätobjektet). Denna värmestrålning har tre olika ursprung:

  • Emitterad, värmestrålningen från själva mätobjektet.
  • Reflekterad, värmestrålning från omgivande föremål som reflekteras av mätobjektets yta.
  • Transmitterad, värmestrålning från bakomliggande föremål som går igenom objektet (endast i vissa fall).

Pyrometern mäter summan av alla dessa tre, men det är bara den emitterade strålningen som vi önskar mäta. Ett vanligt problem är att kroppsvärmen på den som mäter reflekteras i mätobjektet och därmed höjer den avlästa temperaturen. En annan faktor som påverkar är mätobjektets yta. Matta ytor strålar annorlunda jämfört med blanka, likaså strålar mörka ytor annorlunda jämfört med ljusa. Det säger sig självt att osäkerheten då man ska mäta på olika sorters mer eller mindre färgglada förpackningar blir väldigt stor! Då har vi ännu inte tagit upp att även instrumentets egen temperatur påverkar resultatet!
Alla dessa inverkande faktorer kan tillsammans ge ett mätfel på 4–5°C!
Vi talar alltså om avvikelser som är så stora att man lika gärna kan uppskatta temperaturen genom att känna efter med fingrarna!

Med tanke på vad som sagts ovan, verkar det som att IR-tekniken är fullständigt omöjlig att använda och det är delvis sant. Denna teknik kräver mycket stor kunskap av den som mäter!
När kan man då använda IR-tekniken?

  • Då man vill jämföra temperaturen på olika delar av samma sorts yta, t ex på väggarna i en kyl. Dock kan man inte jämföra värden mellan väggytan och en förpackad vara, för de har olika sorts ytor.
  • Instrumentet fast monterat vid ett löpande band där man vill kontrollera temperaturen på varor som passerar förbi, där man då mäter på samma sorts yta och där de omgivande strålningskällorna är desamma. I detta fall kan man justera instrumentet så att det visar rätt temperatur jämfört med en referenstermometer.

När det gäller temperaturkontroll i livsmedel, rekommenderar Livsmedelsverket att man inte ska använda IR-mätare med följande motivering:
"Svårigheten är att mätvärdet påverkas av förhållanden som kan vara svåra att överblicka, t ex typ av förpackningsmaterial eller omgivande ytors temperatur."

Mätnoggrannhet
Moderna termometrar är oftast digitala, d v s de visar temperaturen som siffror på en display. De flesta instrument visar värdet med en upplösning på 0,1°. Detta har emellertid ingenting att göra med instrumentets verkliga noggrannhet. Det kan i själva verket visa fel på flera grader, jämfört med ett kalibrerat referens-instrument. Det är viktigt att komma ihåg detta faktum!

Tillverkaren av instrumentet brukar ange dess noggrannhet inom ett specificerat mätområde, t ex noggrannhet ±0,5°C mellan -30°C och +70°C. En noggrannhet på ±1,0°C innebär att avläst värde avviker som mest ±1,0 grad från verkligt värde. Ett avläst värde på 4,6°C anger då att den verkliga temperaturen ligger någonstans mellan 3,6°C och 5,6°C. (Det verkliga värdet kan fastställas med ett referensinstrument med betydligt bättre noggrannhet, t ex ±0,1°C).

Kalibrering
För att veta hur mycket fel ett instrument visar måste det kalibreras. Det innebär att dess avlästa värde jämförs mot ett referensinstrument, som i sin tur är spårbart kalibrerat mot de nationella normalerna för temperatur. Med andra ord kan kalibrering översättas med jämförelse. Vid en kalibrering ska avvikelserna dokumenteras, antingen som ett kalibreringscertifikat eller ett kalibreringsbevis. Det senare kan endast utfärdas av ett ackrediterat temperaturlaboratorium (som i Sverige godkänns av Swedac), medan ett certifikat kan utfärdas av t ex instrumenttillverkaren.

Eltex of Sweden AB

Post:    Box 24
SE-283 21  OSBY
Street: Södra Portgatan 19 
SE-283 50  OSBY
Sweden
Phone:+46 479 53 63 00
Fax:    +46 479 53 63 99
Email: info@eltex.se

For inquiries in USA, Canada & Mexico

Eltex U.S., Inc.
13031 E. Wade Hampton Blvd.
Greer, SC 29651, USA
Phone: +1 864 879 2131
Fax: +1 864 879 3734
Email: sales@eltexus.com

Other countries

For contact details of a
reseller in your country,
click on CONTACT in top toolbar.

Click the flag to visit our Chinese site.
china_flag


Webmaster