Что значит точность прибора термометра

Почему врёт бесконтактный ИК термометр (пирометр)

В данной статье мы расскажем именно о медицинских ИК термометрах, т.е. о приборах, предназначенных для измерения температуры тела, а также о том, от чего зависит точность пирометров.

В Интернете можно найти много информации по этому вопросу. В большинстве случаев всё пишется людьми далёкими от ИК термометрии и ИК термометров для контроля температуры тела. Поэтому и информация даётся неполной, несистемной и чаще всего далёкой от истины.

Именно поэтому, мы как разработчики и изготовители медицинских термометров и, в частности, ИК термометров решили по возможности понятным языком рассказать, как устроен ИК термометр, чем он отличается от промышленного пирометра, что влияет на его точность измерения и как сделать так, чтобы эту точность повысить.

Для начала немножко теории.

Любое тело излучает тепловую энергию Е, пропорциональную его температуре поверхности в четвёртой степени и коэффициенту излучения к.

Научившись измерять и обратно преобразовывать эту тепловую энергию в температуру можно измерять температуру поверхности на расстоянии (дистанционно).

Рис.1.Как происходит измерение температуры поверхности пирометром

При помощи оптической системы прибора энергия излучения падает на сенсор ИК термометра (Рис.2).

Рис.2.Устройство сенсора ИК термометра

У современных пирометров сенсор представляет собой миниатюрную термопару, на рабочий спай которой и направлено тепловое излучение контролируемого объекта. Вблизи холодного спая термопары располагается сенсор температуры, в качестве которого чаще применяется термосопротивление.

Электронная схема прибора по термосопротивлению измеряет температуру холодного спая термопары и добавляет к ней вторую часть пропорциональную напряжению с термопары. ИК сенсоры уже давно научились изготавливать полностью в интегральном исполнении. Есть сенсоры с цифровым выходом.

Однако все тела излучают по-разному. Для того чтобы измерить температуру поверхности какого-либо тела достаточно точно, необходимо точно знать его коэффициент изучения к.

Обычно пирометр юстируется на производстве или в метрологической лаборатории при помощи «абсолютно-чёрного тела» (АЧТ), т.е. поверхности, с коэффициентом излучения близким к 1. Затем в память прибора устанавливают реальный, усреднённый коэффициент излучения. Чаще 0,95. Есть однако модели пирометров подороже, в которых потребитель сам устанавливает коэффициент. Но какой – вот в чём вопрос. А коэффициент излучения очень сильно зависит как от материала поверхности, так и от качества обработки, наличия загрязнений, ржавчины, влаги и т.д. В табл. 1 представлены коэффициенты излучения для ряда материалов.

Табл. 1 Коэффициент излучения к для нескольких материалов

При неправильно выставленном коэффициенте излучения можно получить погрешность в десятки градусов.

Итак, какие факторы влияют на точность измерения промышленного пирометра?

Перечислим несколько основных факторов:

Какая реальная точность измерения, указывается в документации на промышленные пирометры среднего ценового диапазона? +/-1% от измеряемой величины, т.е. примерно +/-0,4 ° С при измерении температуры поверхности нагретой до +40 ° С. Давайте запомним это значение. Оно нам пригодится далее.

В чём отличия между промышленным пирометром и ИК термометром для измерения температуры тела?

Итак мы кратко рассказали вам о работе промышленного пирометра, о том, какие факторы влияют на его точность измерения. Теперь поговорим о ИК термометре для измерения температуры тела.

Табл. 2 Сравнение ИК термометра и контактного термометра

Приведём пример. Самолёт совершил посадку. Работник Роспотребнадзора, вооружённый ИК термометром, зашёл на борт и последовательно замерил температуру каждому пассажиру. Неважно, какую абсолютную величину температуры он получает. Важна разность измеренной температуры между пассажирами. Они долгое время находились в равных условиях и повышенная температура нескольких пассажиров относительно среднего измеренного значения может трактоваться как болезнь. У этих пассажиров после изоляции их от основной массы нужно будет измерить температуру точно контактным электронным термометром. Допустим, температура пассажиров оказалась равна 34,7…36,1 ° С, а у двух пассажиров: 36,6 ° С. Это означает, что у этих двух пассажиров имеется повышенная температура. Дальнейшие измерения точным контактным термометром смогут подтвердить, что их температура равна на самом деле 37…38 ° С. Сейчас, к сожалению, об этом не знают.

В табл. 3 мы кратко показали, чем отличается промышленный пирометр от ИК термометра температуры тела.

Табл. 3 Основные отличия промышленного пирометра от ИК термометра температуры тела

У ИК термометра очень узкий диапазон измерения и небольшое расстояние до поверхности измерения. У большинства ИК термометров в паспорте приводится точность измерения +/-0,2…0,3 ° С. Скажем сразу, что верить этому значению нельзя. С большой натяжкой это может быть точность измерения температуры абсолютно-чёрного тела, проводимая в лабораторных условиях при заданных параметрах окружающей среды. Это даже не точность контроля температуры поверхности кожи и уж тем более не точность измерения температуры тела.

Грустно то, что в нашей стране продаются ИК термометры, имеющие Регистрационное удостоверение Росздравнадзора, у которых в паспорте указана точность измерения температуры тела +/-0,1 ° С! Получается так, что Российская компания-дистрибьютор покупает в КНР приборы, имеющие точность +/-0,3 ° С, делает документацию на русском, где указывается точность уже +/-0,1 ° С и продаёт эти приборы. Почему так происходит? Да потому, что ИК термометры у нас в стране отнесены к медицинским термометрам, а им ГОСТом предписано иметь точность +/-0,1 ° С. Получается, что приборы подстроили под норматив.

Так какую же реальную погрешность имеют ИК термометры, спросите вы? Огромную, если не выполнять множество требований к процессу измерения. А ведь большинство граждан их не выполняет или физически не может выполнить. Поэтому прежде чем купить домой ИК термометр, хорошо подумайте. Им нужно уметь пользоваться.

Как работает ИК термометр температуры тела?

Рисунок 3. Температура тела, как функция большого количества параметров

Итак, к погрешности измерения температуры поверхности в режиме body добавляется погрешность связанная с различием у людей различных физических параметров и погрешность измерения температуры окружающей среды, а также погрешность связанная с тем, что температура прибора может быть не равна температуре окружающей среды, в которой находится испытуемый. Последнее очень важно. Прибор и человек до момента измерения должны находиться длительное время при одной и той же температуре. Теперь вам должно быть понятно, почему при измерении температуры у людей, входящих в здание, так сильно разнится температура. Ведь до входа в здание они находились в различных условиях. Кто-то пришёл, кто-то приехал на авто и т.д.

Перечислим основные правила более-менее точного измерения температуры тела ИК термометром.

Основные правила, которые необходимо соблюдать при измерении температуры медицинским пирометром:

— пирометр должен иметь температуру окр. среды (выдержан не менее 30 мин.),
— необходимо предварительно вытереть насухо лоб,
— предотвратить сквозняки, падение прямых лучей солнечного света, влияние нагревательных приборов,
— предварительно убрать со лба косметику, волосы,
— расстояние от лба: 1. 3 см,
— необходимо провести несколько измерений, чтобы исключить случайные значения.

Так может ли ИК термометр иметь точность +/-0,1 ° С при измерении температуры тела? Конечно нет. Если человек очень хорошо понимает принцип работы ИК термометра и как им пользоваться, то он может использовать его для экспресс контроля температуры тела. Но любому человеку использовать этот прибор нельзя. Может и трагедия случиться. Представьте себе картину. У маленького ребёнка горячка, родители его раздели, обдувают вентилятором и время от времени контролируют температуру ИК термометром. Что они измерят? Всё что угодно. Самая большая опасность, если они вместо 40,0 ° С измерят 37,0, успокоятся и завершат процедуры.

Источник

Как выбрать термометр

Поделиться:

Казалось бы, что тут сложного — купить термометр? Но, столкнувшись с необходимостью выбора, легко убедиться, что сложностей предостаточно. И впрямь — троекратная разница в стоимости у внешне почти одинаковых приборов кого угодно собьет с толку, и причину такого ценового «разбега» порой понять непросто. Как же выбрать термометр, в котором оптимально сочетаются цена и функциональность?

Ваша домашняя аптечка будет неполной без хорошего термометра. В аптеке вам предложат три основных типа термометров: ртутные, цифровые и инфракрасные. Рассмотрим их по очереди.

Ртутные термометры

Стоимость. «+» Они стоят сущие копейки. Их можно менять гораздо чаще, чем перчатки, но стоит ли овчинка выделки?

Точность. «+» Старые как мир, ртутные термометры имеют очень высокую точность. Измеряя температуру с помощью нехитрого прибора, вы можете быть уверены в результате. Никакие катавасии не заставят ртутный термометр соврать и выдать неверные показания.

Эргономичность. «–» Срок годности здесь неограничен. Но насколько ртутные термометры просты и надежны, настолько они и хрупки. Одно-единственное неосторожное движение, и тонкое стекло разбивается вдребезги, а на свет появляются десятки, если не сотни маленьких ртутных шариков, поражающих совершенством формы. Как много молодых, да и вполне опытных мам при виде металлической россыпи впадают в истерику и начинают звонить в СЭС, химические лаборатории и другие инстанции с просьбой срочно приехать и утилизировать страшное содержимое термометра.

Примечание. На самом деле количество ртути в термометре скромное, и отравиться им можно, лишь закусив серебристыми шариками на завтрак или обед. Но это утешение вряд ли успокаивает владельца ртутного термометра во время «разбора полетов». Тем более что полеты случаются с завидной регулярностью. Между тем на рынке множество предложений долговечных и доступных по цене термометров, которых не берут ни вода, ни огонь, ни медные трубы.

Электронные (цифровые) термометры

Стоимость. «+/–» Стоят они в десятки раз дороже ртутных.Что само по себе неудивительно.

Точность. «+» Что бы ни говорили про электронные термометры, на самом деле они более чем точны в измерениях. Откуда же берутся слухи о недостаточной точности?

Примечание. Потребители нередко жалуются, что, мол, измеряли, как и положено, до звукового сигнала, а в ответ лишь неверные показания. Но на самом деле проблема не в приборе, а в банальном несоблюдении требований инструкции.

Большинство электронных термометров измеряют температуру еще несколько минут после звукового сигнала. Производители не любят указывать этот нюанс прямо и «в лицо». Поэтому на рекламных буклетах крупными буквами красуются призывы узнать свою температуру за считаные секунды. И только в инструкциях мелким шрифтом пытливые потребители могут почерпнуть подробности, которые возвращают на землю.

Оказывается, термометры, которые громко обещающие измерять температуру за 60 секунд, делают это, согласно той же инструкции, «от 1 до 5 минут». Звуковой сигнал, который часто принимают за уведомление об окончании процесса, как правило, указывает, что измерение приближается к концу, но еще не закончено. Чтобы получить точные результаты, нужно подержать термометр подмышкой еще хотя бы пару минут, а то и больше (но это все равно быстрее, чем ртутный термометр).

Некоторые фирмы наладили выпуск термометров с сенсорными наконечниками, особая конструкция которых позволяет измерять температуру еще быстрее. По уверениям производителей, время ожидания результата составляет около 10 секунд. Но, опять-таки, в инструкциях к таким приборам есть скромная пометка, что 10 секунд могут растянуться до 2 минут.

Эргономичность. «+» В первую очередь электронные термометры очень долговечны: периодическая замена элементов питания может продлить срок службы на много лет. К примеру, мой экземпляр, давно разменявший второй десяток, до сих пор исправно измеряет температуру. И это несмотря на варварское отношение моих четверых детей, каждый из которых приложил все усилия, чтобы вывести его из строя. Производители обещают, что электронные приборы могут исправно работать как минимум два года, а некоторые модели и вовсе имеют пожизненную гарантию.

Электронные термометры могут быть еще и с гибким наконечником. Даже в подмышки намного удобнее поместить девайс, подстраивающийся под естественные изгибы тела А ведь современные электронные термометры могут работать и в других «условиях» — они измеряют температуру орально (за щекой и под языком), ректально, вагинально и в паховой области.

Модели с мягким наконечником идеально подходят для измерения температуры у новорожденных. Кроме того, в доме с маленькими детьми намного больше шансов «выжить» у влагостойкого прибора, защищенного от случайных водных процедур. Существуют и термометры для грудных младенцев, выполненные в виде соски-пустышки и замеряющие температуру орально. Однако их цена довольно высока, а вероятность, что дитя с удовольствием будет «пользоваться» измеряющей соской, напротив, невелика.

Еще одна современная технология — позолоченные наконечники. Они предназначены для людей, страдающих аллергией на никель, который обычно используется для производства термометров.

Инфракрасные (лобные/ушные) термометры

Стоимость. «–» Последние достижения измерительной техники поражают ценой, превышающей стоимость среднестатистического электронного прибора в несколько раз.

Точность. «+/–» Инфракрасные термометры обещают потратить на измерение температуры в ухе или на лбу целую секунду. Но при этом точность измерения — явно не их конек. И дело не только в недостаточной длительности приложения.

Примечание. В инструкции к применению спрятана настораживающая информация. Она гласит, что в ухе следует проводить измерения лишь спустя полчаса после еды, физической нагрузки или принятия ванны. А результаты измерений на лбу и вовсе могут быть неточными из-за влияния множества факторов.

Эргономичность. «+/–» Выглядят эти приборы, конечно, элегантно. Они могут даже использоваться как «стильные часы» или комнатный термометр. Но если принять во внимание весьма «размытые» способности прибора выполнять свою непосредственную задачу — измерять температуру тела, а не окружающей среды, то невольно задумаешься, а не заменить ли его стильным радиоприемником, например… Кстати, гарантийный период инфракрасного прибора длится всего лишь год.

Поэтому, взвешивая все за и против ртутных, электронных и инфракрасных термометров, подавляющее число покупателей (и я в том числе) вливаются в ряды обладателей электронных приборов. И закрывают тему покупки нового термометра на годы вперед.

Товары по теме: [product](термометр цифровой), [product](термометр инфракрас)ный

Источник

Что значит точность прибора термометра

ТЕРМОМЕТРЫ ЖИДКОСТНЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ

Общие технические требования. Методы испытаний

Liquid-in-glass thermometers. General technical requirements. Methods of tests

Дата введения 1991-01-01

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 30.03.90 N 691

2. В стандарт введены международные стандарты ИСО 386-77*, ИСО 1770-81*, ИСО 1771-81*

3. ВЗАМЕН ГОСТ 4.320-85 в части жидкостных термометров и ГОСТ 27544-87

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначения НТД, на который дана ссылка

Обозначения НТД, на который дана ссылка

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2007 г.

Стандарт не распространяется на максимальные, минимальные, метастатические, метеорологические, электроконтактные и прецизионные термометры с равноделенной шкалой.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1.2. Термометры различают по конструктивному исполнению:

1.3. Термометры в зависимости от условий эксплуатации следует изготовлять следующих исполнений:

1.4. Номенклатура основных показателей качества термометров приведена в приложении 1.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2.1.1. Термометры следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по стандартам или техническим условиям на термометры конкретного типа.

2.1.2. Термометры должны быть градуированы в градусах Цельсия, (°С) по Международной практической температурной шкале в соответствии с требованиями ГОСТ 8.157.

Если возникает необходимость применения термометров полного погружения в условиях частичного погружения или термометров частичного погружения в условиях полного погружения, то следует вносить поправку на температуру столбика жидкости, которая будет отличаться от температуры, установленной для того или другого вида погружения. Определение поправки к показанию термометра приведено в приложении 2. Коэффициенты видимого теплового расширения термометрических жидкостей приведены в приложении 3.

Градуировку термометров частичного погружения следует проводить в помещении при температуре окружающего воздуха (20±5)°С.

2.1.3. В стандартах или технических условиях на термометры конкретного типа необходимо устанавливать требования к стеклу и его обработке, чтобы готовое изделие удовлетворяло следующим требованиям.

2.1.3.1. Напряжение стекла, капиллярной трубки и, при необходимости, защитной оболочки должно быть сведено до уровня, который обеспечит сохранность изделия при термическом или механическом воздействии.

2.1.3.2. Стекло резервуара должно быть стабилизировано термической обработкой так, чтобы точность показаний термометра соответствовала требованиям п.2.1.4. Искусственному старению должны быть подвергнуты резервуары термометров для измерения температуры свыше 200°С и термометров с ценой деления 0,1 и 0,2°С.

2.1.3.3. На резервуаре и оболочке термометра не допускаются царапины, камни, пузыри и другие дефекты, влияющие на прочность термометров или мешающие отсчету температуры по шкале.

Предел допускаемой погрешности термометров, предназначенных для учебных целей, устанавливают в технических условиях.

2.1.5. Смачивающая жидкость не должна менять агрегатного состояния во всем диапазоне измерения температур, химически взаимодействовать со стеклом, мутнеть или давать осадок, содержать механические включения; жидкость должна иметь в капиллярной трубке правильно вогнутый мениск.

2.1.6. Движение жидкости в капиллярной трубке должно быть плавным, без скачков и торможений; жидкость при движении не должна разрываться на несоединимые части и оставлять следы на стенках капиллярной трубки.

2.1.7. Мениск жидкости должен быть отчетливо виден на фоне шкалы термометра.

Допускается подкрашивать смачивающую жидкость красителем, устойчивым к влиянию света и температуры в условиях эксплуатации, или наносить на шкальную пластину краской, контрастной по цвету, полосу за капиллярной трубкой шириной не менее 1,5 мм.

Диапазон измеряемых температур

Предел допускаемой погрешности технических термометров при цене деления шкалы и классе точности

Источник

Действительно ли врут электронные термометры?

Сейчас в аптеках предлагается огромный ассортимент электронных термометров. Но население им не особенно верит. Покупают их больше из-за необходимости и невозможности замены. И почти каждая семья имеет на всякий случай старый добрый ртутный градусник, которому верит безоговорочно и с которым сравнивает показания электронного термометра.

К сожалению, из-за непонимания причины в разности показаний ртутного градусника и электронного термометра люди делают неправильные выводы, которые могут привести к печальным последствиям. В Интернете есть множество публикаций, в которых люди далёкие от теории измерений дают просто чудовищные советы и объяснения. Например такое: прибавляйте к показаниям термометра 0,6 о С и получите правильный результат.

Итак, перейдём к существу вопроса. Электронный термометр – это современный микропроцессорный прибор, в котором чувствительным элементом является чаще всего термистор, расположенный в металлическом наконечнике зонда. При нагреве зонда и металлического наконечника, нагревается термистор, его сопротивление меняется, схема термометра преобразует сопротивление в значение температуры, которое выводится на дисплей. Каждый электронный термометр при выпуске с производства проходит стадии юстировки и поверки. Т.е. оснований не верить точности измерения термометра нет. Электронные термометры – это точные приборы. Так в чём же дело? Дело в методе измерений и в правильности его применения.

Изготовители тоже виноваты в том, что люди неправильно используют их изделия и получают в результате неправильные значения. В погоне за конкурентными преимуществами изготовители рекламируют свои изделия как очень быстрые, измеряющие температуру за 1 минуту, 40 секунд и даже за 20 секунд. Других параметров, по которым можно было бы конкурировать, в электронном термометре просто нет. Запомните, время измерения, приведённое на упаковке термометра и в паспорте относится к оральному методу измерения (во рту). Почти весь мир измеряет температуру именно во рту. И это очень правильно. Но в России температуру меряли всегда аксиллярным методом (в подмышечной впадине).

Почему все думают, что в подмышечной впадине температура всегда должна быть равна 36,6 о С? Поднимите руки и подержите их так. Температура явно уменьшится. А ведь мы двигаемся, машем руками и так далее. Если мы крепко прижмём руку к туловищу, то через некоторое время, минут через 3…5 температура действительно установится на уровне 36,6 С. И если вы после этой процедуры установите термометр, то почти наверняка получите правильное значение.

Что получается на самом деле? Человек устанавливает в подмышечную впадину термометр, имеющий очень маленькую инерционность. Термометр быстро нагревается до температуры в подмышечной впадине и как только скорость изменения температуры термометра станет менее установленной производителем, звучит сигнал об окончании измерений. Но температура в подмышечной впадине к этому моменту ещё не установилась! В результате человек видит на индикаторе вместо привычных 36,6 о С температуру скажем 35,8 о С, в сердцах выкидывает электронный термометр и идёт за ртутным градусником. Запомните, время измерения в подмышечной области практически не зависит от инерционности термометра и определяется только временем нагрева этой самой области, а значит время измерения одинаково, что для ртутного градусника, что для электронного термометра и равно 5…10 минут.

Но есть электронные термометры, которые после сигнала заканчивают измерения. Такие термометры для аксиллярного метода использовать нельзя!

Есть ещё одна причина, из-за которой температура в подмышечной впадине вначале измерения уменьшается. Причина в самом термометре и особенно в металлическом наконечнике. Когда мы устанавливает термометр, металлический наконечник забирает очень много тепла на свой нагрев и температура тела вблизи него сильно охлаждается. К этому добавляется физиологический процесс защиты организма от переохлаждения, в результате которого в зоне охлаждения сужаются кровеносные сосуды и затрудняется отвод тепла от тела на нагрев термометра. В результате время набора температуры до 36,6 о С в подмышечной впадине ещё больше увеличивается. Какой отсюда вывод? Не ведитесь на рекламу о быстром измерении температуры. Лучше купите недорогой термометр и им правильно измеряйте температуру. Прижмите руку к туловищу на время примерно 5 мин., установите термометр и ещё подержите руку 1…5 минут. Полученное значение будет правильным!

Источник