Das Kalibrierungskurve Es ist ein Diagramm, das zwei Variablen in Beziehung setzt, um zu überprüfen, ob ein Messgerät ordnungsgemäß funktioniert. Unabhängig von der Ausrüstung beeinflussen Zeit, Verwendung und natürlicher Verschleiß die Qualität der Messung.
Aus diesem Grund ist es wichtig, die ordnungsgemäße Funktion regelmäßig zu überprüfen. Dies erfolgt durch Vergleichen der vom Gerät bereitgestellten Messungen mit denen eines als Referenz verwendeten Standardgeräts. Dieses Referenzgerät ist das genaueste.
Zum Beispiel haben wir in Abbildung 1 das Ausgangssignal eines idealen Geräts in Grün, verglichen mit der gemessenen Größe, beide sind proportional.
In derselben Grafik sind die Kurven von zwei verschiedenen Instrumenten dargestellt, die nicht kalibriert sind und sich geringfügig voneinander und vom Standard unterscheiden.
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Angenommen, wir möchten einen Dynamometer kalibrieren, mit dem Kräfte wie das Gewicht von Objekten und solche, die beim Beschleunigen eines Objekts auftreten, gemessen werden..
Um eine Feder zum Dehnen zu bringen, muss nach dem Hookeschen Gesetz eine Kraft ausgeübt werden, die proportional zur Dehnung ist.
Ein einfacher Dynamometer besteht aus einer Feder in einem Rohr, die mit einem Zeiger und einer Skala zur Anzeige der Dehnung ausgestattet ist. An einem Ende befindet sich ein Ring zum Halten des Dynamometers und am anderen ein Haken zum Aufhängen von Gewichten.
Eine Möglichkeit, den Dynamometer zu kalibrieren, besteht darin, verschiedene Gewichte aufzuhängen, deren Masse zuvor mit einer Waage (dem Referenzinstrument) bestimmt wurde, und die Dehnung oder Dehnung der Feder zu messen, die leicht sein soll..
Das Hookesche Gesetz, das im statischen Gleichgewicht auf das Feder-Masse-System angewendet wird, ergibt die folgende Gleichung, die die Länge der Feder mit der hängenden Masse in Beziehung setzt:
L = (g / k) m + Lo
Wo:
-L: Gesamtlänge der Feder
-g: Erdbeschleunigung
-k: Federkonstante
-m: Masse
-Lo: natürliche Federlänge.
Sobald Sie mehrere Punktepaare haben Länge-Masse, Sie werden dann aufgezeichnet, um die Kalibrierungskurve zu erstellen. Da die Beziehung zwischen Länge L und Masse m linear ist, ist die Kurve eine gerade Linie, wobei:
Steigung = g / k
Dies sind die Schritte, um eine Kalibrierungskurve für ein Messgerät zu erstellen.
Wählen Sie den zu verwendenden Vergleichsstandard entsprechend dem zu kalibrierenden Gerät.
Wählen Sie den entsprechenden Wertebereich aus und bestimmen Sie die optimale Anzahl der durchzuführenden Messungen. Wenn wir einen Dynamometer kalibrieren würden, müssten wir zuerst die Grenze des Gewichts bestimmen, das aufgehängt werden kann, ohne dass es dauerhaft verformt wird. In diesem Fall wäre das Instrument unbrauchbar.
Nehmen Sie zwei Messwerte vor: Einer ist der Messwert, der mit dem Standardmuster gemessen wurde, der andere ist der Messwert, der mit dem zu kalibrierenden Sensor durchgeführt wurde.
Machen Sie ein Diagramm der Messwertepaare, die im vorherigen Schritt erhalten wurden. Dies kann von Hand, auf Millimeterpapier oder mithilfe einer Tabelle erfolgen.
Die letztere Option ist vorzuziehen, da die Verfolgung von Hand zu leichten Ungenauigkeiten führen kann, während eine bessere Anpassung an die Tabelle erzielt werden kann..
Kalibrierungskurven werden auch verwendet, um eine Größe in eine andere umzuwandeln, die durch eine Eigenschaft oder ein Gesetz, die sie in Beziehung setzen, leicht zu lesen ist..
Eine Alternative zur Verwendung von Quecksilber ist der elektrische Widerstand. Der Widerstand ist eine gute thermometrische Eigenschaft, da er mit der Temperatur variiert und auch mit einem Ohmmeter oder Amperemeter leicht zu messen ist..
In diesem Fall wäre ein geeigneter Standard zur Erstellung der Kalibrierungskurve ein gutes Laborthermometer..
Sie können Temperatur-Widerstands-Paare messen und zu einem Diagramm führen, das später verwendet wird, um jeden Temperaturwert zu bestimmen, der den Widerstand kennt, sofern der Wert innerhalb des Bereichs der durchgeführten Messungen liegt.
Die folgende Kalibrierungskurve zeigt die Temperatur auf der x-Achse mit dem Standardthermometer und die Temperatur auf der vertikalen Achse mit einem Platinwiderstandsthermometer, das als Thermometer A bezeichnet wird.
Die Tabelle findet die Linie, die am besten zu den Messungen passt, deren Gleichung oben rechts angezeigt wird. Das Platinthermometer hat eine Abweichung von 0,123 ºC gegenüber dem Standard.
Es ist eine in der analytischen Chemie verwendete Methode und besteht aus einer Referenzkurve, wobei die gemessene Größe die Konzentration eines Analyten auf der horizontalen Achse ist, während die instrumentelle Reaktion auf der vertikalen Achse erscheint, wie im folgenden Beispiel gezeigt.
Die Kurve wird verwendet, um durch Interpolation die Konzentration des in einer unbekannten Probe vorhandenen Analyten durch die instrumentelle Antwort zu ermitteln..
Die instrumentelle Antwort kann ein elektrischer Strom oder eine Spannung sein. Beide Größen sind im Labor leicht zu messen. Die Kurve wird dann verwendet, um die Konzentration des unbekannten Analyten auf folgende Weise herauszufinden:
Angenommen, der Strom in der Kalibrierungskurve beträgt 1500 mA. Wir stehen auf diesem Punkt auf der vertikalen Achse und zeichnen eine horizontale Linie bis zur Kurve. Von diesem Punkt aus projizieren wir eine Linie vertikal zur x-Achse, wo die jeweilige Konzentration des Analyten abgelesen wird..
Konstruieren Sie die Kalibrierungskurve einer Feder mit der elastischen Konstante k und bestimmen Sie aus dem Diagramm den Wert dieser Konstante, die alle auf den folgenden experimentellen Daten von Längen-Massen-Paaren basieren:
Jedes Wertepaar wird wie folgt interpretiert:
Wenn eine 1 kg schwere Masse aufgehängt wird, wird die Feder auf 0,32 m gedehnt. Wenn eine Masse von 2 kg aufgehängt wird, misst die Feder 0,40 m und so weiter.
Unter Verwendung einer Tabelle wird der Graph von Länge gegen Masse erstellt, der sich, wie vom Hookeschen Gesetz erwartet, als gerade Linie herausstellt, da die Beziehung zwischen Länge L und Masse m gegeben ist durch:
L = (g / k) m + Lo
Wie in den vorherigen Abschnitten erläutert. Das Diagramm, das erhalten wird, ist das folgende:
Unter dem Titel zeigt die Tabelle die Gleichung der Linie, die am besten zu den experimentellen Daten passt:
L = 0,0713 m + 0,25
Der Schnitt der Linie mit der vertikalen Achse entspricht der natürlichen Länge der Feder:
L.oder = 0,25 m
Die Steigung ist ihrerseits der Quotient g / k:
g / k = 0,0713
Daher ist g = 9,8 m / szwei, Der Wert der Federkonstante ist:
k = (9,8 / 0,0713) N / m
k = 137,45 N / m
Mit diesem Wert wird unsere Feder kalibriert und der Dynamometer ist bereit, Kräfte auf folgende Weise zu messen: Eine unbekannte Masse wird aufgehängt, die eine bestimmte Dehnung erzeugt, die auf der vertikalen Achse abgelesen wird.
Von diesem Wert wird eine horizontale Linie bis zum Erreichen der Kurve gezogen und an diesem Punkt wird eine vertikale Linie auf die x-Achse projiziert, wo der Wert der Masse abgelesen wird. Wenn wir die Masse nehmen, haben wir ihr Gewicht, das die Kraft ist, die die Dehnung verursacht.
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