Krzywa kalibracji Po co to jest, jak to zrobić, przykłady

krzywa kalibracji Jest to wykres, który odnosi dwie zmienne, które służy do sprawdzenia, czy sprzęt pomiarowy działa poprawnie. Niezależnie od tego, czym jest sprzęt, czas, użycie i naturalne zużycie wpływają na jakość pomiaru.

Dlatego ważne jest, aby okresowo zweryfikować jego właściwe funkcjonowanie. Jest to przeprowadzane przez porównanie środków dostarczanych przez sprzęt w stosunku do standardowego urządzenia używanego jako odniesienie. Ten zespół referencyjny jest najdokładniejszy.

Rysunek 1. Krzywa kalibracji dwóch urządzeń, w porównaniu z idealnym urządzeniem odniesienia (zielone). Źródło: f. Zapata.

Na przykład na rycinie 1 mamy na zielono sygnał wyjściowy idealnego urządzenia, w porównaniu do zmierzonej wielkości, oba są proporcjonalne.

Na tym samym wykresie znajdują się krzywe dwóch różnych instrumentów, które nie są skalibrowane i które mają nieco inne zachowania od siebie i ze standardem.

[TOC]

Jak to działa?

Załóżmy na przykład, że chcemy skalibrować dynamometr, który jest urządzeniem używanym do pomiaru sił, takich jak waga obiektów i te, które pojawiają się, gdy obiekt przyspiesza.

Aby rozciągnąć sprężynę, należy zastosować siłę, która jest proporcjonalna do odcinka, zgodnie z prawem Hooke.

Prosty dynamometr składa się ze sprężyny wewnątrz rurki z wskaźnikiem i skalą wskazującą rozciąganie. Na jednym końcu znajduje się pierścień do przytrzymania dynamometru, a w drugim haczyku do zawieszenia ciężaru.

Rysunek 2. Po lewej prostym dynamometrze i po prawej schemacie procedury w celu jej kalibracji. Źródło: Wikimedia Commons.

Jednym ze sposobów kalibracji dynamometru jest zawieszenie różnych ciężarów, których masa była wcześniej określona z równowagą (przyrząd odniesienia) i pomiar rozciągania lub wydłużenia sprężyny, która ma być lekka.

Prawo Hooke'a zastosowane do układu wiosennego-Masa w równowadze statycznej powoduje następujące równanie, które odnosi długą sprężynę z ciastem, które wisi:

L = (g/k) m + lo

Gdzie:

-L: Całkowita długość sprężyny

Może ci służyć: ochrona pędu liniowego: zasada, przykłady, ćwiczenia.

-G: Przyspieszenie grawitacji

-K: Sprężyna stała

-M: Masa

-LO: naturalna długość sprężyny.

Gdy masz kilka par punktów Masa długości, Przechodzą do wykresu ich, aby zbudować krzywą kalibracyjną. Ponieważ związek między długością L a masą M jest liniowy, krzywa jest linią prostą, gdzie:

Oczekuje = g/k

Jak zrobić krzywą kalibracyjną?

Są to kroki, aby wykonać krzywą kalibracyjną do instrumentu pomiarowego.

Krok 1

Wybierz standard porównawczy do użycia, zgodnie z urządzeniem, które chcesz kalibrować.

Krok 2

Wybierz odpowiedni zakres papierów wartościowych i określ optymalną liczbę środków, które należy podjąć. Gdybyśmy poszli kalibrować dynamometr, musielibyśmy ocenić przed limitem wagi, którą można zawiesić bez trwale zdeformowanych. Gdyby tak się stało, instrument byłby bezużyteczny.

Krok 3

Weź pary odczytów: jeden to odczyt wykonany ze standardowym wzorem, drugi to miara wykonana z kalibrującym czujnikiem.

Krok 4

Wykonaj wykres par odczytów uzyskanych w poprzednim kroku. Można to zrobić ręcznie na papierze milimetrowym lub za pomocą arkusza kalkulacyjnego.

Ostatnia opcja jest preferowana, ponieważ ścieżka ręczna może prowadzić do niewielkich niedokładności, a lepszą regulację można przeprowadzić za pomocą arkusza kalkulacyjnego.

Przykłady krzywej kalibracji

Krzywe kalibracyjne są również używane do przekształcania wielkości na inne, które są łatwe do odczytania, poprzez pewną własność lub prawo, które je relacjonują.

Kalibracja termometru oporności platynowej

Alternatywą dla użycia rtęci jest oporność elektryczna. Rezystancja jest dobrą właściwością termometryczną, ponieważ zmienia się w zależności od temperatury i jest również łatwa do pomiaru za pomocą omomierza lub amperomierza.

Cóż, w tym przypadku odpowiedni standard do budowy krzywej kalibracji byłby dobry termometr laboratoryjny.

Może ci służyć: magnetyzacja: moment magnetyczny orbital i spin, przykłady

Możesz zmierzyć pary temperaturę - rezystancję i przenieść je na wykres, który później służy do określenia dowolnej wartości temperatury znającej oporność, o ile wartość tego znajduje się w zakresie wykonanych pomiarów.

W poniższej krzywej kalibracji temperatura z termometrem wzoru i w osi pionowej temperatura z termometrem oporności platynowej jest utrzymywana na osi x, zwanej termometrem do.

Rysunek 3. Wykres kalibracji termometru oporności platyny. Źródło: f. Zapata.

Arkusz kalkulacyjny znajduje linię, która najlepiej pasuje do miar, których równanie pojawia się w prawym górnym rogu. Termometr platynowy ma wzrost 0.123 ° C dotyczące wzoru.

Krzywa kalibracji roztworu

Jest to metoda stosowana w chemii analitycznej i składa się z krzywej odniesienia, w której miara miara.

Rysunek 3. Krzywa kalibracji roztworu.

Krzywa służy do znalezienia, przez interpolację, stężenie analitu obecnego w nieznanej próbce, poprzez wspomnianą odpowiedź instrumentalną.

Reakcją instrumentalną może być prąd elektryczny lub napięcie. Obie wielkości są łatwe do zmierzenia w laboratorium. Następnie krzywa jest używana do znalezienia stężenia nieznanego analitu w ten sposób:

Załóżmy, że prąd wynosi 1500 mA w krzywej kalibracji. Znajdujemy się w tym punkcie na osi pionowej i rysujemy linię poziomą do krzywej. Od tego momentu projektujemy linię pionowo w kierunku osi x, w której odczytywane jest odpowiednie stężenie analitu.

Ćwiczenie rozwiązane

Zbuduj krzywą kalibracyjną sprężystej sprężyny K i na podstawie wykresu, określ wartość wspomnianej stałej, wszystkie na podstawie następujących danych eksperymentalnych o długości pary - Masa: Masa: Masa: Masa: Masa: Masa: Masa:

Może ci służyć: typy prędkości

Rozwiązanie

Każda para wartości jest interpretowana w następujący sposób:

Kiedy ciasto 1 kg jest powieszone, sprężyna jest rozciągana, aż dociera.32 m. Jeśli powieszona jest masa 2 kg, sprężyna przychodzi, aby zmierzyć 0.40 mi i tak dalej.

Za pomocą arkusza kalkulacyjnego wykres długości jest wytwarzany w porównaniu z masą, co okazuje się linią prostą, zgodnie z oczekiwaniami po prawie Hooke, ponieważ związek między długością L a masą M jest podany przez:

L = (g/k) m + lo

Jak wyjaśniono w poprzednich sekcjach. Uzyskany wykres jest następujący:

Rysunek 4. Wiosenna krzywa kalibracji. Źródło: f. Zapata.

Pod tytułem arkusz kalkulacyjny pokazuje równanie linii, które najlepiej dostosowuje dane eksperymentalne:

L = 0.0713 m + 0.25

Cięcie linii z osą pionową jest naturalną długością sprężyny:

L_albo = 0.25 m

Ze swojej strony nachylenie to stosunek G/K:

G/k = 0.0713

Dlatego przyjmowanie g = 9.8 m/s², Wartość stałej sprężyny to:

K = (9.8/0.0713) Nie dotyczy

K = 137.45 N/m

Mając tę ​​wartość, nasza sprężyna jest skalibrowana, a dynamometr gotowy do pomiaru sił w następujący sposób: powieszona jest nieznana masa, która wytwarza określony odcinek, który jest odczytany na osi pionowej.

Z tej wartości wyciągana jest linia pozioma do krzywej i w tym punkcie linia pionowa jest rzutowana do osi x, gdzie odczytana jest wartość masy. Mając masę, mamy jej wagę, co jest przyczyną wydłużenia.

Bibliografia

1. Serway, r., Vulle, c. 2011. Podstawy fizyki. 9na ed. Cengage Learning.
2. Tipler, str. 1987. Fizyka przedprzestrzeniowa. Redakcja Reverted.
3. Tippens, s. 1. 2011. Fizyka: koncepcje i zastosowania. 7. edycja. McGraw Hill
4. Wilson, J. 2010. Eksperymenty z laboratorium fizyki. 7th. Wyd. Brooks Cole.
5. Wikipedia. Krzywa kalibracji. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.