Il curva di calibrazione È un grafico che mette in relazione due variabili, che viene utilizzato per verificare che un'apparecchiatura di misurazione funzioni correttamente. Indipendentemente dall'attrezzatura, il tempo, l'uso e l'usura naturale influiscono sulla qualità della misurazione.
Ecco perché è importante verificarne periodicamente il corretto funzionamento. Ciò viene effettuato confrontando le misurazioni fornite dall'apparecchiatura con quelle di un dispositivo standard utilizzato come riferimento. Questa apparecchiatura di riferimento è la più precisa.
Ad esempio, in figura 1 abbiamo il segnale di uscita di un dispositivo ideale in verde, rispetto alla grandezza misurata, entrambi sono proporzionali.
Nello stesso grafico sono presenti le curve di due diversi strumenti che non sono calibrati e che hanno comportamenti leggermente diversi tra loro e dallo standard.
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Ad esempio, supponiamo di voler calibrare un dinamometro, che è un dispositivo utilizzato per misurare forze come il peso degli oggetti e quelle che compaiono quando un oggetto viene accelerato..
Per fare in modo che una molla si allunghi, è necessario applicare una forza, che è proporzionale all'allungamento, secondo la legge di Hooke.
Un semplice dinamometro è costituito da una molla all'interno di un tubo munito di un puntatore e di una scala per indicare lo stiramento. Ad un'estremità c'è un anello per tenere il dinamometro e all'altra un gancio per appendere i pesi.
Un modo per calibrare il dinamometro è appendere pesi diversi, la cui massa era stata precedentemente determinata con una bilancia (lo strumento di riferimento), e misurare lo stiramento o l'allungamento della molla, che dovrebbe essere leggera..
La legge di Hooke applicata al sistema molla-massa in equilibrio statico risulta nella seguente equazione, che mette in relazione la lunghezza della molla con la massa sospesa:
L = (g / k) m + Lo
Dove:
-L: lunghezza totale della molla
-g: accelerazione di gravità
-k: costante della molla
-m: massa
-Lo: lunghezza della molla naturale.
Una volta che hai diverse coppie di punti lunghezza-massa, vengono quindi tracciati per costruire la curva di calibrazione. Poiché la relazione tra la lunghezza L e la massa m è lineare, la curva è una linea retta, dove:
Pendenza = g / k
Questi sono i passaggi per creare una curva di calibrazione su uno strumento di misura.
Scegliere lo standard di confronto da utilizzare, in base al dispositivo da calibrare.
Selezionare l'intervallo di valori appropriato e determinare il numero ottimale di misurazioni da eseguire. Se dovessimo tarare un dinamometro, dovremmo prima valutare il limite del peso che può essere appeso senza che si deformi in modo permanente. Se ciò accadesse lo strumento sarebbe inutilizzabile.
Effettuare coppie di letture: una è la lettura effettuata con il pattern standard, l'altra è la misura effettuata con il sensore in fase di calibrazione.
Fai un grafico delle coppie di letture ottenute nel passaggio precedente. Può essere fatto a mano, su carta millimetrata o utilizzando un foglio di calcolo.
Quest'ultima opzione è preferibile in quanto il tracciamento a mano può portare a leggere imprecisioni, mentre un adattamento migliore può essere effettuato con il foglio di calcolo..
Le curve di calibrazione vengono utilizzate anche per convertire una quantità in un'altra di facile lettura, attraverso alcune proprietà o leggi che le relazionano..
Un'alternativa all'uso del mercurio è la resistenza elettrica. La resistenza è una buona proprietà termometrica, poiché varia con la temperatura ed è anche facile da misurare con un ohmmetro o un amperometro..
Ebbene, in questo caso, uno standard adatto per costruire la curva di calibrazione sarebbe un buon termometro da laboratorio..
È possibile misurare le coppie temperatura - resistenza e portarle a un grafico, che verrà successivamente utilizzato per determinare qualsiasi valore di temperatura conoscendo la resistenza, purché il valore di questo sia all'interno dell'intervallo di misurazioni che sono state prese.
La seguente curva di calibrazione mostra la temperatura sull'asse x con il termometro standard e la temperatura sull'asse verticale con una termoresistenza al platino, chiamata termometro A.
Il foglio di calcolo trova la linea che meglio si adatta alle misurazioni, la cui equazione appare in alto a destra. Il termometro al platino ha una deriva di 0,123 ºC rispetto allo standard.
È un metodo utilizzato in chimica analitica e consiste in una curva di riferimento, dove la quantità misurata è la concentrazione di un analita sull'asse orizzontale, mentre la risposta strumentale appare sull'asse verticale, come mostrato nell'esempio seguente.
La curva viene utilizzata per trovare, per interpolazione, la concentrazione di analita presente in un campione sconosciuto, attraverso detta risposta strumentale..
La risposta strumentale può essere una corrente elettrica o una tensione. Entrambe le quantità sono facilmente misurabili in laboratorio. La curva viene quindi utilizzata per scoprire la concentrazione dell'analita sconosciuto in questo modo:
Supponiamo che la corrente sia 1500 mA sulla curva di calibrazione. Ci troviamo su questo punto sull'asse verticale e tracciamo una linea orizzontale fino alla curva. Da questo punto proiettiamo una linea verticalmente verso l'asse x, dove viene letta la rispettiva concentrazione dell'analita..
Costruire la curva di taratura di una molla con costante elastica k e dal grafico determinare il valore di detta costante, il tutto basandosi sui seguenti dati sperimentali di coppie lunghezza - massa:
Ogni coppia di valori viene interpretata come segue:
Quando viene appesa una massa di 1 kg, la molla viene allungata a 0,32 m. Se si appende una massa di 2 kg, la molla misurerà 0,40 me così via.
Utilizzando un foglio di calcolo, viene elaborato il grafico della lunghezza rispetto alla massa, che risulta essere una linea retta, come previsto dalla legge di Hooke, poiché la relazione tra lunghezza L e massa m è data da:
L = (g / k) m + Lo
Come spiegato nelle sezioni precedenti. Il grafico che si ottiene è il seguente:
Sotto il titolo, il foglio di calcolo mostra l'equazione della riga che meglio si adatta ai dati sperimentali:
L = 0,0713 m + 0,25
Il taglio della linea con l'asse verticale è la lunghezza naturale della molla:
Lo = 0,25 m
Da parte sua, la pendenza è il quoziente g / k:
g / k = 0,0713
Pertanto, prendendo g = 9,8 m / sDue, il valore della costante della molla è:
k = (9,8 / 0,0713) N / m
k = 137,45 N / m
Avendo questo valore, la nostra molla è tarata e il dinamometro pronto per misurare le forze nel modo seguente: viene appesa una massa sconosciuta che produce un certo allungamento, che viene letto sull'asse verticale.
Da questo valore si traccia una linea orizzontale fino a raggiungere la curva e in quel punto si proietta una linea verticale sull'asse x, dove si legge il valore della massa. Prendendo la massa, abbiamo il suo peso, che è la forza che causa l'allungamento.
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