Wyobraź sobie, że pracujesz w aptece lub magazynie, gdzie w urządzeniu chłodniczym przechowywane są leki wymagające stałej temperatury. Sprawdzasz odczyty czujników i zauważasz drobne różnice – jeden pokazuje 8,0°C, drugi 8,5°C, a jeszcze inny 7,8°C. Zastanawiasz się, co jest nie tak – czy to błąd czujnika, czy normalne wahania, może powinienem to zareklamować do dostawcy?
Okazuje się, że takie różnice są zupełnie naturalne i wcale nie oznaczają awarii. W codziennej pracy z urządzeniami chłodniczymi oraz systemami monitoringu temperatury i wilgotności można je obserwować dość często. Dlatego warto zrozumieć, czym różnią się dokładność i precyzja, jakie czynniki mogą wpływać na wyniki pomiarów oraz jak działają urządzenia chłodnicze. Ten artykuł ma na celu pomóc Ci w interpretacji odczytów, nawet jeśli nie jesteś specjalistą w dziedzinie metrologii. Zaczynamy!
Dokładność – czy odczyt jest bliski prawdzie?
Dokładność pomiaru można porównać do strzelania z łuku do tarczy strzelniczej. Środkowy punkt tarczy to wartość rzeczywista, a miejsce wbicia strzały w tarczę to wartość zmierzona. Im bliżej środkowego punktu trafia strzała, tym pomiar jest dokładniejszy. Dokładność możemy zatem opisać jako stopień zgodności pomiaru z wartością rzeczywistą.
Parametrem ściśle powiązanym z dokładnością jest błąd pomiarowy. Błąd pomiarowy możemy zobrazować jako kolejne okręgi na tarczy strzelniczej – każdy następny znajduje się dalej od środka tarczy. Im dalej strzała trafia od środka tarczy, tym błąd jest większy. Strzała może trafić w tej samej odległości od środkowego punktu poniżej, powyżej, z lewej lub prawej strony.
Błąd pomiarowy wyrażony może być na dwa sposoby w stosunku do wartości rzeczywistej:
- bezwzględnie, np. ±0,5°C,
- względnie, np. 5% – pozwala ocenić jak istotna jest pomyłka.
Błąd bezwzględny ±0,5°C dla temperatury rzeczywistej +5°C to 10%, ale dla +100°C to już zaledwie 0,5%. Albo aż 0,5%, bo oczekiwania pomiarowe zależą od procesu technologicznego.
Przykład: w urządzeniu chłodniczym panuje rzeczywista temperatura 5,0°C. Jeśli czujnik wskazuje 5,1°C, to jest bardzo dokładny. Jeśli wskazuje 7,0°C, różnica jest znacząca, a pomiar jest niedokładny.
Dla osób odpowiedzialnych za przechowywanie leków dokładność pomiaru oznacza pewność, że zmierzona temperatura jest bliska temperaturze rzeczywistej. W praktyce przyjmuje się, że wartości tego parametru na poziomie ±1,0°C dla pomieszczeń i ±0,5°C dla urządzeń chłodniczych i zamrażalek są dopuszczalne.
Precyzja – czy pomiary są powtarzalne?
Precyzja z kolei nie mówi o tym, czy wynik jest bliski rzeczywistej wartości, lecz czy jest powtarzalny. Na wcześniej wspomnianym przykładzie, można mieć czujnik, który zawsze pokazuje 7,0°C, nawet jeśli faktyczna temperatura wynosi 5,0°C. Wyniki są wtedy bardzo powtarzalne – czyli precyzyjne – ale przesunięte względem wartości rzeczywistej, czyli niedokładne.
Podsumowując w analogii do tarczy strzelniczej: dokładność – to trafianie w środek tarczy, a precyzja – to trafianie w ten sam punkt tarczy. Najlepiej, gdy urządzenie metrologiczne jest jednocześnie i precyzyjne, i dokładne, co daje pewność zarówno co do stabilności (precyzji) pomiaru, jak i jego zgodności z rzeczywistością (dokładności). W praktyce, nie ma idealnych metod pomiarowych, dlatego urządzenia mają wskazane dopuszczalne błędy pomiarowe dla zakresów lub punktów pomiarowych.
Skąd biorą się różnice w pomiarach?
Częściowo odpowiedzieliśmy sobie na to pytanie powyżej: z parametrów samych urządzeń pomiarowych, ich dokładności, precyzji, dopuszczalnego błędu pomiarowego. Mając dwa termometry zgodne z wymaganiami, mierzące w temperaturze +5°C z dopuszczalnym błędem ±0,5°C, jeden może wskazać +4,5°C, a drugi +5,5°C i obydwa pomiary będą prawidłowe!
W codziennym użytkowaniu dochodzi wiele innych czynników, które mogą wpływać na wyniki pomiarów. Po pierwsze, urządzenia referencyjne – takie jak wbudowane czujniki w urządzeniach chłodniczych czy tradycyjne termometry – często nie są wzorcowane, a ich wskazania mogą być uśredniane lub filtrowane. Takie czujniki zwykle służą do sterowania pracą agregatu, a nie do precyzyjnego pomiaru. Urządzania te także mają swoją dokładności i precyzję.
Po drugie, warunki w komorze chłodniczej czy pomieszczeniu nigdy nie są idealnie jednolite, co wynika z zasad fizyki. Powietrze stale cyrkuluje (krąży): chłodne opada, cieplejsze unosi się ku górze. Im większa kubatura (objętość) urządzenia lub pomieszczenia, tym wahania mogą być większe.
Po trzecie praca agregatu powoduje naturalne wahania temperatury. Agregaty mogą działać na zasadzie włącz/ wyłącz albo płynnego sterowania (w pewnym zakresie) jego pracą. Zwłaszcza w tym pierwszym przypadku, agregat włącza się, żeby schłodzić komorę urządzenia chłodniczego do temperatury poniżej zadanej, po czym się wyłącza. Gdy temperatura wzrośnie nieco powyżej temperatury zadanej, agregat się włącza i cykl się powtarza. Do tego może dochodzić cykl odszraniania, czyli chwilowego i kontrolowanego wzrostu temperatury w celu usunięcia szronu z elementu stanowiącego wymiennik ciepła (np. tylnej ścianki urządzenia chłodniczego). Poniższa ilustracja z systemu CoolSens pokazuje to zjawisko w urządzeniu chłodniczym pracującym w aptece. Wyższe skoki temperatury to właśnie odszraniane, a te niższe to standardowa praca agregatu.
Po czwarte, o czym już wspomnieliśmy, ale nie rozwinęliśmy wątku, element chłodzący zlokalizowany jest np. na tylnej ścianie urządzenia i żeby osiągnąć wartość zadaną w środku komory, element chłodzący musi osiągnąć wartość niższą niż zadana, żeby skompensować straty energii (nagrzewanie) wynikające z budowy urządzenia (niedoskonałości izolacji), czy otwierania drzwi. Mechanizm działania jest analogiczny do pracy kaloryfera, który ogrzewa nam pomieszczenie do +22°C, ale sam ma np. aż +55°C. Dzięki uśrednianiu temperatur „wydaje nam się”, że temperatura w pomieszczeniu wynosi +22°C, choć w rzeczywistości dochodzi do ciągłego mieszania powietrza ciepłego i zimnego (może raczej cieplejszego i chłodniejszego), a gradient (rozkład) temperatury w całym pomieszczeniu jest znaczny.
Po piąte, różnice konstrukcyjne czujników – rodzaj sensora, jego masa własna, obudowa – szczelna, wentylowana, kierunek ustawienia kratek wentylacyjnych, czas reakcji (bezwładność) – wpływają na to, jak szybko urządzenie reaguje na zmiany temperatury.
To wszystko razem sprawia, że drobne rozbieżności są zupełnie normalne i o ile mieszczą się w założonej dokładności i precyzji, wszystko jest w porządku.
Co z tego wynika?
Po pierwsze, regulacja urządzenia chłodniczego nie jest precyzyjna – różnice do około 1,0°C we wbudowanych czujnikach są naturalne. Po drugie, CoolSens Node pokazuje wyniki bardzo stabilne (precyzyjne), różniące się maksymalnie o 0,3°C, czyli mieszczące się w deklarowanej dokładności. Dodatkowo odczyty CoolSens Node są nieco wyższe niż innych czujników, co może sugerować, że standardowe czujniki lekko zaniżają temperaturę – a nie, że CoolSens się myli.
W praktyce oznacza to, że CoolSens Node pozwala mieć pewność powtarzalności i dokładności pomiaru, niezależnie od lokalnych wahań w komorze.
Czujniki CooSens – jak eliminujemy wątpliwości
Wiemy już skąd pojawiają się różnice w zmierzonych wartościach, skoki temperatury w funkcji czasu pomimo pozornie „stałej temperatury”, ale wciąż nie wiemy skąd mieć pewność, że to co mierzymy jest wartością prawidłową. Tutaj z pomocą przychodzą wysokiej jakości dostawcy komponentów elektronicznych, akredytowane laboratoria i kontrolowane środowiska pomiarowe.
Czujniki CooSens są cyfrowe, co uodparnia je na różnego rodzaju zakłócenia w sygnałach analogowych (np. rezystancja, wahania napięcia), zapewnia szybką odpowiedź na zmiany mierzonych wartości, produkowane są zgodnie z normą ISO/IEC 17025, co gwarantuje powtarzalność i kontrolowaną dokładność.
Ponadto, każdy czujnik CoolSens może być dodatkowo wzorcowany w akredytowanym laboratorium Polskie Centrum Akredytacji (PCA), a wyniki potwierdzone formalnym świadectwem wzorcowania wystawionym przez akredytowane i niezależne laboratorium – dokument jednoznacznie określający wartość odniesienia i niepewność pomiaru. Dlaczego wzorcowanie jest tak istotne? Ponieważ tylko i wyłącznie w kontrolowanym środowisku, o znanej i zadanej temperaturze oraz wilgotności można sprawdzić jak dokładnie i precyzyjnie mierzy czujnik. Stosuje się do tego bardzo dokładne przyrządy metrologiczne (ultratermostaty), które również są wzorcowane w odniesieniu do wskazań wzorców innych laboratoriów. Każde urządzenie obarczone jest pewnym błędem pomiarowym, dlatego istotne jest, żeby pomiary porównawcze robić zawsze w kontrolowanych warunkach i w stosunku do wzorca, którego parametry znamy.
W warunkach domowych, biurowych, osiągnięcie takiej powtarzalności i warunków jest bardzo trudne, żeby nie powiedzieć, że niemożliwe, bo napotykamy zjawiska opisane we wcześniejszej części artykułu. Przykładowy fragment ze śwadectwa wzorcowania czujnika CoolSens Node znajduje się poniżej:
Dzięki zastosowaniu wysokiej jakości komponentów elektronicznych, wieloletniemu doświadczeniu Inventia Sp. z o.o. w projektowaniu urządzeń, a także wzorcowaniu urządzeń przez niezależne akredytowane laboratorium, użytkownik może ufać, że odczyty są zarówno stabilne, jak i zgodne z rzeczywistością.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Czy różnice w odczytach oznaczają problem z czujnikiem?
Nie zawsze. Mogą wynikać z lokalnych warunków w urządzeniu chłodniczym, miejsca montażu lub ograniczeń urządzeń referencyjnych.
Czy tradycyjne termometry są wystarczające?
Dla codziennej orientacji tak, ale ich ograniczona rozdzielczość i brak wzorcowania nie pozwalają na pełną kontrolę farmaceutyczną.
Czy czujnik cyfrowy zawsze pokazuje prawdziwą wartość?
Żaden sensor nie jest całkowicie bezbłędny, ale cyfrowe czujniki wzorcowane mają znaną, kontrolowaną niepewność pomiaru oraz niską bezwładność, co poprawia czas odpowiedzi.
Jak często należy wzorcować czujnik?
Najczęściej raz w roku, choć zależy to od uwarunkowań formalno-prawnych dla danej branży oraz indywidualnych procedur jakościowych w danej placówce. Wzorcowanie potwierdza powtarzalność i dokładność pomiaru w momencie wykonywania badania wzorcującego.
Ten artykuł pokazuje, że niewielkie różnice w odczytach są normalne, a wybór profesjonalnego rozwiązania, takiego jak CoolSens, daje spokój i pewność, że pomiary temperatury i wilgotności są powtarzalne, precyzyjne i zgodne z rzeczywistością.
