Prosessirefraktometrin kalibrointi
Sohlberg, Sanna (2019)
Sohlberg, Sanna
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052311489
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052311489
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö tehtiin Janesko Oy:lle, joka vastaa K-Patents-konsernin tutkimus- ja tuotekehitystyöstä. K-Patents Oy valmistaa prosessiteollisuudessa käytettäviä optisen tiheyden mittaukseen perustuvia mittalaitteita, refraktometreja. Joulukuussa 2018 sekä Janesko Oy että K-Patents Oy siirtyivät Vaisala Oyj:n omistukseen.
Tavoitteena oli kokeellisin menetelmin löytää selitys sille, miksi tehdaskalibroitu mittalaite näyttää veden taitekertoimelle kirjallisuusarvosta poikkeavaa positiivista lukemaa. Elintarviketeollisuuteen tarkoitettu prosessirefraktometri mittaa vesiliuoksen sokeripitoisuutta. Puhtaalla vedellä tehdyissä mittauksissa veteen ei ole liuenneena sokeria, jolloin veden konsentraation tulisi olla 0,0 brix, mutta tyypillisesti laite kuitenkin näyttää lukemaa 0,2 brix.
Aikaisempia tutkimuksia aiheesta ei ollut, joten ennen työn aloitusta mietittiin fysikaalisten ilmiöiden pohjalta mahdollisia syitä, jotka mittausvirheen voisivat aiheuttaa. Tämän pohdinnan perusteella määräytyivät ensimmäiset tutkimukset. Varsinaista koesuunnitelmaa ei ollut, vaan jokainen tutkimus määräytyi aina edellisistä tutkimuksista saatujen tulosten ja niistä tehtyjen päätelmien perusteella.
Laboratoriotutkimusten perusteella suurimmaksi syyksi osoittautui mitattavan näytteen virheellinen lämpötilanmittaus. Kalibroinnin a-parametrien määrityksessä käytetään laitteen sisään integroidun PT-1000-lämpötila-anturin antamaa mittaustulosta. Todellisuudessa kuitenkin laitteen sisältämän elektroniikan lämpenemisen vaikutuksesta myös prisma lämpenee. Tästä syystä kalibroinnissa käytettävä PT-1000-lämpötila-anturin antama mittaustulos on liian matala, jolloin taitekerroin korjataan tyypillisesti liian suureksi.
Tavoitteena oli kokeellisin menetelmin löytää selitys sille, miksi tehdaskalibroitu mittalaite näyttää veden taitekertoimelle kirjallisuusarvosta poikkeavaa positiivista lukemaa. Elintarviketeollisuuteen tarkoitettu prosessirefraktometri mittaa vesiliuoksen sokeripitoisuutta. Puhtaalla vedellä tehdyissä mittauksissa veteen ei ole liuenneena sokeria, jolloin veden konsentraation tulisi olla 0,0 brix, mutta tyypillisesti laite kuitenkin näyttää lukemaa 0,2 brix.
Aikaisempia tutkimuksia aiheesta ei ollut, joten ennen työn aloitusta mietittiin fysikaalisten ilmiöiden pohjalta mahdollisia syitä, jotka mittausvirheen voisivat aiheuttaa. Tämän pohdinnan perusteella määräytyivät ensimmäiset tutkimukset. Varsinaista koesuunnitelmaa ei ollut, vaan jokainen tutkimus määräytyi aina edellisistä tutkimuksista saatujen tulosten ja niistä tehtyjen päätelmien perusteella.
Laboratoriotutkimusten perusteella suurimmaksi syyksi osoittautui mitattavan näytteen virheellinen lämpötilanmittaus. Kalibroinnin a-parametrien määrityksessä käytetään laitteen sisään integroidun PT-1000-lämpötila-anturin antamaa mittaustulosta. Todellisuudessa kuitenkin laitteen sisältämän elektroniikan lämpenemisen vaikutuksesta myös prisma lämpenee. Tästä syystä kalibroinnissa käytettävä PT-1000-lämpötila-anturin antama mittaustulos on liian matala, jolloin taitekerroin korjataan tyypillisesti liian suureksi.