바이메탈 온도계 교정 도구

이 도구는 바이메탈 온도계의 3점 교정 기록을 작성한다. 각 지점에서 얻은 기준 온도와 두 번의 측정값을 입력하면 오차, 히스테리시스, 그리고 각각의 스팬 대비 백분율을 계산해 준다.

바이메탈 온도계란

바이메탈 온도계는 서로 다른 두 금속을 붙여 만든 띠로 온도를 측정한다. 가열하면 두 금속이 서로 다른 정도로 팽창하여 띠가 휜다. 이 띠는 보통 코일 형태로 감겨 있으며, 코일이 움직이면 다이얼 위의 바늘이 돌아간다.

코일은 기계 부품이므로 온도가 내려갈 때는 올라갈 때와 정확히 같은 위치로 돌아오지 않는다. 이 차이를 히스테리시스라고 하며, 교정 작업에서 이를 측정한다.

왜 세 지점을 측정하는가

교정은 계기의 전체 작동 범위에 걸쳐 이루어진다. 보통 최소 세 지점을 확인한다.

• 측정 범위의 아래쪽 끝에 있는 영점
• 중간 부근에 있는 중간 눈금점
• 범위의 위쪽 끝에 있는 최대 눈금점

각 지점에서는 먼저 아래쪽에서 온도를 올리며 접근하고, 그다음 위쪽에서 온도를 내리며 접근하여 두 방향을 모두 기록한다.

공식

상승 오차 = 상승 시 측정값 − 표준값

하강 오차 = 하강 시 측정값 − 표준값

히스테리시스 = |상승 시 측정값 − 하강 시 측정값|

스팬 = 최대 눈금점의 표준값 − 영점의 표준값

스팬 대비 백분율 = 값 ÷ 스팬 × 100

표준값은 기준 계기가 보여주는 온도이며, 이 값은 정확하다고 신뢰된다. 오차가 양수이면 온도계가 실제보다 높게 표시된다는 뜻이고, 음수이면 낮게 표시된다는 뜻이다.

예시

0~100 °C 범위의 온도계를 세 지점에서 점검한다.

스팬은 100 − 0 = 100 °C이다. 최대 오차는 +1.40 °C로, 스팬의 1.40%이다. 최대 히스테리시스는 0.60 °C로, 스팬의 0.60%이다.

결과 읽는 법

계기 정확도는 보통 스팬 대비 백분율로 표시되므로, 계산된 백분율을 제조사가 정한 정확도 등급과 비교하면 된다. 등급 1로 표시된 온도계는 오차가 스팬의 1% 이내여야 한다.

오차는 작은데 히스테리시스가 크다면 대개 마찰이나 낡은 코일이 원인이며, 눈금 자체가 어긋난 것은 아니다. 세 지점 모두에서 오차 크기가 비슷하다면 바늘이 단순히 어긋나 있을 가능성이 크며, 이런 경우 대부분 영점 조정 나사로 다시 맞출 수 있다.

자주 묻는 질문

영점이 0 °C보다 낮으면 안 되는 이유는 무엇인가?

이 기록에서 영점은 인증 대상인 작동 범위의 가장 아래쪽 지점이다. 이 도구는 영점을 0 °C 이상으로 유지하여 스팬을 아래쪽에서부터 위로 측정한다.

바이메탈 온도계에서 히스테리시스는 왜 생기는가?

바늘 기구의 마찰과 바이메탈 코일의 탄성 지연 때문이다. 코일은 가열될 때 지나간 경로와 정확히 같은 경로로 되돌아가지 않는다.

오차는 상승 방향과 하강 방향 중 어느 쪽을 측정해야 하는가?

두 방향 모두 측정해야 한다. 두 방향을 모두 기록해야 히스테리시스가 드러난다. 계기를 판단할 때는 두 값 중 더 나쁜 쪽을 기준으로 삼는다.

스팬이란 무엇인가?

최대 눈금점과 영점에서의 표준값 차이를 말한다. 이는 교정 대상 범위의 폭이다.

이 기록을 다른 다이얼 온도계에도 사용할 수 있는가?

그렇다. 동일한 3점 방식과 동일한 공식이 가스 충전식과 액체 충전식을 포함한 모든 기계식 다이얼 온도계에 적용된다.