Courbe d'étalonnage à quoi sert, comment le faire, exemples

La courbe d'étalonnage Il s'agit d'un graphique qui relie deux variables, qui est utilisée pour vérifier qu'un équipement de mesure fonctionne correctement. Quel que soit l'équipement, le temps, l'utilisation et l'usure naturelle affectent la qualité de la mesure.

C'est pourquoi il est important de vérifier périodiquement son bon fonctionnement. Ceci est effectué en comparant les mesures fournies par l'équipement à celles d'un appareil standard utilisé comme référence. Cette équipe de référence est la plus précise.

Figure 1. Courbe d'étalonnage de deux appareils, par rapport au dispositif de référence idéal (vert). Source: F. Zapata.

Par exemple, sur la figure 1, nous avons en vert le signal de sortie d'un dispositif idéal, par rapport à l'ampleur mesurée, les deux sont proportionnels.

Dans le même graphique, les courbes de deux instruments différents qui ne sont pas calibrés et qui ont des comportements légèrement différents les uns des autres et avec la norme.

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Comment ça marche?

Par exemple, supposons que nous voulons calibrer un dynamomètre, qui est un dispositif utilisé pour mesurer des forces telles que le poids des objets et ceux qui apparaissent lorsqu'un objet accélère.

Pour que la source s'étire, il est nécessaire d'appliquer une force, qui est proportionnelle à l'étirement, selon la loi de Hooke.

Un dynamomètre simple se compose d'un ressort à l'intérieur d'un tube fourni d'un pointeur et d'une échelle pour indiquer l'étirement. À une extrémité, il y a un anneau pour maintenir le dynamomètre et dans l'autre un crochet pour accrocher le poids.

Figure 2. À gauche un dynamomètre simple et à droite, un schéma de procédure pour le calibrer. Source: Wikimedia Commons.

Une façon de calibrer le dynamomètre est de suspendre différents poids, dont la masse était précédemment déterminée avec un équilibre (l'instrument de référence), et la mesure de l'étirement ou de l'allongement du ressort, qui est censé être léger.

La loi de Hooke appliquée au système de printemps-masa dans l'équilibre statique entraîne l'équation suivante, qui relie le long ressort à la pâte qui est suspendue:

L = (g / k) m + lo

Où:

-L: Longueur totale du ressort

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-G: Accélération de la gravité

-K: Spring Constante

-M: Masse

-Lo: Longueur de ressort naturel.

Une fois que vous avez plusieurs paires de points masque de longueur, Ils procèdent à les graphiquement pour construire la courbe d'étalonnage. Comme la relation entre la longueur L et la masse M est linéaire, la courbe est une ligne droite, où:

En attente = g / k

Comment faire une courbe d'étalonnage?

Ce sont les étapes pour faire une courbe d'étalonnage à un instrument de mesure.

Étape 1

Choisissez la norme de comparaison à utiliser, selon l'appareil que vous souhaitez calibrer.

Étape 2

Sélectionnez la gamme appropriée de titres et déterminez le nombre optimal de mesures à faire. Si nous allions calibrer un dynamomètre, nous devions évaluer avant la limite du poids qui peut être suspendu sans déformé permanent. Si cela se produisait, l'instrument serait inutilisable.

Étape 3

Prenez des paires de lectures: l'une est la lecture faite avec le modèle standard, l'autre est la mesure faite avec le capteur qui calibre.

Étape 4

Faites un graphique des paires de lectures obtenues à l'étape précédente. Cela peut être fait à la main, sur un papier millimètre ou au moyen d'une feuille de calcul.

La dernière option est préférable, car le chemin à main peut entraîner de légères inexactitudes, tandis qu'un meilleur ajustement peut être effectué avec la feuille de calcul.

Exemples de courbe d'étalonnage

Les courbes d'étalonnage sont également utilisées pour convertir une ampleur en une autre qui est facile à lire, à travers une propriété ou une loi qui les rapporte.

Étalonnage d'un thermomètre de résistance au platine

Une alternative à l'utilisation du mercure est la résistance électrique. La résistance est une bonne propriété thermométrique, car elle varie avec la température et est également facile à mesurer avec un ohmmètre ou un ampèreter.

Eh bien, dans ce cas, une norme adéquate pour construire la courbe d'étalonnage serait un bon thermomètre de laboratoire.

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Vous pouvez mesurer la température des paires - résistance et les amener à un graphique, qui servira plus tard à déterminer toute valeur de température en connaissant la résistance, tant que la valeur de ceci se trouve dans la plage de mesures qui ont été prises.

Dans la courbe d'étalonnage suivante, la température avec le thermomètre à motif et dans l'axe vertical, la température avec un thermomètre de résistance en platine est maintenue sur l'axe x, appelé thermomètre à.

figure 3. Tableau d'étalonnage du thermomètre de résistance en platine pour. Source: F. Zapata.

La feuille de calcul trouve la ligne qui convient le mieux aux mesures, dont l'équation apparaît en haut à droite. Le thermomètre en platine a une augmentation de 0.123 ºC concernant le modèle.

Une courbe d'étalonnage de solution

Il s'agit d'une méthode utilisée en chimie analytique et se compose d'une courbe de référence, où la mesure de mesure.

figure 3. Une courbe d'étalonnage de solution.

La courbe est utilisée pour trouver, par interpolation, la concentration d'analyte présente dans un échantillon inconnu, par cette réponse instrumentale.

La réponse instrumentale peut être un courant électrique ou une tension. Les deux amplitudes sont faciles à mesurer en laboratoire. Ensuite, la courbe est utilisée pour découvrir la concentration de l'analyte inconnu de cette manière:

Supposons que le courant soit 1500 mA dans la courbe d'étalonnage. Nous sommes situés sur ce point sur l'axe vertical et tracez une ligne horizontale vers la courbe. À partir de ce moment, nous projetons une ligne verticalement vers l'axe x, où la concentration respective de l'analyte est lue.

Exercice résolu

Construisez la courbe d'étalonnage d'un ressort constant élastique K et du graphique, déterminez la valeur de ladite constante, toutes à partir des données expérimentales suivantes de la longueur des couples - Masse: Masse: Masse: Masse: Masse: Masse:

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Solution

Chaque couple de valeurs est interprété comme suit:

Lorsqu'une pâte de 1 kg est pendue, le ressort est étiré jusqu'à atteindre 0.32 m. Si une masse de 2 kg est pendue, le ressort vient à mesurer 0.40 m et ainsi de suite.

Au moyen d'une feuille de calcul, le graphique de longueur est réalisé par rapport à la masse, qui se révèle être une ligne droite, comme prévu de la loi de Hooke, car la relation entre la longueur L et la masse M est donnée par:

L = (g / k) m + lo

Comme expliqué dans les sections précédentes. Le graphique obtenu est le suivant:

Figure 4. Courbe d'étalonnage de printemps. Source: F. Zapata.

Sous le titre, la feuille de calcul montre l'équation de ligne qui ajuste le mieux les données expérimentales:

L = 0.0713 m + 0.25

La coupe de la ligne avec l'axe vertical est la longueur naturelle du ressort:

L_soit = 0.25 m

Pour sa part, la pente est le rapport G / K:

G / k = 0.0713

Par conséquent, prendre g = 9.8 m / s², La valeur de la constante de ressort est:

K = (9.8/0.0713) n / m

K = 137.45 n / m

Ayant cette valeur, notre ressort est calibré et le dynamomètre prêt à mesurer les forces comme suit: Une masse inconnue est pendu qui produit un certain tronçon, qui est lument sur l'axe vertical.

À partir de cette valeur, une ligne horizontale est tracée sur la courbe et à ce stade, une ligne verticale est projetée sur l'axe x, où la valeur de la masse est lue. Ayant la masse, nous avons son poids, qui est la cause de l'allongement.

Les références

1. SERAY, R., Vulle, c. 2011. Fondamentaux de la physique. 9na ed. Cengage Learning.
2. Tipler, P. 1987. Physique de pré-université. Éditorial Revered.
3. Tippens, P. 2011. Physique: concepts et applications. 7e édition. McGraw Hill
4. Wilson, J. 2010. Expériences de laboratoire de physique. 7e. Élégant. Brooks Cole.
5. Wikipédia. Courbe d'étalonnage. Récupéré de: est.Wikipédia.org.