Taratura dell’umidità: sensori RH, riferimenti e incertezza

La taratura di un sensore di umidità relativa richiede un confronto a condizioni definite, soprattutto di temperatura. Due letture diverse, prese in zone termicamente differenti, non dimostrano da sole un errore della sonda. Occorre identificare la catena, assegnare un riferimento con incertezza e dimostrare che i valori confrontati descrivono condizioni compatibili.

1. Umidità relativa e temperatura vanno insieme

L’umidità relativa, indicata qui con RH, esprime il rapporto fra la pressione parziale del vapore d’acqua e quella di saturazione nelle condizioni specificate. La temperatura cambia il riferimento di saturazione: a pressione parziale del vapore costante, un aumento di temperatura riduce RH. Per questo la sola scritta «50 %» non descrive completamente un punto di taratura.

Punto di rugiada, punto di brina e concentrazione di vapore sono grandezze diverse. La conversione in RH richiede temperatura del gas, modello appropriato ed eventuali correzioni di pressione; alle basse temperature conta anche il riferimento ad acqua o ghiaccio. Non trasferire un valore calcolato a una posizione diversa senza valutare le condizioni locali.

2. Definisci catena e riferimento

Identifica sonda, filtro protettivo, indicatore, canale, cavo, uscita e impostazioni. Chiarisci se il risultato riguarda il display, il segnale analogico o il valore registrato dal sistema. Una verifica elettronica dell’ingresso non caratterizza l’elemento sensibile né la sua esposizione all’aria. Anche il sensore di temperatura usato nella conversione deve avere evidenze adeguate.

Un generatore a pressione/temperatura realizza condizioni attraverso grandezze misurate e un modello. Un igrometro a specchio raffreddato misura il punto di rugiada; per ottenere RH serve anche la temperatura del gas. Un sensore RH di riferimento offre un confronto diretto, ma richiede conoscenza di correzioni, incertezza, deriva e isteresi. Il setpoint della camera non sostituisce queste evidenze.

Le soluzioni saline generano condizioni di equilibrio dipendenti dalla temperatura: il valore tabulato non è esatto e non descrive automaticamente il recipiente reale. Contano composizione, stato della soluzione, tenuta, contaminazione ed equilibrio. La guida DKD-R 5-8 non le accetta, nel proprio metodo, come via di riferibilità, pur ammettendone impieghi per controlli intermedi e generazione con riferimento separato. Questa scelta metodologica non costituisce un divieto universale GMP.

3. Checklist: il confronto è interpretabile?

La seguente checklist originale collega le principali verifiche a una decisione concreta. Completarla prima di interpretare uno scarto evita aggiustamenti che compensano il banco di prova invece del sensore.

Una camera vuota e una camera occupata da strumenti caldi possono produrre condizioni diverse. Anche una lettura stabile può essere stabilmente diversa tra due posizioni. Evita contatto con liquidi o aerosol salini e segui le condizioni di sicurezza e compatibilità della configurazione.

4. Punti, risposta e isteresi

Concorda punti RH e temperature pertinenti all’uso, metodo, sequenza, repliche e criteri di equilibrio. Non esiste una serie di punti adatta a ogni sensore. Una taratura a temperatura ambiente non dimostra automaticamente la prestazione a temperature operative lontane.

Registra l’avvicinamento a ciascun punto: la risposta può dipendere dall’umidità precedente. Una sequenza solo crescente non quantifica necessariamente l’isteresi, cioè la differenza di risposta allo stesso valore raggiunto da direzioni opposte. Distinguine l’effetto dalla ripetibilità e dal tempo di risposta. Non mediare indiscriminatamente percorsi diversi; dichiara come sono riportati o inclusi nell’incertezza.

Il criterio di stabilità deve considerare riferimento e strumento, non soltanto il regolatore. Più letture consecutive non equivalgono sempre a osservazioni indipendenti: acquisire più rapidamente non elimina deriva o correlazione. Conserva orari, condizioni e ragioni delle esclusioni previste dal metodo.

5. Unità e incertezza: caso simulato

Definiamo errore e = indicazione − riferimento e correzione c = −e. Se RH è espressa in percentuale, la differenza si esprime in punti percentuali RH. L’errore relativo richiede invece la divisione per il valore di riferimento. Scrivere soltanto «errore 1 %» lascia un’ambiguità decisiva.

Nel caso simulato, il riferimento legge 51,0 % RH in una zona a 25 °C; la sonda legge 48,0 % RH in una zona a 26 °C. Lo scarto apparente è −3,0 punti percentuali. Non possiamo attribuirlo interamente al sensore, né sottrarre una correzione termica arbitraria. Servono misure locali, caratterizzazione del volume e un confronto controllato, conservando i dati iniziali.

Dopo aver documentato condizioni confrontabili a 25 °C, il riferimento vale 50,0 % RH e la sonda indica 50,6 % RH: e = +0,6 punti percentuali, c = −0,6 punti percentuali. L’errore relativo è 0,6 / 50,0 × 100 = +1,2 %. L’incertezza estesa simulata è U = 0,8 punti percentuali, con k = 2: non è lo 0,8 % della lettura.

Supponiamo una regola concordata per questo punto: |e| + U ≤ 2,0 punti percentuali. Il risultato è 1,4 ≤ 2,0. L’esito soddisfa il criterio simulato soltanto nelle condizioni considerate; non dimostra l’intero campo né autorizza la modifica retroattiva della regola.

Il bilancio deve valutare riferimento, temperatura e gradienti, stabilità, risoluzione, ripetibilità, deriva e isteresi pertinenti. Converti i contributi alla stessa unità mediante il modello; considera correlazioni e contributi già inclusi. L’incertezza del certificato non copre automaticamente il successivo impiego, la contaminazione o un diverso montaggio.

6. Dal rapporto all’impiego

Il rapporto deve rendere ricostruibili oggetto, configurazione, metodo, punti RH/temperatura, risultati, incertezze, fattore di copertura e trattamento dell’isteresi. Se avviene un aggiustamento, separa risultati prima e dopo l’intervento. Specifica dove applicare le correzioni: una correzione documentata ma non applicata nel sistema non cambia il valore registrato.

Le funzioni autorizzate definiscono impieghi ammessi e controlli coerenti con rischio e storia. Valuta cambi di filtro, esposizioni a condensa o solventi, manutenzione e deriva. Un controllo intermedio utile ha riferimento e condizioni conosciuti; confrontare due sonde ugualmente contaminate può non rivelare un problema comune.

Approfondisci la taratura della catena termometrica e il bilancio d’incertezza. La qualifica e mappatura della camera resta una valutazione distinta. Altri percorsi sono nell’hub Taratura e metrologia di laboratorio.

7. Fonti e campo di applicazione

Verifica: 1 ottobre 2026. Le guide tecniche vanno applicate nel proprio campo; checklist e caso sono elaborazioni originali GuideGxP, non una procedura universale.

1. PTB/DKD-R 5-8, revisione 0, edizione inglese ottobre 2019 — taratura degli igrometri RH, riferimenti, condizioni e sequenze; edizione collegata dal catalogo ufficiale corrente.
2. L. Greenspan, NBS, Humidity Fixed Points of Binary Saturated Aqueous Solutions, 1977, 81A(1), 89–96 — studio scientifico storico su equilibrio, temperatura e incertezze delle soluzioni sature.