تجهیزات آزمون و اندازه شناسی باید طی زمان‌بندی مشخصی کالیبراسیون شوند تا از عملکرد آن بر اساس شاخص‌های تعریف شده اطمینان حاصل شود و در صورت عدم تطابق با شاخص‌های مدنظر، تجهیز بررسی و تنظیم گردد. عدم قطعیت‌های سیستم کالیبراسیون مورد استفاده برای کالیبره کردن تجهیزات اندازه‌گیری نباید خطای محسوسی به این فرآیند اضافه کند.

تجهیزات آزمون و اندازه‌گیری (اندازه شناسی) باید طی زمان‌بندی مشخصی کالیبره شوند تا از عملکرد آن بر اساس شاخص‌های تعریف شده اطمینان حاصل شود و در صورت عدم تطابق با شاخص‌های مدنظر، تجهیز بررسی و تنظیم گردد. عدم قطعیت‌های سیستم کالیبراسیون مورد استفاده برای کالیبره کردن تجهیزات اندازه‌گیری نباید خطای محسوسی به این فرآیند اضافه کند.

معرفی اندازه شناسی

فرآیند کالیبراسیون عمدتا شامل مقایسه تجهیزات اندازه‌گیری با تجهیزاتی استاندارد با صحت (Accuracy) بالاتر می‌شود. مقایسه صحت تجهیز مورد آزمون (Unit Under Test – UUT) و صحت استاندارد به عنوان آزمون نسبت صحت (Test Accuracy Ratio – TAR) شناخته شده است.

خطاها در فرآیند کالیبراسیون تنها با بررسی مشخصات استاندارد همراه نمی‌شوند، بلکه می‌تواند از منابعی چون تغییرات محیطی و تجهیزات دیگری که درفرآیند کالیبراسیون مورد استفاده است و یا خطای اپراتور نیز حاصل گردد. این خطاها باید به منظور تخمین عدم قطعیت کالیبراسیون شناسایی و تعیین شود که معمولا در با سطح اطمینان 95 درصد در نظر گرفته می‌شود (k=2). مقایسه بین صحت UUT و عدم قطعیت تخمینی کالیبراسیون با «نسبت عدم قطعیت آزمون» (Test Uncertainty Ratio – TUR) شناخته می‌شود. این نسبت به دلیل مدنظر قرار دادن منابع خطا در فرآیند کالیبراسیون قابل اطمینان‌تر نسب به TAR تلقی می‌شود.

انتخاب نقاط آزمون نیز حائز اهمیت است و باید با دقت انتخاب شود تا از عملکرد مورد انتظار UUT اطمینان حاصل گردد. مقدار TUR باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا کالیبراسیون قابل قبول باشد.

بعضی از استانداردهای کیفی اقدام به تعریف نسبت مناسب کرده‌اند. در ANSI/NSCL Z540-1-1994 گفته شده است که «آزمایشگاه باید اطمینان حاصل کند که عدم قطعیت کالیبراسیون به اندازه کافی کم باشد تا کیفیت اندازه‌گیری کاهش نیابد.» همچنین در آن ذکر شده است که «عدم قطعیت تجمعی اندازه‌گیری استاندارد از 25% تلورانس قابل قبول نباید بالاتر برود (به طور مثال تلورانس ذکر شده د مشخصات سازنده تجهیز)». 25% ذکر شده برابر با یک TUR 4:1 است. در دیگر استانداردها پیشنهاد شده که TUR، 10:1 باشد. در بعضی جاها نیز TUR برابر با 3:1، 2:1 یا حتی 1:1 نیز قابل قبول است. انتخاب هر کدام از موارد ذکر شده توسط کاربری که از ریسک‌های موجود در TUR پایین‌تر آگاه است، امکان‌پذیر است.

کاربر می‌تواند ریسک قبول TUR بالاتر در برابر 4:1 را قبول کند (فرضا 2:1). در جاهایی که TUR 4:1 الزامی‌ است، مجری کالیبراسیون ممکن است هزینه‌های زیادی برای ایجاد استانداردهای مکفی متحمل شود که منجر به افزایش هزینه کالیبراسیون می‌شود.

با TUR 1:1، عدم قطعیت کلی فرآیند کالیبراسیون همان تلورانس تجهیز تحت کالیبراسیون است (UUT). اگر این دو خوانش کاملا منطبق باشند و UUT هیچ خطایی نداشته باشد، تنها دلیل برای عملکرد خارج از محدوده تعریف شده، رانش در اندازه شناسی می‌تواند باشد.  در این صورت مهم است که بدانیم UUT، مقادیر اندازه‌گیری شده را تا چه زمان تکرار می‌کند. اکثر سازندگان تجهیزات، رانش یا عدم پایداری محصولشان را به همراه بازه زمانی کالیبراسیون اعلام می‌کنند تا از عملکرد دستگاه اطمینان حاصل شود. اگر رانش بین فواصل کالیبراسیون اتفاق بیفتد، با TUR کمتر، احتمال عملکرد غیرمجاز تجهیز بالا می‌رود که موجب تاثیرات مخرب بر محصولات تولیدی یا سیستم خواهد شد.

کاربران عمومی تجهیزات اندازه شناسی از ارائه‌دهنده خدمات کالیبراسیونشان انتظار دارند که عملکرد تجهیزاتشان را بر اساس مشخصات فنی‌اش بررسی کنند. دلیل اینکه استانداردهای کیفی (مانند Z-540 یا 10012) انتظار بررسی حداقل TUR (مثلا 4:1 یا 10:1) را دارند به خاطر اطمینان از سطح عملکرد تجهیز است. در صورتی که آزمایشگاه کالیبراسیون نتواند TUR حداقلی و مورد پذیرش مشتری را ارائه دهد باید وی را از TUR قابل دسترسی آگاه سازد و این کاربر تجهیز است که باید در مورد ادامه فرآیند کالیبراسیون تصمیم بگیرد.

زمانی که یک تجهیز کالیبره می‌شود، نتایج کالیبراسیون آن یا در محدوده مجاز قرار می‌گیرد یا خارج از آن. در زمانی که TUR 1:1 ایجاد شده باشد و خوانش تجهیز دقیقا مطابق مقادیر نامی باشید. به طور قطع تجهیز در تلورانس کاری خود قرار دارد. حال در صورتی که خوانش تجهیز در لبه تلورانس صورت گیرد، به احتمال 50 درصد تجهیز فارغ از بحث TUR، عملکردی خارج از مشخصات فنی‌اش خواهد داشت. همان‌طور که در شکل 1 قابل مشاهده است، برای TUR 1:1، به محض انحراف UUT از مقادیر نامی، احتمال عملکرد مطابق مشخصه فنی تجهیز کاهش می‌یابد.

در TUR 2:1 (شکل 2) احتمال حضور در تلورانس عملکردی تجهیز افزایش می‌یابد. به طوری که در 40 درصد خوانش محدوده تلورانس، 90 درصد احتمال عملکرد صحیح تجهیز وجود دارد و تا 50 درصد به تدریج کاهش پیدا می‌کند.

در TUR 4:1 (شکل 3) احتمال عملکرد تجهیز در تلورانس تا زمانی که در 50 درصد محدوده تلورانس خوانش اتفاق می‌افتد، 100 درصد باقی می‌ماند. این احتمال زمانی که خوانش در 70 درصد تلورانس تجهیز انجام می‌شود، تا زیر 90 درصد کاهش می‌یابد و بعد به سرعت تا 50درصد پایین می آید.

در TUR 10:1 (شکل4) تا خوانش 80 درصد تلورانس تجهیز، احتمال عملکرد در محدوده تلورانس 100 درصد باقی می‌ماند و سپس به سرعت تا 50 درصد کاهش می‌یابد.

لازم به ذکر است که علی‌رغم سطح اطمینان از عملکرد بالایی که TUR 10:1 در مورد تجهیز به ما می‌دهد، اکثر اوقات قابل دسترسی نیست. دلیل این امر هزینه‌های بالا و یا محدودیت در تکنولوژی‌های موجود برای اجرایی کردن این مساله است.

همچنین در یک TUR 100:1 تا خوانش تا 98 درصد محدوده تلورانس، 100 درصد اطمینان از عملکرد در محدوده تلورانس ایجاد می‌شود. اما با توجه به دلایل ذکر شده، عملی نخواهد بود.

• تلرانس مجاز خارج از نتایج کالیبراسیون به چه معناست؟
• کالیبراسیون چیست و تاریخچه آن به کجا باز می‌گردد؟
• آیا باید دیتالاگر خود را کالیبره کنیم؟

مثال:

تصور کنید که در حال کالیبره کردن یک فشار سنج هستید که دقت مشخصی 0.5 ± درصد از قرائت در مقیاس کل (FSR) را دارد. مقیاس کامل گیج 1000 psi است، بنابراین دقت ± 5 psi است.

حال فرض کنید عدم قطعیت استاندارد کالیبراسیون مورد استفاده برای کالیبره کردن این تجهیز ± 2 psi است. TUR با تقسیم دقت گیج بر عدم قطعیت استاندارد کالیبراسیون محاسبه می شود:

در این مثال، TUR 2.5:1 است. این بدان معناست که عدم قطعیت استاندارد کالیبراسیون 2.5 برابر کمتر از دقت تجهیز است که به طور کلی در بسیاری از صنایع قابل قبول است.

استانداردهای بیان کننده مقادیر TUR

1. ANSI/NCSL Z540-1: این استاندارد که توسط کنفرانس ملی آزمایشگاه های استاندارد (NCSL) منتشر شده است، تصریح می کند که عدم قطعیت جمعی استانداردهای اندازه گیری نباید از 25% تلورانس قابل قبول تجاوز کند که برابر است با 4:1 TUR
2. MIL-STD-45662A: این استاندارد نظامی ایالات متحده از TUR 4:1 استفاده کرد که بعداً در ANSI/NCSL Z540-1 گنجانده شد. در این استاندارد بیان شده که دقت استانداردهای اندازه گیری مورد استفاده برای کالیبراسیون نباید از 20 درصد تلرانس تجهیزات اندازه گیری در حال کالیبره تجاوز کند.
3. ISO/IEC 17025: این استاندارد بین المللی که برای آزمایشگاه های آزمون و کالیبراسیون استفاده می‌شود، بر اهمیت TUR در قابلیت اطمینان و دقت فرآیندهای کالیبراسیون تاکید می کند.

این استانداردها کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که فرآیندهای کالیبراسیون با دقت و اطمینان کافی انجام می شوند و خطر خطاها را کاهش می دهند و کیفیت اندازه گیری ها را بهبود می بخشند.

آزمایشگاه کالیبراسیون شرکت سنجشگران میزان ابزار ضمن بهره‌مندی از تجهیزات مرجع با قابلیت ردیابی به استانداردهای بین‌المللی و اندازه شناسی دقیق، بر اساس گستره عملکردی، گواهینامه تایید صلاحیت و استانداردهای ملی و بین‌المللی خدمات خود را توسط کارشناسانی مجرب ارائه می‌دهد.

منبع: transcat