Калибровка

Материал из wikixw
Перейти к навигации Перейти к поиску

"Обнуление" перенаправляет сюда. Об антидемпинговых пошлинах правительства США см. раздел обнуление (торговля). Для других целей см. раздел Обнуление (устранение двусмысленности). Эта статья посвящена оценке точности измерительного устройства, такого как шкала или линейка. Понятие статистики см. В разделе Калибровка (статистика) .

В измерительной технике и метрологии калибровка представляет собой сравнение значений измерений, полученных испытываемым устройством, с эталоном калибровки известной точности. Таким эталоном может быть другое измерительное устройство с известной точностью, устройство, генерирующее измеряемую величину, например напряжение, звуковой сигнал или физический артефакт, например измерительная линейка.

Результат сравнения может привести к одному из следующих результатов:

  1. на тестируемом устройстве не было отмечено никаких существенных ошибок
  2. была замечена существенная ошибка, но корректировка не производилась
  3. корректировка, сделанная для исправления ошибки до приемлемого уровня

Строго говоря, термин "калибровка" означает всего лишь акт сравнения и не включает в себя никаких последующих корректировок.

Калибровочный стандарт обычно прослеживается до национального стандарта, проводимого национальным метрологическим органом.

Короче говоря крещение это калибровка с синхронизацией ,также луч солнца тоже калибрует своей меткой"свой -чужой" каждый год .

Определение BIPM[править]

Формальное определение калибровки в Международном бюро мер и Весов (МБМВ) является следующее: "операция, которая, при определенных условиях, в первую очередь, устанавливает связь между количеством значений неопределенности измерений путем измерения стандартов и соответствующих указаний с соответствующими погрешностями (калибруемого прибора или вторичных эталонов) и, на втором этапе эта информация используется для установления связи для получения результата измерения с указанием."

Это определение гласит, что процесс калибровки является чисто сравнительным, но вводит понятие неопределенности измерений в отношении точности испытываемого устройства и стандарта.

Современные процессы калибровки[править]

Растущая потребность в известной точности и неопределенности, а также необходимость иметь согласованные и сопоставимые стандарты на международном уровне привели к созданию национальных лабораторий. Во многих странах будет существовать национальный метрологический институт (НМИ), который будет поддерживать первичные стандарты измерения (основные единицы СИ плюс ряд производных единиц), которые будут использоваться для обеспечения прослеживаемости инструментов Заказчика путем калибровки.

НМИ поддерживает метрологическую инфраструктуру в этой стране (и часто в других странах), устанавливая непрерывную цепочку от верхнего уровня стандартов до инструмента, используемого для измерения. Примерами национальных метрологических институтов являются NPL в Великобритании , NIST в США , PTB в Германии и многие другие. Поскольку соглашение о взаимном признании было подписано, теперь просто взять прослеживаемость от любого участвующего НМИ, и это больше не нужно для компании, чтобы получить прослеживаемость для измерений от НМИ страны, в которой она находится, такие как Национальная физическая лаборатория в Великобритании.

Качество[править]

Для повышения качества калибровки и получения результатов, принятых внешними организациями, желательно, чтобы калибровка и последующие измерения были "прослежены" до международно определенных единиц измерения. Установление прослеживаемости осуществляется путем формального сравнения со стандартом, который прямо или косвенно связан с национальными стандартами (такими как NIST в США), международными стандартами или сертифицированными эталонными материалами . Это может быть сделано национальными лабораториями по стандартизации, управляемыми правительством, или частными фирмами, предлагающими услуги метрологии.

Системы менеджмента качества требуют создания эффективной метрологической системы, включающей формальную, периодическую и документированную калибровку всех измерительных приборов. Стандарты ISO 9000 [2] и ISO 17025 [3] требуют, чтобы эти отслеживаемые действия были на высоком уровне и устанавливали, как они могут быть количественно оценены.

Для того чтобы сообщить качество тарировки значение тарировки часто сопровожено traceable заявлением неопределенности к заявленному уровню доверия. Это оценивается с помощью тщательного анализа неопределенности. Несколько раз DFS (отклонение от спецификации) требуется для работы оборудования в деградированном состоянии. Всякий раз, когда это происходит, он должен быть в письменной форме и санкционирован менеджером с технической помощью специалиста по калибровке.

Измерительные приборы и приборы классифицируются в соответствии с физическими величинами, которые они предназначены для измерения. Они варьируются на международном уровне, например, NIST 150-2G в США [4] и NABL -141 в Индии. вместе, эти стандарты охватывают приборов, которые измеряют различные физические величины, такие как электромагнитное излучение (ВЧ-пробники), звука (измеритель уровня звука или шума дозиметр), времени и частоты (интервалометр), ионизирующего излучения (счетчик Гейгера), освещенности (люксметр), механических величин (концевой выключатель, манометр, реле давления), и, термодинамические и теплофизические свойства (термометр, регулятор температуры ). Стандартная аппаратура для каждого прибора теста меняет соответственно, например, тестер мертвого груза для тарировки манометра и сухой тестер температуры блока для тарировки датчика температуры.

Подсказки тарировки аппаратуры[править]

Калибровка может потребоваться по следующим причинам:

  • новый инструмент
  • после ремонта или модификации прибора
  • по истечении указанного периода времени
  • по истечении указанного времени использования (часов работы)
  • до и / или после критического измерения
  • после события, например
  • * после того, как прибор подвергся удару, вибрации или физическому повреждению, которые потенциально могли бы нарушить целостность его калибровки
  • * внезапные изменения погоды
  • всякий раз, когда наблюдения кажутся сомнительными или показания прибора не соответствуют выходу суррогатных инструментов
  • как определено требованием, например, спецификацией клиента, рекомендацией изготовителя аппаратуры.

В общем использовании калибровка часто рассматривается как включающая процесс регулировки выходного сигнала или индикации на измерительном приборе для согласования со значением применяемого стандарта в пределах заданной точности. Например, термометр может быть откалиброван таким образом, что ошибка индикации или коррекции определяется и регулируется (например, с помощью калибровочных констант) так, чтобы он показывал истинную температуру в градусах Цельсия в определенных точках шкалы. Это и есть восприятие конечного пользователя прибора. Однако очень немногие инструменты могут быть отрегулированы так, чтобы точно соответствовать стандартам, с которыми они сравниваются. Для подавляющего большинства калибровок процесс калибровки фактически представляет собой сравнение неизвестного с известным и запись результатов.

Основной процесс калибровки[править]

Цель и область[править]

Процесс калибровки начинается с проектирования измерительного прибора, который необходимо откалибровать. Конструкция должна иметь возможность "проводить калибровку" через свой калибровочный интервал. Другими словами, конструкция должна быть способна к измерениям, которые находятся "в пределах инженерного допуска" при использовании в указанных условиях окружающей среды в течение некоторого разумного периода времени. Наличие конструкции с такими характеристиками повышает вероятность фактического выполнения измерительных приборов ожидаемым образом. В основном, целью калибровки является поддержание качества измерений, а также обеспечение правильной работы конкретного прибора.

Частота[править]

Точный механизм присвоения допустимых значений варьируется в зависимости от страны и типа отрасли. Измерение оборудования обычно назначает производитель .допуск измерения, предлагает интервал тарировки (CI) и определяет относящий к окружающей среде ряд пользы и хранения. Организация использования обычно назначает фактический интервал калибровки, который зависит от вероятного уровня использования данного конкретного измерительного оборудования. Назначение интервалов калибровки может быть формальным процессом, основанным на результатах предыдущих калибровок. Сами стандарты не ясны относительно рекомендуемых значений CI:

  • ISO 17025
       "Свидетельство о калибровке (или калибровочный ярлык) не должно содержать никаких рекомендаций относительно интервала калибровки, за исключением тех случаев, когда это было согласовано с заказчиком. Это требование может быть заменено правовыми нормами.”
  • ANSI / NCSL Z540
       "...калибровка или проверка должны проводиться с периодическими интервалами, установленными и поддерживаемыми для обеспечения приемлемой надежности..."
  • ISO-9001
       "Там, где это необходимо для обеспечения достоверных результатов, измерительное оборудование shall...be откалибрировано или Проверено на определенных интервалах, или перед использованием...”
  • MIL-STD-45662A
       "... калибровка должна проводиться с периодическими интервалами, установленными и поддерживаемыми для обеспечения приемлемой точности и надежности...Интервалы сокращаются или могут быть увеличены подрядчиком, если результаты предыдущих калибровок показывают, что такие действия являются целесообразными для поддержания приемлемой надежности."

Требуемые стандарты и точность[править]

Следующим шагом является определение процесса калибровки. Выбор стандарта или стандартов является наиболее заметной частью процесса калибровки. В идеале, стандарт имеет меньш чем 1/4 из неопределенности измерения будучи откалибрированным прибора. Когда эта цель достигнута, накопленная неопределенность измерений всех задействованных стандартов считается незначительной, когда окончательное измерение также производится в соотношении 4: 1.[10] Это соотношение было, вероятно, впервые формализовано в справочнике 52, который сопровождал MIL-STD-45662A, раннюю спецификацию программы метрологии Министерства обороны США. Это было 10: 1 с момента его создания в 1950-х годах до 1970-х годов, когда передовые технологии сделали 10:1 невозможным для большинства электронных измерений.

Поддержание соотношения точности 4:1 с современным оборудованием является сложным. Будучи откалибрированным испытательное оборудование может быть как раз как точно как работая стандарт. если коэффициент точности составляет менее 4:1, то допуск калибровки может быть уменьшен для компенсации. При достижении соотношения 1: 1 только точное соответствие между стандартом и калибруемым устройством является полностью правильной калибровкой. Другой распространенный метод устранения такого несоответствия заключается в снижении точности калибруемого устройства.

Например, манометр с точностью 3%, заявленной производителем, может быть изменен на 4%, чтобы можно было использовать стандарт точности 1% при соотношении 4:1. Если датчик использован в применении требуя точности 16%, то иметь точность датчика уменьшенную до 4% не повлияет на точность окончательных измерений. Это называется ограниченной калибровкой. Но если окончательное измерение требует точности 10%, то датчик 3% никогда не может быть лучше, чем 3.3:1. Тогда, возможно, регулировка калибровочного допуска для датчика будет лучшим решением. Если калибровка выполняется на 100 единицах измерения, то стандарт 1% будет фактически находиться где-то между 99 и 101 единицами. Допустимые значения калибровок, при которых испытательное оборудование находится в соотношении 4:1, составляют 96-104 единиц включительно. Изменение допустимого диапазона с 97 до 103 единиц позволит устранить потенциальный вклад всех стандартов и сохранить соотношение 3,3:1. Продолжая, дальнейшее изменение допустимого диапазона до 98 до 102 восстанавливает более чем 4: 1 окончательное соотношение.

Это упрощенный пример. Математика этого примера может быть оспорена. Важно, чтобы любое мышление, направленное на этот процесс в реальной калибровке, было записано и доступно. Неформальность вносит свой вклад в толерантность стеков и других трудных для диагностики пост калибровки проблем.

Кроме того, в приведенном выше примере, в идеале значение калибровки 100 единиц будет лучшей точкой в диапазоне датчика для выполнения одноточечной калибровки. Это может быть рекомендация завода-изготовителя или способ, которым уже калибруются аналогичные устройства. Множественные тарировки пункта также использованы. В зависимости от устройства, нулевое состояние блока, отсутствие измеряемого явления, также может быть точкой калибровки. Или нул может быть переустановлен потребителем-там несколько возможных изменений. Опять же, точки для использования во время калибровки должны быть записаны.

Между стандартом и калибруемым устройством могут существовать особые способы соединения, которые могут повлиять на калибровку. Например, в электронных калибровках, включающих аналоговые явления, импеданс кабельных соединений может непосредственно влиять на результат.

Ручная и автоматическая калибровка[править]

Методы калибровки для современных приборов могут быть ручными или автоматическими.

Например, для калибровки манометра может использоваться ручной процесс. Эта процедура требует нескольких этапов, [12] [требуемая цитата] для подключения испытуемого датчика к эталонному эталонному манометру и регулируемому источнику давления, для приложения давления текучей среды как к эталонному, так и к испытательному манометру в определенных точках по всей длине манометра и для сравнения показаний обоих датчиков. Испытываемый манометр может регулироваться таким образом, чтобы его нулевая точка и реакция на давление соответствовали как можно более точно заданной точности. Каждый этап этого процесса требует ручного ведения записей. Автоматическая калибровка - американский военнослужащий, использующий автоматический калибратор давления 3666C

Автоматический калибратор давления [13] - Это устройство, которое сочетает в себе электронный блок управления , усилитель давления , используемый для сжатия газа, такого как азот, датчик давления, используемый для определения требуемых уровней в гидравлическом аккумуляторе, и аксессуары, такие как жидкостные ловушки и измерительные фитинги . Автоматическая система может также включать средства сбора данных для автоматизации процесса сбора данных для ведения учета.

Описание процесса и документация[править]

Вся приведенная выше информация собирается в процессе калибровки, которая представляет собой конкретный метод испытаний . Эти процедуры охватывают все шаги, необходимые для выполнения успешной калибровки. Изготовитель может предоставить один из них или организация может подготовить такой, который также охватывает все другие требования организации. В Соединенных Штатах существуют координационные центры для процедур калибровки, такие как программа обмена данными между правительством и промышленностью (GIDEP).

Этот точный процесс повторяется для каждого из используемых стандартов до тех пор, пока не будут достигнуты стандарты переноса, сертифицированные эталонные материалы и/или естественные физические константы, стандарты измерения с наименьшей неопределенностью в лаборатории. Это позволяет установить прослеживаемость калибровки.

Смотрите раздел Метрология для других факторов, которые учитываются при разработке процесса калибровки.

После всего этого отдельные приборы конкретного типа, рассмотренные выше, могут быть окончательно калиброваны. Процесс обычно начинается с основной проверки повреждений. Некоторые организации, такие как атомные электростанции, собирают калибровочные данные "по мере обнаружения" до проведения любого регламентного обслуживания. После проведения регламентного обслуживания и устранения недостатков, выявленных в ходе калибровки, выполняется калибровка "как слева".

Чаще всего специалист по калибровке доверяет весь процесс и подписывает сертификат калибровки, который документирует завершение успешной калибровки. Основной процесс, описанный выше, является сложной и дорогостоящей задачей. Стоимость поддержки обычного оборудования обычно составляет около 10% от первоначальной цены покупки на ежегодной основе, как обычно принимается эмпирическое правило . Экзотические устройства , такие как сканирующие электронные микроскопы, системы газового хроматографа и лазерные интерферометры, могут быть еще более дорогостоящими в обслуживании.

Прибор "одиночного измерения" используемый в основном описании процесса тарировки выше существует. Но, в зависимости от организации, большинство приборов, которые нуждаются в калибровке, могут иметь несколько диапазонов и множество функциональных возможностей в одном приборе. Хорошим примером может служить обычный современный осциллограф . Там легко может быть 200 000 комбинаций настроек для полной калибровки и ограничения на то, сколько все включено калибровка может быть автоматизирована.

Для предотвращения несанкционированного доступа к прибору после калибровки обычно применяются трамбовочные уплотнения. Изображение стойки осциллографа показывает их и доказывает, что прибор не был удален с момента его последней калибровки, поскольку они могут быть несанкционированно подключены к регулировочным элементам прибора. Также есть метки, показывающие дату последней калибровки и когда интервал калибровки диктует, когда следующий необходим. Некоторые организации также присваивают каждому прибору уникальную идентификацию для стандартизации ведения учета и отслеживания аксессуаров, являющихся неотъемлемой частью конкретного условия калибровки.

Когда будучи откалибрированными аппаратуры интегрированы с компьютерами, интегрированные компьютерные программы и все коррекции тарировки также под контролем.

Историческое развитие[править]

Основная статья: История измерений

Происхождение[править]

Слова "калибровка" и "калибровка" вошли в английский язык совсем недавно, во время Гражданской войны в Америке, в описаниях артиллерии, которые, как полагают, были получены из измерения калибра орудия.

Некоторые из самых ранних известных систем измерения и калибровки, по-видимому , были созданы между древними цивилизациями Египта , Месопотамии и долины Инда, причем раскопки показали использование угловых градаций для строительства.[15] термин "калибровка", вероятно, впервые был связан с точным разделением линейных расстояний и углов с помощью делительного двигателя и измерением гравитационной массы с помощью весовой шкалы. Только эти две формы измерения и их прямые производные поддерживали почти все коммерческое и технологическое развитие от самых ранних цивилизаций до приблизительно 1800 года н. э.

Калибровка Весов и расстояний (c. 1100 CE )[править]

Смотрите также: Закон О мерах и весах

Ранние измерительные приборы были прямыми, т. е. они имели те же единицы измерения, что и измеряемая величина. Примеры включают длину с использованием мерила и массу с использованием Весов. В начале XII века, во время правления Генриха I (1100-1135), было решено, что Ярд-это "расстояние от кончика носа короля до конца его вытянутого большого пальца. Однако документальные свидетельства мы находим только в царствование Ричарда I (1197 г.).

  1. Усвоение мер
  2. "Во всем королевстве должен быть один и тот же двор одинакового размера и он должен быть из железа."

Затем последовали другие попытки стандартизации, такие как Великая хартия вольностей (1225) для жидких мер, вплоть до Mètre des Archives из Франции и установления метрической системы .

Ранняя калибровка приборов для измерения давления =[править]

Одним из самых ранних устройств для измерения давления был ртутный барометр, приписываемый Торричелли (1643) , который считывал атмосферное давление с помощью ртути . Вскоре после этого были разработаны наполненные водой манометры. Все они будут иметь линейные калибровки с использованием гравиметрических принципов, где разница в уровнях была пропорциональна давлению. Нормальными единицами измерения были бы удобные дюймы ртути или воды.

В конструкции манометра прямого отсчета гидростатической на праве, прикладное давление P A нажимает жидкость вниз с правильной позиции U-пробки манометра, пока маштаб длины рядом с пробкой измеряет разницу уровней. Полученная разница в высоте "H" является прямым измерением давления или вакуума по отношению к атмосферному давлению . При отсутствии перепада давления оба уровня будут равны, и это будет использоваться в качестве нулевой точки.

В ходе промышленной революции были приняты "косвенные" измерительные приборы давления, которые были более практичны, чем манометр.[20] Например, в паровых двигателях высокого давления (до 50 фунтов на квадратный дюйм), где ртуть использовалась для уменьшения длины шкалы примерно до 60 дюймов, но такой манометр был дорогим и склонным к повреждению.[21] это стимулировало развитие инструментов косвенного чтения, заметным примером которых является трубка Бурдона, изобретенная Эженом Бурдоном.


На переднем и заднем видах датчика Bourdon справа приложенное давление на нижнем фитинге уменьшает завиток на сплющенной трубе пропорционально давлению. При этом перемещается свободный конец трубки, который связан с указателем. Этот прибор будет калиброваться по манометру, который будет являться эталоном калибровки. Для измерения косвенных величин давления на единицу площади погрешность калибровки будет зависеть от плотности манометрической жидкости и средств измерения разности высот. Из этого можно было вывести другие единицы измерения, такие как фунты на квадратный дюйм, и отметить их на шкале.

Смотрите также[править]

Пруф[править]

/web.archive.org/web/20130223061547/http://mastercalibrators.asn.au/

Источник — https://wikixw.ru/index.php?title=Калибровка&oldid=11075