آشنایی با کالیبراتور و کاربرد آن
یک تعریف رسمی و فنی از “کالیبراتور“، “استاندارد اندازه‌گیری مورد استفاده در کالیبراسیون” است. این تعریف از BIPM مستقر در فرانسه آمده است. BIPM سیستم اندازه‌گیری جهانی را هماهنگ می‌کند و برای یکسان سازی اندازه‌گیری‌ها در سراسر جهان کار می‌کند. به بیان دیگر، کالیبراتور ابزاری است که بعنوان مرجع استفاده می‌شود (که استاندارد نیز نامیده می‌شود)، که اندازه‌گیری‌های آن با اندازه‌گیری‌های دستگاه دیگری با دقت کمتر (به نام دستگاه تحت آزمایش) مقایسه می‌شود. دلیل انجام آزمایش تعیین این است که آیا دستگاه تحت آزمایش (DUT) به اندازه‌ای که قرار است دقیق باشد یا خیر.
گاهی اوقات ابزاری مانند مولتی متر دیجیتال بعنوان کالیبراتور استفاده می‌شود، اما عملکرد یکسان است – مقایسه اندازه گیری‌های یک ابزار دقیق تر با اندازه‌گیری‌های یک ابزار دقیق‌تر. نسبت دقت معمولاً چهار به یک است (4:1). یعنی بهترین روش‌ها بیان می‌کند که کالیبراتور باید حداقل چهار برابر دقیق تر از دستگاه تحت آزمایش باشد. با مقاله امروز سپیانی همراه شوید تا درباره تجهیزات کالیبراسیون اطلاعات کاملی کسب کنید.
چگونه از کالیبراتور استفاده می‌شود؟
یک کالیبراتور برای تأیید اینکه آیا دستگاه تحت آزمایش (DUT) در محدوده اندازه‌گیری مشخص شده توسط سازنده آن کار می‌کند یا خیر استفاده می‌شود. یک کاوشگر مرجع کالیبره شده و پروب‌های تحت آزمایش یا DUT در یک مایع در دمای پایدار غوطه‌ور می‌شوند. قرائت دمای پروب کالیبره‌شده با قرائت کاوشگرهای تحت آزمایش مقایسه می‌شود.
مطالب مرتبط:
تجهیزات اندازه‌گیری پرتابل چیست؟
کالیبراسیون چیست؟ چه کاربردی دارد؟
مراحل کلی استفاده از کالیبراتور:
- با ابزار اندازه گیری کنید.
- همان اندازه گیری را با DUT انجام دهید.
- عدم قطعیت فرآیند اندازه‌گیری را ارزیابی کنید.
- تفاوت بین اندازه‌گیری‌ها را محاسبه کنید. این خطای اندازه‌گیری بین کالیبراتور و DUT را بشما می‌گوید.
- اندازه‌گیری‌ها و نتایج را ثبت کنید.
- این مراحل را برای تعداد نقاط اندازه گیری که توسط روش کالیبراسیون لازم است ادامه دهید.
پس از تکمیل اندازه‌گیری‌ها و مقایسه آنها، می‌توانید بررسی کنید که آیا خطای DUT کمتر از مشخصات محصول (در تحمل) است یا خیر. اگر اینطور نیست، باید تصمیم بگیرید که آیا DUT قابل تعمیر یا تنظیم است یا خیر، و سپس مجدداً کالیبره کنید تا تأیید کنید که مطابق با مشخصات کار می‌کند.
اگر از کالیبراتور به عنوان منبع (و نه بعنوان یک دستگاه اندازه گیری) استفاده شود، روند مشابه خواهد بود، اما شما باید DUT را به کالیبراتور وصل کنید و مقدار مشخصی را ارسال کنید (بعنوان مثال، 10 ولت در مورد کالیبراتور الکتریکی). یا 100 درجه سانتیگراد در مورد کالیبراتور دما) از کالیبراتور به DUT. شما می‌دانید که سیگنال منبع کالیبراتور چقدر دقیق است، بنابراین می‌توانید به نحوه نمایش سیگنال در DUT نگاه کنید و محاسبه کنید که آیا DUT مطابق مشخصات آن است یا خیر.
چرا کالیبراسیون مهم است؟
بیایید به یک مثال از زندگی روزمره نگاه کنیم. فرض کنید می‌خواهید یک کیلوگرم همبرگر بخرید. چه تصمیم به خرید در سوپرمارکت نزدیک محل کار خود داشته باشید و چه در فروشگاه گوشه‌ای در نزدیکی خانه خود، کاملا مطمئن هستید که یک کیلوگرم واقعی همبرگر را صرف نظر از اینکه آن را از کجا خریداری کنید، دریافت خواهید کرد. این به این دلیل است که می‌دانید در هر فروشگاه شخصی گوشت را قبل از بسته بندی وزن کرده است. چیزی که ممکن است تعجب نکنید این است که چگونه بفهمیم مقیاس هر فروشگاه دقیق است؟ دلیل ساده این است که ترازوها کالیبره شده بودند – هر کدام از ترازوها با دستگاه اندازه‌گیری وزن دقیق تری مقایسه شدند.
اما بیایید یک قدم جلوتر برویم.
حتما بخوانید:
تفاوت ترانسمیتر و ترانسدیوسر چیست؟
چگونه بفهمیم کالیبراتور دقیق است؟
پاسخ این است که با مرجع دیگری مقایسه شده است که حتی دقیق تر است. آن یک بار دیگر با یک مرجع دقیق تر مقایسه شد و به همین ترتیب تا تعریف نهایی دقت – در این مورد، وزن – که کیلوگرم است. فرآیند ردیابی دقت اندازه‌گیری‌ها از پایین‌ترین به بالاترین سطح، قابلیت ردیابی نامیده می‌شود و این فرآیندی است که اندازه‌گیری‌ها را قادر می‌سازد تا بطور یکنواخت در سراسر جهان انجام شوند. درک کیفیت هر مقایسه نیز مهم است که با عدم قطعیت اندازه‌گیری هر مقایسه ارتباط برقرار می‌کند. بدون عدم قطعیت اندازه‌گیری، قابلیت ردیابی اندازه گیری وجود ندارد.
اندازه‌گیری‌های یکنواخت مهم هستند زیرا نه تنها می‌خواهید اعتماد کنید که آن پوند همبرگر را دریافت می‌کنید، بلکه می‌خواهید اعتماد کنید که مهره‌ها و پیچ‌هایی که پل‌ها را در کنار هم نگه می‌دارند، ترکیب متالورژیکی مناسبی دارند و اندازه درستی دارند، یا اینکه وسایل الکترونیکی موجود در تلفن همراه شما همانطور که باید عمل می‌کند. در یک سطح بزرگتر، یکنواختی اندازه گیری تجارت جهانی را ممکن می‌کند. کالیبراسیون به اطمینان از اندازه گیری‌های صحیح و یکنواخت کمک می‌کند و به همین دلیل است که کالیبراسیون مهم است.
مردم از چه زمانی شروع به استفاده از کالیبراتور کردند؟
مردم از ابتدای تاریخ ثبت شده از ابزارهای کالیبراسیون استفاده می‌کردند، اگرچه ابزارهای قدیمی تر بسیار ابتدایی تر بودند. برای مثال، یکی از اولین معیارها برای قد، قسمتی از بدن بود، به ویژه طول ساعد یک امپراتور مصری بین آرنج و نوک انگشت میانی او. میله‌هایی به این طول که ذراع نامیده می‌شوند ساخته شده و برای ساختن اهرام استفاده می‌شود. (بعنوان یک نکته جانبی جالب، کارگران موظف بودند در هر ماه کامل، ذراع خود را برای کالیبراسیون برگردانند. اگر این کار را انجام ندهند، مجازات اعدام وجود دارد.)
با پیشرفت تمدن، مردم نیاز داشتند که بتوانند اقلامی مانند سلاح، مصالح ساختمانی، جواهرات یا پول را تولید کنند. هر جامعه استانداردهای اندازه گیری خود را برای مقادیری مانند زمان، مسافت، طول و وزن تعریف می‌کند. اما در راستای منافع تجارت بین المللی، کشورها با واحدهای اندازه‌گیری مشترک و استانداردهایی که بر اساس آنها ساخته می‌شوند ملاقات و توافق کردند. با دقت به اسناد تاریخی نگاه کنید و معمولاً به وزن‌ها و اندازه‌گیری‌ها اشاره خواهید کرد. بعنوان مثال، قانون اساسی ایالات متحده می‌گوید:
«برای پول سکه کردن، تنظیم ارزش آن و سکه‌های خارجی، و تعیین استاندارد اوزان و معیارها»
امروزه، اکثر کشورها دارای مؤسسه‌های ملی اندازه‌گیری (NMI) هستند که مسئول برآورده کردن نیازهای اندازه‌گیری دولت‌ها، صنایع و سازمان‌های علمی و هماهنگی قابلیت‌های اندازه‌گیری با سایر مؤسسات اندازه‌گیری برای کمک به تضمین تجارت جهانی عادلانه هستند. اندازه‌گیری‌ها معمولاً بر اساس استانداردهایی که در این مؤسسه‌ها حفظ می‌شوند قابل ردیابی هستند. اندازه گیری‌های انجام شده توسط ابزارهای کالیبراسیون در نهایت در یک یا چند سیستم بین المللی واحدها (SI) قابل ردیابی هستند.
حتما بخوانید:
تجهیزات اندازه‌گیری ایسکرا (Iskra)
انواع مختلف کالیبراتورها چیست؟
کالیبراتور دما:
کالیبراتور دما دستگاه‌هایی را کالیبره می‌کند که دما را اندازه‌گیری می‌کنند. دستگاه‌های رایج یا حجم کاری که باید کالیبره شوند عبارتند از:
- دماسنج
- پروب‌های دما
- فرستنده‌های دما
- سنسورهای دما
- دماسنج‌های مقاومتی پلاتین (PRT یا PT-100)
- آشکارسازهای مقاومتی دما (RTD)
- ترمیستورها
- ترموکوپل
نوع ابزار کالیبراسیون دما که برای یک کار کالیبراسیون خاص انتخاب می‌شود به نوع سنسوری که باید کالیبره شود، محیطی که قرار است در آن کالیبره شود و دقت مورد نیاز کالیبراسیون بستگی دارد.
کالیبراتور داده‌های هوا
کالیبراتورهای داده هوا ابزارهای اویونیک مانند:
- ارتفاع سنج
- نشانگرهای سرعت هوا
- میزان صعود متر
- ماخ متر
- کامپیوترهای داده هوا
- سیستم‌های کنترل مبتنی بر موتور
این ابزارها معمولاً شامل کلیدها و/یا یک صفحه و صفحه نمایش برای تنظیم و مشاهده فشار، بعلاوه لوازم الکترونیکی برای اندازه‌گیری و کنترل فشار هستند. همچنین ممکن است شامل کانکتورهایی برای خودکارسازی کالیبراسیون با نرم افزار کالیبراسیون باشد.
برای استفاده از کالیبراتور داده هوا:
- واحد فشار مناسب را تنظیم کنید.
- ابزار را برای کنترل فشار تنظیم کنید.
- وقتی فشار تثبیت شد، ابزار را طوری تنظیم کنید که اندازه‌گیری کند.
- اندازه گیری را انجام داده و ثبت کنید.
- به نقطه آزمایش بعدی بروید و روند را تکرار کنید.
کالیبراتور برقی
یک کالیبراتور الکتریکی یا الکترونیکی ابزارهای الکترونیکی را کالیبره می‌کند. ابزارهای الکترونیکی معمولاً ترکیبی از ولتاژ، جریان، مقاومت، اندوکتانس، ظرفیت، زمان و فرکانس را اندازه گیری می‌کنند. آنها همچنین ممکن است شامل توان الکتریکی و فاز باشند. یک کالیبراتور الکتریکی معمولاً سیگنال‌های خروجی را ارائه می‌دهد که توسط DUT خوانده می‌شوند. همچنین ممکن است اندازه گیری‌های دقیقی را انجام دهد. ابزارهای معمولی یا حجم کاری که می‌توانند توسط کالیبراتور الکتریکی کالیبره شوند عبارتند از:
- مولتی متر دیجیتال
- گیره‌های جریان و گیره متر
- ترموکوپل و RTD
- کالیبراتورهای فرآیند
- دیتا لاگرها
- ضبط کننده نوار و نمودار
- وات متر
- آنالایزرهای هارمونیک قدرت
- پانل متر
- مولتی مترهای گرافیکی
یک کالیبراتور الکتریکی معمولاً شامل پورت‌های ورودی و خروجی، کلیدها و/یا یک شماره‌گیر برای پارامترهای ورودی و انتخاب منو و یک صفحه نمایش است. ممکن است شامل کانکتورهایی برای عملکرد از راه دور یا خودکار باشد. برخی از این ابزارها می‌توانند به طور جزئی یا کامل با نرم افزار خودکار شوند.
برای استفاده از کالیبراتور الکتریکی:
- ابزار را به دستگاه تحت آزمایش (DUT) وصل کنید.
- DUT را روی پارامتر مناسب (مثلاً 10 ولت dc) تنظیم کنید.
- دستگاه را طوری تنظیم کنید که منبع مناسب آن پارامتر را خروجی کند.
- برای شروع تست، کلید Start یا Enter را روی دستگاه فشار دهید.
- نتیجه را ثبت کنید.
بسیاری از کالیبراتورهای الکتریکی ابزارهای آزمایشگاهی هستند که روی یک نیمکت قرار می‌گیرند و به دیوار متصل می‌شوند. برای کار میدانی، می‌توان از ابزارهای الکتریکی یا جریانی قابل حمل استفاده کرد، اگرچه آنها معمولاً به اندازه ابزارهای نیمکتی دقیق نیستند.
کالیبراتور رطوبت
یک کالیبراتور رطوبت برای آزمایش حسگرهایی مانند پروب‌های رطوبت که اندازه گیری‌های حیاتی را برای محافظت در برابر فساد در صنایعی مانند داروسازی، دستگاه‌های پزشکی، نیمه‌هادی ها، مواد شیمیایی و تولید مواد غذایی استفاده می‌شود.
یک کالیبراتور رطوبت معمولاً شامل موارد زیر است:
- محفظه نگهداری دستگاه تحت آزمایش (DUT)
- صفحه نمایش برای نمایش نقاط تنظیم دما و رطوبت و اندازه گیری‌های واقعی
- درج مخلوط برای گردش هوا برای یکنواختی دما و رطوبت
- ظرف برای نگهداری آب
- کارتریج خشک کن برای تامین یک منبع رطوبت کم
برای استفاده از کالیبراتور رطوبت، مراحل کلی زیر را دنبال کنید:
- ظرف تعیین شده را با آب مقطر پر کنید.
- DUT(ها) را در محفظه کالیبراسیون قرار دهید.
- دما و رطوبت را تنظیم کنید.
- اطمینان حاصل کنید که دما و رطوبت پایدار است.
- اندازه گیری‌ها را انجام داده و ثبت کنید.
- ابتدا کالیبراسیون‌های رطوبت نسبی کمتر را انجام دهید و در هر مرحله بعدی به سطوح رطوبت بالاتر بروید.
کالیبراتور جریان
یک کالیبراتور جریان دستگاه‌هایی را کالیبره می‌کند که جریان را حس و کنترل می‌کنند. دستگاه‌های معمولی تحت آزمایش (DUT) شامل جریان‌سنج‌ها و کنترل‌کننده‌های جریان مورد استفاده در برنامه‌های کنترل فرآیند، کیفیت/نظارت محیط، سیستم‌های پزشکی/تنفسی، تست نشت، و مؤسسات اندازه‌گیری ملی می‌شوند. این ابزارها ممکن است جریان گاز یا جریان مایع را آزمایش کنند. هنگام آزمایش جریان مایع، مایع می‌تواند در یک ظرف باز باقی بماند، اما هنگام آزمایش جریان گاز، گاز باید محفوظ باشد.
یک کالیبراتور جریان معمولاً شامل موارد زیر است:
- یک رابط کاربری متشکل از صفحه نمایش و صفحه کلید
- عناصر جریان که اندازه گیری جریان واقعی را انجام می‌دهند
- کانکتورهای مختلف
برای استفاده از کالیبراتور جریان:
- یک اتصال لوله کشی بدون نشتی بین DUT و ابزار برقرار کنید.
- رسانه گاز یا مایع را از هر دو دستگاه عبور دهید و جریان را در حالت ثابت حفظ کنید.
- خروجی‌های دستگاه و DUT را در یک دوره زمانی مشابه مقایسه کنید.
- برخی از ابزارهای کالیبراسیون جریان را می‌توان با نرم افزار کالیبراسیون خودکار کرد. اتوماسیون به شما این امکان را می‌دهد که همزمان از DUT و دستگاه خوانش‌های متعددی انجام دهید.
کالیبراتور فشار
کالیبراتور فشار دستگاه‌هایی را کالیبره می‌کند که فشار را اندازه گیری می‌کنند. دستگاه‌های رایج یا حجم کاری که می‌توانند کالیبره شوند عبارتند از:
- گیج فشار آنالوگ و دیجیتال
- گیج‌های تست دیجیتال
- مبدل‌های فشار
- فشارسنج ها
- شیرهای تسکین دهنده
- گیج‌های شماره گیری
- سوئیچ‌های فشار
- سنسورهای فشار
- ترانسمیترهای فشار
- ابزار داون هول
ابزارهای کالیبراسیون فشار به منبع فشاری نیاز دارند که معمولاً از گاز فشرده (پنوماتیک) یا سیال فشرده (هیدرولیک) می‌آید. منبع فشار می‌تواند خارجی باشد (مثلاً از مخزن پر از گاز می‌آید) یا داخلی (مانند پمپ تعبیه شده در ابزار).
مقایسه کننده فشار
یک مقایسه کننده فشار، فشار دقیق کنترل شده ای را به گیج مرجع و DUT می‌دهد. مقایسه کننده‌های فشار شامل اجزای مکانیکی هستند که اندازه‌گیری فشار را تولید و تنظیم می‌کنند. یک مقایسه کننده همچنین شامل یک پورت آزمایشی برای یک گیج مرجع و یک پورت دوم برای DUT است. یک مقایسه کننده هیدرولیک شامل یک مخزن سیال و یک پرس پیچ برای تولید فشار است. مقایسه کننده پنوماتیکی شامل یک پمپ برای تولید فشار و یک دریچه خروجی برای آزادسازی فشار است.
مقایسه‌کننده‌های فشار دستگاه‌ها یا حجم کاری را کالیبره می‌کنند که شامل:
- گیج‌های شماره گیری
- ترانسمیترهای فشار
- سوئیچ‌های فشار
- شیرهای تسکین دهنده
برای استفاده از یک مقایسه کننده فشار:
- گیج مرجع و DUT را وصل کنید.
- برای اعمال فشار از پمپ استفاده کنید.
- برای تنظیم فشار از پرس پیچ استفاده کنید.
- اندازه گیری را بگیرید و ثبت کنید.
- به نقطه آزمایش بعدی بروید و این روند را تکرار کنید.
حتما بخوانید: