Kalibracja » definicja, wskazówki, zastosowanie
Bardzo często w ofertach multimetrów cyfrowych, oscyloskopów czy nawet zasilaczy można spotkać informację "skalibrowany”.Wersje skalibrowane mają zazwyczaj wyższą cenę niż te same modele bez kalibracji
Można by zatem założyć, że skalibrowane urządzenia pomiarowe mogą mierzyć lepiej i dokładniej niż wersje nieskalibrowane. Tak jednak nie jest.
Decydujące znaczenie ma tolerancja pomiarów. Poniżej wyjaśniamy, czym dokładnie jest kalibracja i dlaczego niektórzy użytkownicy bezwzględnie potrzebują skalibrowanych urządzeń pomiarowych.
Przy odchyleniu 0,05 V zmierzona wartość nadal mieściłaby się w zakresie tolerancji.
Każde urządzenie pomiarowe podlega pewnym tolerancjom, których nie można uniknąć ze względu na konstrukcję, zakres dopuszczalnych błędów komponentów i warunki otoczenia. Te niedokładności pomiaru są niezależne od mierzonej wielkości fizycznej i prowadzą do mniej lub bardziej odchylonych wyników pomiaru.
Jak duże mogą być odchylenia w poszczególnych zakresach pomiarowych, producenci określają w danych technicznych w postaci tolerancji np. ±0,9%. Dla napięcia 10,00 V odchylenie ±0,9% wyniosłoby maksymalnie ±0,09 V. Wynik pomiaru musiałby zatem mieścić się w przedziale 9,91 i 10,09 V.
Błędy wyświetlania w zliczeniach są dodawane do podstawowej dokładności. Są one również określone przez producenta. Błędy wyświetlania zależą od zakresu pomiarowego i maksymalnej liczby zliczeń urządzenia pomiarowego.
Poniżej znajduje się przykład:
Miernik z 2000 zliczeniami może wyświetlać zakres 0 - 1999. Punkt dziesiętny jest zmienny. Oznacza to, że napięcia do 1,999 V mogą być wyświetlane z trzema miejscami po przecinku. Napięcia do 19,99 V są wyświetlane z dokładnością do 2 miejsc po przecinku. W zakresie do 199,9 V wyświetlane jest jedno miejsce po przecinku, a dla napięć powyżej 200 V na wyświetlaczu nie są widoczne miejsca po przecinku. Rozdzielczość, czyli najmniejsza możliwa do wyświetlenia zmiana napięcia, jest również określana za pomocą miejsc dziesiętnych.
W zakresie pomiarowym do 20 V rozdzielczość wynosi 10 mV na zliczenie (20 V : 2000 zliczeń = 0,01 V/ zliczenie).
Jeśli dla urządzenia pomiarowego z 2000 zliczeniami w zakresie do 20 V określono dokładność ± (0,9% + 4 zliczenia), wynik pomiaru dla napięcia 10,00 V może odbiegać maksymalnie o ± 0,13 V (0,09 V + 4 x 0,01 V). Wyświetlana wartość pomiarowa będzie zatem zawierać się w przedziale od 9,87 V do 10,13 V.
Kalibracja polega na porównaniu dokładnie określonej zmiennej wejściowej, zwanej wzorcem, z wynikiem pomiaru badanego systemu pomiarowego. Wzorzec musi być co najmniej 5 razy dokładniejszy niż urządzenie pomiarowe, które ma być testowane.
Nawiązując do powyższego przykładu pomiaru, kalibrator podaje napięcie pomiarowe np. 10,00000 V i sprawdza, czy urządzenie pomiarowe wskazuje wynik w granicach dokładności. Następnie przeprowadza się kolejne pomiary w tym samym zakresie napięć lub z inną mierzoną zmienną.
Odchylenia wyników pomiarów są zapisywane w protokole kalibracji. Protokół ten jest później dołączany do urządzenia pomiarowego.
Kalibrator wysyła napięcie pomiarowe, a urządzenie pomiarowe je wyświetla.
Ważne:
Podczas kalibracji rejestrowane są dokładnie tylko odchylenia wyników pomiarów. Nie następuje ingerencja w urządzenie pomiarowe w celu zminimalizowania odchyleń.
Pasjonaci zajmujący się budowaniem obwodów elektronicznych i systemów sterowania w czasie wolnym, będą potrzebować wysokiej jakości urządzeń pomiarowych, które niekoniecznie muszą być skalibrowane
Podobnie, multimetr w skrzynce narzędziowej mechanika samochodowego lub technika grzewczego nie koniecznie musi posiadać certyfikat kalibracji.
Sytuacja prezentuje się inaczej, gdy firmy, instytucje, urzędy oraz przedsiębiorstwa przemysłowe uzyskują certyfikację zgodną z normą ISO 9001 lub podobną. Z uwagi na obowiązujące przepisy oraz wymogi zapewnienia jakości, te zakłady są zobowiązane do kompletnego udokumentowania zarejestrowanych wyników pomiarów oraz do przeprowadzenia identyfikowalnego wzorcowania swoich urządzeń pomiarowych.
W Conrad Electronic dostępna jest szeroka oferta skalibrowanych przyrządów pomiarowych i zasilaczy. Poniżej przedstawiamy wybór najważniejszych grup produktów.
Jeśli chcesz dowiedzieć się, czy oferujemy również urządzenie, którego potrzebujesz w już skalibrowanej wersji, po prostu użyj filtrów znajdujących się nad grupą produktów.
Obciążenia elektroniczne
Zasilacze laboratoryjne stołowe
Kompetencje i zdolność laboratorium pomiarowego do prawidłowego przeprowadzania procesu wzorcowania przy użyciu odpowiedniego sprzętu badawczego są regularnie weryfikowane i certyfikowane przez akredytowaną jednostkę.
Conrad Electronic posiada certyfikowane laboratorium kalibracyjne i dlatego jest w stanie kalibrować przyrządy pomiarowe. W naszym asortymencie przede wszystkim multimetry cyfrowe i mierniki cęgowe VOLTCRAFT są kalibrowane w zakresie prądu, napięcia i rezystancji.
Przyrządy pomiarowe, które nie mogą być skalibrowane we własnym zakresie, są przekazywane do naszego partnera Testo.
Rejestrator klimatu dokumentuje temperaturę i wilgotność w laboratorium testowym.
Zanim urządzenie pomiarowe zostanie skalibrowane, musi upłynąć trochę czasu, zanim się zaaklimatyzuje. Kalibracja jest przeprowadzana w temperaturze 22 °C (± 1,5 °C) i wilgotności względnej 50% (±10%). W związku z tym urządzenia poddawane tej procedurze są przechowywane w pomieszczeniu kalibracyjnym przez co najmniej 12 godzin.
Procedurę przeprowadza się za pomocą kalibratora, który jest w stanie wygenerować bardzo dokładne wartości napięć i prądów lub rezystancji. Sterowanie przez program na komputerze ułatwia obsługę i minimalizuje błędy w ustawieniach.
Po wprowadzeniu typu urządzenia pomiarowego program kalibracyjny wie, jakie zakresy pomiarowe należy sprawdzić i jak duży może być maksymalny dopuszczalny odchył pomiarowy.
W protokole kalibracji znajdują się takie informacje, jak nazwa firmy, numer klienta, numer seryjny lub numery magazynowe. Następnie program komputerowy określa zakres pomiarowy, na który należy przełączyć przyrząd pomiarowy. Wartość odczytana na wyświetlaczu przyrządu pomiarowego jest teraz wprowadzana do komputera.
Wartość odczytana na wyświetlaczu urządzenia pomiarowego jest teraz wprowadzana do komputera.
Program kalibracyjny oblicza następnie rzeczywiste odchylenie wyświetlanej wartości pomiarowej i decyduje, czy odczytana wielkość nadal mieści się w granicach tolerancji, czy też nie.
Program kalibracyjny wysyła następną wartość pomiarową.
Wartość ta musi być również odczytana i wprowadzona przez pracownika odpowiedzialnego za kalibrację.
W niektórych przypadkach sprawdzanych jest kilka wartości pomiarowych dla każdego zakresu pomiarowego (np. przy ok. 10% i 90% zakresu pomiarowego).
Zmierzone wartości są odczytywane i wprowadzane do programu kalibracyjnego.
Krok po kroku przeprowadzane są wszystkie wymagane pomiary, a zmierzone wartości są rejestrowane. Jeśli wszystkie wyniki pomiarów mieszczą się w zakresie tolerancji, przyrząd pomiarowy zostaje zaplombowany naklejką i odesłany do klienta wraz z protokołem kalibracji.
Nowe urządzenia pomiarowe przeznaczone do sprzedaży są zwracane do magazynu po kalibracji. Aktualne stany magazynowe i ciągłe wyniki sprzedaży są stale monitorowane, aby zapewnić, że nasi klienci zawsze otrzymują najnowsze skalibrowane urządzenia pomiarowe.
Procedura w przypadku wystąpienia błędu
Wartości poza tolerancją są wyświetlane na czerwono.
Kalibracja zawsze przeprowadzana jest do końca, nawet w sytuacji, gdy jedna lub więcej zmierzonych wartości znajduje się poza tolerancją pomiaru. Służy później jako dowód na istnienie błędu pomiarowego.
Następnie urządzenie pomiarowe jest ponownie regulowane. Podczas tego ponownego ustawienia, które odbywa się za pomocą potencjometru regulacyjnego w urządzeniu lub za pomocą oprogramowania, wartość wskazania jest zmieniana w taki sposób, aby ponownie mieściła się w dopuszczalnym zakresie tolerancji.
Po zmianie ustawień urządzenia przeprowadzana jest druga kalibracja w celu zarejestrowania poprawności ponownego wyregulowania.
Przyrządy pomiarowe, których nie można ponownie wyregulować i których pomiary są poza granicami tolerancji, nie powinny być stosowane w firmach posiadających certyfikat ISO 9001.
W momencie kalibracji urządzenie pomiarowe spełnia swoje wymagania i wyświetla prawidłową wartość. Jednak elementy techniczne ulegają starzeniu i zużyciu. W związku z tym można założyć, że odchylenia pomiarowe będą się zwiększać wraz z czasem i częstotliwością użytkowania.
Dlatego należy przeprowadzać regularne kalibracje. Zalecamy odnowienie kalibracji po 12 miesiącach. Jeśli jednak urządzenie zostało naruszone w celu naprawy, należy natychmiast przeprowadzić je skalibrować.
Nasze zalecenie jest dołączone do urządzenia za pomocą naklejki.
Kalibrowany sprzęt kalibracyjny
Oczywiście, nie tylko urządzenia testowe naszych klientów muszą być regularnie kalibrowane. Używane przez nas kalibratory są również sprawdzane i kalibrowane w regularnych odstępach czasu. Urządzenia pomiarowe, za pomocą których testowane są nasze kalibratory, muszą być wielokrotnie dokładniejsze od tych, które już są bardzo dokładne. Tylko w ten sposób jakość łańcucha kalibracji może być utrzymana i udokumentowana w sposób bezproblemowo identyfikowalny.
Jaka jest różnica między certyfikatem DakkS a certyfikatem ISO?
Aby zapewnić jakość i niezawodność w pomiarach przemysłowych, akredytowane laboratoria kalibracyjne pracują pod nadzorem Niemieckiej Jednostki Akredytacyjnej (DakkS). Akredytacja DakkS oznacza, że wydawane certyfikaty są ważne na całym świecie i gwarantują najwyższą precyzję dzięki metrologicznej identyfikowalności.
Kalibracja według ISO (International Organization for Standardization) jest bardziej opłacalną alternatywą dla certyfikatów DakkS. Niemniej jednak, wzorcowanie ISO uwzględnia wszystkie istotne i specyficzne dla danej branży przepisy, normy i wytyczne.
Równolegle wielu producentów przeprowadza wzorcowanie zgodnie z normą fabryczną przy produkcji przyrządów pomiarowych. Ma to na celu zapewnienie jakości produktów i zgodności z granicami tolerancji. Podczas regulacji fabrycznej nie wystawia się pisemnych dowodów ani certyfikatów.
Jaka jest różnica między kalibracją a regulacją?
Podczas kalibracji określane i zapisywane są tylko odchylenia od wartości nominalnej do wartości rzeczywistej. Nie ma żadnej ingerencji w badane urządzenie.
Podczas regulacji wartości na wyświetlaczu są zmieniane tak, aby wyświetlany był prawidłowy wynik. W zależności od typu i konstrukcji regulowanego przyrządu pomiarowego, regulacja może być przeprowadzona mechanicznie lub elektronicznie.
Jak często należy kalibrować multimetry?
Nie ma żadnych regulacji prawnych w tym zakresie. Producenci przyrządów wydają zalecenia, po jakim czasie urządzenie powinno zostać ponownie skalibrowane. Okres ten wynosi zazwyczaj 1 rok. Na życzenie klienta przyrządy pomiarowe mogą być jednak kalibrowane w krótszych odstępach czasu.
Czy protokół wzorcowania musi być zawsze dołączony do urządzenia pomiarowego?
Świadectwo wzorcowania musi być szybko dostępne w przypadku kontroli. Dlatego sensowne jest dołączenie certyfikatu do przyrządu pomiarowego. Jeżeli przyrządy pomiarowe są używane w niekorzystnych warunkach i istnieje ryzyko uszkodzenia dokumentów kalibracyjnych, lepszym rozwiązaniem jest centralne przechowywanie w biurze. W każdym przypadku dokumenty muszą być natychmiast dostępne w razie kontroli.