نقش و اهمیت کالیبراسیون در صنعت:

در تمامی نظام های مديريت کيفيت، کنترل تجهيزات اندازه گيری،آزمون، تست و يا به عبارت ديگر کاليبراسيون بخش مهمی را به خود اختصاص داده است. به طوری که بدون استقرار يک نظام کاليبراسيون موثر در سازمان ،بسياری از موارد ديگر را نمی توان به اجرا در آورد و يا حداقل به نتايج آنها اعتماد نمود.
اصولا برای هر نوع تجزيه و تحليل درمراكز صنعتی، نياز به داده های دقيق و درستی می باشد(اين موضوع همواره به صورت پيش فرض مورد توجه قرار می گيرد). حال اگر داده هايی در مراحل مختلف بازرسی و آزمايش که از دستگاه های اندازه گيری حاصل می گردد ،دقيق و درست نباشد ،مبنای تجزيه و تحليل درمراكز صنعتی ،درست نبوده و مسلما اين مراكز را به بيراهه کشانده و حتی در بسياری از موارد موجب خسارت های جبران ناپذيری خواهد شد. لذا به همين علت است که در تمامی نظام های مديريت کيفيت،کاليبراسيون و يا کنترل تجهيزات اندازه گيری و آزمون و تست به طور جدی مورد توجه قرار گرفته و در تمامی پروژه های هر سازمان به عنوان يکی از ارکان اصلی و پايه تعريف شده و بايد به بهترين شكل ممكن به اجرا در آيد.

کاليبراسيون چیست؟

کاليبراسيون فقط ارائه گواهينامه و برچسب زدن نيست، بلکه اعتبار بخشيدن به تمام اندازه گيريهايی است که درمراكز صنعتی انجام می گيرد. هدف از کاليبراسيون ،يکسان کردن نتايج آزمايش ها و اندازه گيری ها در سطح جهانی است يعنی، اگر يک اندازه گيری و آزمايش در يکی از نقاط دور افتاده ی ايران انجام گيرد بايد با نتايجی که در پيشرفته ترين کشور های جهان حاصل می گردد يکسان باشد پس می توان گفت:
کالیبراسیون: یعنی درستی، اعتماد و اطمینان، همخوانی، وحدت و رسیدن به مقدار واقعی کمیت.
شرایط یک آزمایشگاه کالیبراسیون
آزماشگاه با بهره مندی ازسيستم کنترل دما و رطوبت ، بايد شرايط محيطی را در حد ايده آل برای اطمينان از صحت اندازه گيری کميتهای فوق فراهم نمايد.
داشتن کارشناسان زبده و با تجربه در اين امر و همچنين استفاده از دستگاه های اندازه گيری و کاليبراتورهای بسيار دقيق و روشهای استاندارد باعث می شود تا کيفيت و صحت نتايج کاليبراسيون در حد بالايی قابل اطمينان باشد.
دستگاههای اندازه گیری مورد کالیبره در نیروگاه
کاليبراسيون انواع بلوک سنجه ، بلوک زوايه ، رينگ گيج، پين گيج، سطح صافی،کوليس(داخل سنج ، خارج سنج ، عمق سنج)، ميکرومتر(داخل سنج ، خارج سنج ، عمق سنج، قطر سنج) ، ارتفاع سنج ، ساعت انديکاتور ، ساعت شيطانکی، سيلندر گيج ، متر ، خط کش ، تراز ، گونيا ، ضخامت سنج رنگ و فيلم آن ، ضخامت سنج اولتراسونيک، گيجهای برو نرو، رينگی ، توپی و دهانه اژدری ، فيلر ، شعاع سنج ، زاويه سنج ، گام سنج گرندومتر ، اپليکاتور ، اندازه گيری ابعاد و زوايای قطعات کوچک با پروفايل پروژکتور .
الکتریک و الکترونیک
کليبراسيون تجهيزاتی که کميتهای ولتاژ AC/DC ، جريان AC/DC ، مقاومت الکتريکی، سلف ، فرکانس ، زمان و توان را ايجاد و يا اندازه گيری ميکنند.
مولتيمتر ، مولتيمتر کلمپی ، ولتمتر ، آمپر متر ، فرکانس متر ، پاور متر ، جعبه مقاومت ، جعبه خازن ، جعبه سلف ، ارت تستر ، اينسوليشن تستر، LCR متر، منبع تغذيه ، فانکشن ژنراتور
کالیبراسیون دستگاههای اندازه گیری
فشار
همه ما فشار را با فرمول P=F/A می شناسيم که F بيانگر نيرو و A بيانگر مساحتی است که نيرو به آن اعمال می شود. از جمله ابزارهايی که فشار را اندازه گيری می کند می توان ترانسديمرهاو…رانام برد.
تمامی اين وسايل و ابزار به مرور زمان دقت اوليه خود را از دست می دهند و بايد با يک مرجع فشار مقايسه شوند و ميزان خطاهای آنها مشخص شود. به وسيله کاليبراسيون پس از محاسبه ميزان خطاها می توان هر يک از اين ابزار را به طريقی در محدوده درست اندازه گيری قرار داد. (تنظيم) اگر چه امروزه برای ايجاد فشار مرجع از وسايل زيادی استفاده می شود اما هيچ يک از اين وسايل نمی تواند دقت وسايلی که به روش اوليه P=F/A فشار می سازند را داشته باشند و در صورتی که اين قبيل وسايل با چنان دقتی فشار ايجاد کنند مدت کاليبراسيون مجدد خود آنها زود فرا می رسد. به منظور آنکه مطلب روشن شود می توان از مراجع اوليه فشار نظير Deadweight Tester و کاليراتورهای ديجيتال و دستیHand Pump نام برد که به طور متوسط مدت اعتبار گواهينامه های آنها به ترتيب3 سال و 3 ماه است.
(نسبت 12/1) بر اين اساس در کليه آزمايشگاه های کاليبراسيون مرجع يا ثانی که هدف ايجاد فشار با دقت های بالا و با زمان طولانی است از دستگاههای Deadweight Tester استفاده می شود و کاليبراتورهای پرتابل يا ديجيتال را برای بازرسی و کنترلهای دوره ای بکار می برند ضمن آنکه خود اين دستگاه های پرتابل توسط وسايلی نظير Tester Deadweight کاليبره می شود.

Deadweight Tester چگونه کار ميکند؟ 

اگر چه به غلط بسياری از کاليبراتورهای مقايسه ای يا ساير وسايل را Deadweight Tester می نامند اما همانطوريکه از نام آن مشخص است دستگاه بر اساس وزنه کار می کند و اين وزنه ها با اعمال فشار به يک سطح که عمدتا يک پيستون متحرک در داخل سيلندر است فشار را می سازد. با تغيير دادن وزن و در نتيجه تغيير نيرو و ثابت ماندن سطح می توان فشارهای متفاوتی را ايجاد كرد .
عواملی که می توانند روی يک D.W.T تاثير بگذارد اين عوامل را ميتوان به دو گروه تقسيم کرد:
1) عواملی که روی وزنه های دستگاه تاثيرگذار است
2) عواملی که روی مساحت موثر سيلندر و پيستون تاثير می گذارد
از مهمترين عوامل تاثبر گذار در وزن مساله شتاب جاذبه است که می تواند نسبت به عرض جغرافيايی منطقه و ارتفاع از سطح دريا در محل آزمايشگاه تغيير کند با اين حساب وزنه هايی که در شرکت سازنده ساخته ميشود الزما همان نيرو را در آزمايشگاهی که از آنها استفاده می کنند ايجاد نمی نمايد. اگر چه بهترين راه حل برای اين مورد ساختن وزنه ها بر اساس شتاب جاذبه(g) منطقه ای است که دستگاه در آنجا کار می کند اما در صورتيکه دستگاهها بر اساس شتاب جاذبه استاندارد g=980/665 cm/s2 ساخته شده باشد ميتوان به سادگی طبق فرمول زير اين اصلاح را انجام داد: .
Pt=P(G)gi/gs
شتاب جاذبه استاندارد/شتاب جاذبه آزمايشگاه * فشار ايجاد شده= فشار واقعی— به عنوان مثال در صورتيکه شتاب جاذبه در آزمايشگاه کاليبراسيون g=981/235 cm/s2 باشد و فشاری که انتظار می رود با گذاشتن وزنه ها ايجاد شود معادل 250 بار باشد بر اساس فرمول فوق فشار واقعی برابر است با :
Pt=981.235/980.665 * 250=1.0005812 * 250=250.1453 Bar
از جمله عواملی که می توانند روی سطح مقطع پيستون و سيلندر تاثير بگذارد عامل دما است و به همين سبب بهتر است دستگاه در محيطی قرار داشته باشد که دمای آن ثابت و معادل دمای آزمايشگاهی باشد که در آن کاليبره شده است.با اين وجود در صورتی که بتوان هنگام استفاده از D.W.T دمای محيط را اندازه گيری کرد ميتوان مجددا بر اساس فرمول زير اصلاحات را انجام داد.
فشار ايجاد شده * ضريب تغيير به ازاي دما
(اختلاف دماي دو آزمايشگاه)+ فشار ايجاد شده= فشار واقعي
ضريب 002/0 ميزان تغيير طول به ازای هر درجه سلسيوس است.
جدا از دو موردی که در بالا مطرح شد عوامل زياد ديگری نيز می تواند روی کار دستگاه تاثير گذار باشد ولی اين عوامل بيشتر در آزمايشگاههای مرجع در نظر گرفته می شود و در آزمايشگاههای ثانويه و کارخانه ای از آنها صرف نظر می شود. از جمله اين موارد می توان به نمونه های زير اشاره کرد :
1) تغيير سطح موثر سيلندر بر اثر تغيير فشار
2) تاثير هوا و فشار محيط بر دستگاه
3) جرم حجمی وزنه های و پيستون
4) اختلاف سطح بين محل اعمال فشار و محل اندازه گيری

کاليبراسيون فشار:

کاليبراسيون فشار هميشه توسط يک فشار شناخته شده برای وسيله مورد آزمايش و ثبت دو اندازه کمتر انجام می شود،فشار شناخته شده و سيگنال خروجی يا مقادير خوانده شده وسيله تحت آزمايش.
تغييرات ديگر ممکن است ثبت شود،از قبيل دمای وسيله تحت آزمايش ،زمان خواندن و فشاری که زمان افزايش يا کاهش آن نشان داده می شود.
انحرافات زيادی در کاليبراسيون وجود دارد ساده ترين آنها روش های دستی است و کامل ترين آنها سيستم ها ی کاليبراسيون خود کار می باشد. به هر حال،قلب هر سيستم تجهيزات اندازه گيری فشار آن است.

استاندارد فشار مطلق:

استاندارد های فشار مطلق،يک وکيوم(خلاء)دائم،در محفظه مرجع دارند. صفر آنها توسط خلاءکردن محفظه فشار کمتر از تفکيک پذيری تجهيزات يا فشار باقيمانده اندازه گيری توسط يک اندازه گير خلاء و تنظيم فشار در نقطه صفر تنظيم شده است . اگر چه اندازه گيری خلاءبا صحت(درستی)پايين به صورت درصدی از کل گستره اندازه گيری انجام شده است،اما خطا،نسبت کوچکی از تفکيک پذيری با توجه به استاندارد است مگر اينکه استاندارد يک گستره کوچکی از فشار داشته باشد.
استاندارد های فشار مطلق گاهی اوقات در فشارهای بالا يا با به کار بردن فشار از يک استاندارد ديگر صفر می شوند. و يا توسط اندازه گيری فشار يک اتمسفر با هر دو تجهيزات و تنظيم صفر تجهيزات برای خواندن مقادير وسياه مورد آزمايش به کار ميروند.

استاندارد های فشار گيج:

استاندارد های فشار گيج با فشار يک اتمسفر به عنوان يک فشار مرجع مورد استفاده قرار می گيرند. اين تجهيزات به آسانی قابل صفر شدن هستند. فشار يک اتمسفر برای يک محفظه فشار به کار رفته و تجهيزات برای خروجی صفر تنظيم شده اند.

استاندارد های فشار ديفرانسيلی:

استاندارد های فشار ديفرانسيلی مانند استاندارد های فشار گيج (پيمانه ای) صفر می شوند ،کاربرد فشار در دو محفظه و تنظيم صفر آنها شبيه فشار گيج ميباشد. يک موقعيتی جهت اثرات فشار درون آن تنظيم شده است. به خاطر اختلاف سطح مقطع موثر بر روی فشار و مرجع در هر طرف عنصر حساس فشار، هر وسيله در يک فشار مرجع صفر می شودو دوباره اگر تغييرات فشار مرجع کافی باشد صفر کردن آن انجام ميشود. اثر فشار در اين حالت توسط اتصال به فشار و محفظه فشار مرجعی با يگديگر تعيين می شود که در يک فشار و ثبت انحراف صفر به کار برده شوند.
اين آزمايش تا زمانی انجام می شود که اين اثرات کافی باشد.

بررسی مراحل کالیبراسیون:

1.دستگاه مورد آزمايش را برای ثبات صفر در يک دمای ثابت بررسی کنيد.کاربر بايد بداند که چه مقدار تغييرات صفر در زمان آزمايش مورد نياز است. يک انحراف تدريجی طولانی ممکن است نياز به تعیين زمان مجاز برای صفر کردن مجدد دستگاه مورد آزمايش داشته باشد.
2.پس از اتصال تمام خطوط فشار و قبل از شروع کاليبراسيون،از عدم نشتي سيستم اطمينان حاصل کنيد. کل گستره فشار را برای اندازه گيری بررسی کنيد سپس کنترل فشار رامتوقف و خرابی های آن را باز بينی کنيد نشتی در سيستم وجود نداشته باشد. نشتی ها باعث گراديان فشار در سيستم کاليبراسيون نا صحيح می شوند.
3.حرکت دستگاه مورد آزمايش را با به کار بردن فشار در کل گستره اندازه گيری و ثابت نگه داشتن آن بررسی کنيد.حرکت آن شامل افزايش تدريجی خوانده ها می باشد و دما نيز بايد ثابت نگه داشته شود.
4.دمای دستگاه مورد آزمايش را هنگام افزايش و کاهش فشار ثابت نگه داريد. مطمئن شويد که فشار به نقطه مورد نظر نزديک شده بدون اينکه از آن نقطه فراتر رود چون امکان محاسبه هيسترزيس در هنگام رفت و برگشت و تکرار پذيری کل گستره کاهش ميابد.
5.اگرضريب دمايی دستگاه مورد آزمايش معين باشد کاليبراسيون بايد در دمای ديگری (در صورت تغيير)تکرار شوداگر گمان رود که ضريب دمايی غير خطی است کاليبراسيون بايد در دودمای ديگر هم انجام شود. هيستر زيس دما گاهی يک مشکل است در اين موارد کاليبراسيون در دمای اوليه جهت تعيين انحراف از صفر برای مقادير فشار خوانده شده انجام ميشود.

نتيجه:

جزئيات کاليبراسيون فشار يا درستی بالا بايد توسط کاربر مورد توجه قرار گيرد:
◄انتخاب دقيق نوع استاندارد فشار
◄تنظيم تجهيزات کاليبراسيون
◄گسترش و پيشرفت روش کاليبراسيون
◄حفظ قابليت رديابی تا استاندارد های ملی
◄تهيه روش نگهداری مناسب برای استاندردها و تجهيزات
◄تجزيه و تحليل داده های کاليبراسيون جهت اطمينان از عملکرد صحيح
◄برقراری مناسب برای تعيين زمان تاييد دوباره گواهينامه کاليبراسيون
کاليبراسيون فشاربرای رسیدن به صحت بالاتر
اولين تصميم اين است که در عمل چه نوع استانداردی را می توان به آن اختصاص داد؟ انتخاب بين استاندارد های اوليه و ثانويه است. يک استاندارد اوليه فشار ،دستگاه مولد يا اندازه گير کميت فشار است که می تواند مستقيما اندازه های فشار را توسط اندازه گيری جرم، طول ،دما و شتاب جاذبه تبديل کند. مثل دستگاهDWT يا مانو متر های جيوه ای استاندارد ثانويه ،دستگاهی است که بايد کاليبره شده باشد و خروجی آن به صورت فشار نمايش داده شود. اين دو استاندارد مزايا و معايبی را دارا هستند.

استاندارد های اولیه فشار:

وقتی استاندارد های مختلف فشار موجود است يعنی اينکه يک کيفيت مطلوب و مقتضی بايد انتخاب شده باشد.

امروزه ،ترانسد يو سر های فشار در کميت های زياد ولی با درستي (صحت)بالا ساخته می شوند. استاندارد های فشار خودکار ،نياز به فرآيند ساخت ودر نهايت کاليبراسيون دارند. به دليل تصحيحات ،استفاده از وزنه ها با دست و کنترل محيط ،استاندارد های اوليه فشار جهت سازگاری با آزمون توليداتی که به نحوه ی نياز به کاليبراسيون خودکار دارند چنين شرايطی سخت و گران می باشد
درستی اندازه گيری :ميزان نزديكی نتيجه يك اندازه گيری با مقدار واقعی اندازه ده
تكرار پذيری( نتايج اندازه گیری): ميزان نزديكی بين نتايج اندازه گيری پياپی از يك اندازه ده كه تحت شرايط يكسان انجام ميشود. اين شرايط را شرايط تكرار پذيری ميگويند. 1-همان روش اندازه گيری 2- همان شخص 3- همان وسيله اندازه گيری 4- همان شرايط محيطی5- تكرار در يك فاصله زمانی كوتاه.

تجدید پذیری:ميزان نزديكی بين نتايج اندازه گيری كه روی يك اندازه ده تحت شرايط تغيير يافته انجام شده است. شرايط تغيير يافته ممكن است شامل موارد زير باشد:
1- اصول اندازه گيری 2- روش اندازه گيری 30- شخص 4- دستگاه اندازه گيری 5- استاندارد مرجع 6- محل 7- شرايط محيطی 8- زمان عدم قطعیت اندازه گیری: پارامتری مربوط به نتيجه اندازه گيری كه پراكندگی مقاديری را كه ميتوان بطور منطقی به يك اندازه ده نسبت داد را مشخص ميكند.
رواداری: ماكزيمم يا مينيمم انحرافی كه ميتوانيم در مورد يك كميت روا بداريم.
خطای اندازه گیری: نتيجه يك اندازه گيری منهای مقدار واقعی اندازه ده.
انحراف:مقدار اندازه گيری شده منهای مقدار مرجع آن
خطای نسبی:خطای اندازه گيری منهای مقدار مرجع آن
خطای تصادفی: تفاضل نتيجه يك اندازه گيری از ميانگين نتايجی كه از انجام تعداد نامحدودی انداره گيری برای يك اندازه ده و در شرايط تكرار پذير بدست ميايد.
خطای سيستماتيك: ميانگين بدست آمده از انجام تعداد نامحدودی از يك اندازه ده در شرايط تكرار پذيری منهای مقدار واقعی آن اندازه ده. در باره خطای سيستماتيك ميتوان گفت كه خطای سيستماتيك برابر است با خطا منهای خطای تصادفی.
مقدارتصحیح: مقداری كه برای جبران خطای سيستماتيك بطور جبری به نتيجه تصحيح نشده يك اندازه گيری اضافه ميشود.
اتاق تميز:محيطی كه از نظر شرايط فيزيكی مانند دما ، رطوبت نسبی ،صدا ، نور و خصوصا ميزان آلودگی تحت كنترل قرار گيرد محيط و يا اتاق تميز نام دارد.