کالیبراتور وسیله ای است که برای تنظیم دقت ابزار استفاده می شود که اغلب با یک برنامه خاص مرتبط است. پیچیده ترین تجهیزات صنعتی تا زمانی که به درستی کالیبره نشده باشند چندان مفید نخواهند بود. از طریق کالیبراسیون است که تنظیمات روی یک قطعه از تجهیزات انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که مطابق انتظار عمل می کند، به طوری که می توان برای ارائه نتایج قابل پیش بینی و دقیق که استانداردهای کیفیت را برآورده می کند، به آن اعتماد کرد.
به طور ساده، کالیبراسیون فرآیند تنظیم یک دستگاه برای مطابقت با مشخصات سازنده است. کالیبراسیون گاهی اوقات همچنین به عنوان صدور داده‌هایی از جمله گزارش یا گواهی کالیبراسیون تعریف می‌شود که کاربر نهایی را از انطباق محصول با مشخصات، و شاید همچنین با دستورالعمل‌های خارجی، مانند دستورالعمل‌های سازمان بین‌المللی استاندارد، که ISO آن را تضمین می‌کند، تضمین می‌کند. به عنوان مثال، استانداردهای 9001، مشخصات جهانی را برای بخش های تجاری تعیین می کند. یک شرکت از این استانداردها پیروی می کند تا اطمینان حاصل کند که محصولات و/یا خدماتش در بین تامین کنندگان و مشتریان مقبولیت پیدا می کنند. این تعریف دوم از کالیبراسیون به طور صحیح تر به عنوان گواهی نامیده می شود.
بیشتر ابزارها و حسگرها برای برآوردن مشخصات دقت خاصی طراحی شده اند. فرآیند تنظیم یک ابزار برای مطابقت با این مشخصات به عنوان کالیبراسیون شناخته می شود. دستگاهی که برای کالیبراسیون سایر ابزارها استفاده می شود به عنوان کالیبراتور شناخته می شود. کالیبراتورها بسته به ابزاری که برای کار با آنها طراحی شده اند، از نظر شکل و عملکرد متفاوت هستند.
کالیبراتورها چگونه کار می کنند؟
در یک محیط صنعتی، کالیبراتور ابزاری حیاتی است که برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان ابزارها و دستگاه‌های اندازه‌گیری مختلف استفاده می‌شود. هدف اصلی آن مقایسه قرائت های یک دستگاه تحت آزمایش (DUT) با مقادیر مرجع شناخته شده و انجام تنظیمات لازم برای رساندن DUT به حد تحمل قابل قبول است.
یک کالیبراتور معمولی شامل ترکیبی از قطعات سخت افزاری و نرم افزاری است که برای شبیه سازی سیگنال های ورودی دقیق و اندازه گیری پاسخ خروجی DUT طراحی شده اند. جزء سخت افزاری اغلب شامل ژنراتورهای سیگنال، منابع ولتاژ یا جریان و سنسورهای مختلف است. این عناصر سیگنال های پایدار و دقیقی را در طیف گسترده ای از پارامترها - مانند دما، فشار، یا کمیت های الکتریکی تولید می کنند.
رابط نرم افزاری کالیبراتور به تکنسین ها اجازه می دهد تا پارامترهای کالیبراسیون مورد نظر را انتخاب کرده و مقادیر مرجعی را که DUT باید با آنها مقایسه شود، تعیین کنند. در طول فرآیند کالیبراسیون، کالیبراتور سیگنال های آزمایشی از پیش تعیین شده را تولید می کند و پاسخ DUT را اندازه گیری می کند. هر گونه انحراف از مقادیر مورد انتظار ثبت می شود و کالیبراتور تنظیمات لازم را برای بازگرداندن DUT به تراز محاسبه می کند.
در اینجا یک نمای کلی ساده از نحوه عملکرد یک کالیبراتور ارائه شده است:
انتخاب پارامترهای کالیبراسیون: تکنسین یا اپراتور پارامترهای کالیبراسیون مورد نظر را بر اساس نوع ابزار کالیبره شده تنظیم می کند. این پارامترها می تواند شامل ولتاژ، جریان، دما، فشار یا سایر مقادیر قابل اندازه گیری باشد.
تعریف مقادیر مرجع: تکنسین مقادیر مرجع شناخته شده ای را که DUT باید به طور ایده آل اندازه گیری کند یا به آنها پاسخ دهد، وارد می کند. این مقادیر مرجع به عنوان معیاری برای مقایسه عمل می کنند.
تولید سیگنال های تست: کالیبراتور سیگنال های آزمایشی دقیق و پایداری تولید می کند که شرایط اندازه گیری مورد نظر را شبیه سازی می کند. به عنوان مثال، در صورت کالیبره کردن یک ولت متر، کالیبراتور ممکن است سیگنال ولتاژ خاصی تولید کند.
اعمال سیگنال های تست به DUT: سیگنال های تست تولید شده به ورودی DUT متصل یا اعمال می شوند. DUT این سیگنال ها را بر اساس طراحی و عملکرد خود اندازه گیری می کند یا به آنها پاسخ می دهد.
اندازه گیری پاسخ DUT: کالیبراتور پاسخ خروجی DUT را اندازه گیری می کند که می تواند ولتاژ، جریان، دما یا هر اندازه گیری مرتبط دیگری باشد. این پاسخ با مقادیر مرجع شناخته شده مقایسه می شود.
تعیین انحراف: کالیبراتور تفاوت یا انحراف بین پاسخ اندازه گیری شده DUT و مقادیر مرجع را محاسبه می کند. این انحراف نشان دهنده خطای افست در اندازه گیری DUT است.
تنظیم DUT: اگر پاسخ اندازه گیری شده DUT خارج از تلورانس های قابل قبول باشد، کالیبراتور تنظیمات مناسب را اعمال می کند. این تنظیمات می تواند شامل اصلاح ضرایب کالیبراسیون، تنظیم گلدان های کالیبراسیون یا سایر روش های خاص DUT باشد.
تأیید کالیبراسیون: پس از انجام تنظیمات، کالیبراتور آزمایش را تکرار می کند تا مطمئن شود که DUT اکنون با تلورانس های تعریف شده مطابقت دارد و اندازه گیری های دقیق را ارائه می دهد. در صورت لزوم، تنظیمات بیشتری انجام می شود تا زمانی که DUT به درستی کالیبره شود.
کالیبراتورها بسته به صنعت و کاربرد خاص ممکن است قابلیت ها و ویژگی های متفاوتی داشته باشند. فرآیندی که در بالا توضیح داده شد یک درک کلی از نحوه عملکرد یک کالیبراتور برای اطمینان از اندازه گیری دقیق در یک محیط صنعتی ارائه می دهد.
فرآیند کالیبراسیون
یک شرکت با تجهیزاتی که نیاز به کالیبراسیون دارد، ممکن است آن را به آزمایشگاه اندازه‌شناسی/کالیبراسیون بفرستد، جایی که یک تکنسین ماهر یا با استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری/آزمایشی که خود باید الزامات کالیبراسیون دقیق را برآورده کنند، آنها را به مشخصات می‌رساند یا تأیید می‌کند که قبلاً آنها را برآورده می‌کند. تمام یا بخشی از اجزای مورد استفاده در یک فرآیند صنعتی را می توان کالیبره کرد. برای مثال، کالیبراسیون دما می‌تواند شامل یک کاوشگر به تنهایی، یک ابزار به تنهایی، یا یک پروب متصل به یک ابزار (کالیبراسیون سیستم) باشد. تنظیمات انجام شده در طول کالیبراسیون باید در محدوده تحمل خاصی قرار گیرند. چنین تلورانس هایی نشان دهنده انحراف بسیار کوچک و قابل قبول از دقت مشخص شده تجهیزات است.
هر چند وقت یکبار یک ابزار باید کالیبره شود؟
سازنده معمولاً کالیبراسیون اولیه را روی تجهیزات خود انجام می دهد. کالیبراسیون های بعدی ممکن است در داخل، توسط یک آزمایشگاه شخص ثالث، یا توسط سازنده انجام شود. فرکانس کالیبراسیون مجدد بسته به نوع تجهیزات متفاوت خواهد بود. تصمیم گیری در مورد زمان کالیبراسیون مجدد فلومتر، به عنوان مثال، عمدتاً به عملکرد خوب متر در برنامه بستگی دارد. اگر مایعاتی که از فلومتر عبور می کنند ساینده یا خورنده باشند، ممکن است قسمت هایی از کنتور در مدت زمان بسیار کوتاهی خراب شود. در شرایط مساعد، همان فلومتر ممکن است سالها بدون نیاز به کالیبراسیون مجدد دوام بیاورد. با این حال، به عنوان یک قاعده، کالیبراسیون مجدد دوره ای باید حداقل یک بار در سال انجام شود. البته در کاربردهای بحرانی فرکانس بسیار بیشتر خواهد بود.