Зачем калибровать контрольно-измерительное оборудование?

Допустим, вы относитесь к своим электрическим контрольно-измерительным приборам действительно серьезно. Покупаете приборы ведущих брендов и ожидаете, что они будут точными. Безусловно, вы знаете, что некоторые специалисты или предприятия отправляют свои цифровые приборы в метрологическую лабораторию для калибровки, но не совсем понимаете, зачем. Ведь все эти приборы электронные, то есть в них нет механизмов, которые могут выйти из строя. Чем же тогда занимаются эти специалисты по калибровке – неужели просто меняют батарейки?

Это уместные вопросы, особенно учитывая, что вы не можете использовать приборы, пока они проходят процесс калибровки. Попробуем рассмотреть и другие сопутствующие вопросы. Например, что делать, если в результате определенного производственного инцидента ваш прибор стал менее точным или, возможно, даже не на 100% безопасным? Как действовать, если в вашей сфере работы действуют узкие пределы допусков, а точные измерения являются ключевыми для надлежащего функционирования технологических процессов или дорогостоящих систем безопасности? Возможно, если вы отслеживаете данные для нужд технического обслуживания, а два измерительных прибора, используемые для одного и того же измерения, демонстрируют существенно отличающиеся результаты? Все эти вопросы касаются одной и той же процедуры – калибровки.

Содержание

• Что такое калибровка?
• Причины проблем с калибровкой
• Частота калибровки
• Выводы

Что такое калибровка?

Некоторые технические специалисты проводят сравнительную проверку двух измерительных приборов в полевых условиях и считают, что они «откалиброваны», если оба прибора демонстрируют одинаковые показания. Однако это – не калибровка. Это – всего лишь проверка в полевых условиях. Она может показать, существует ли проблема, но не может показать, какой из измерительных приборов показывает правильные измерения. Если оба измерительных прибора отклоняются от калибровки примерно на одинаковую величину и в одном направлении, такая проверка этого не покажет. Она также не показывает каких-либо тенденций – вы не сможете определить, что ваш прибор фактически не откалиброван.

Для эффективной калибровки калибровочный эталон должен быть более точным, чем испытуемый прибор. Большинство из нас имеет дома микроволновую печь или другой прибор, который отображает время в часах и минутах. Множество из нас живет в местах, где мы переводим стрелки часов по крайней мере дважды в год, а также настраиваем их после отключения электроэнергии. Что вы используете в качестве эталонных часов, чтобы установить время на этом приборе? Возможно, часы, которые отображают секунды? Скорее всего, вы устанавливаете время на цифровом приборе, когда эталонные часы находятся на «вершине» минутной отметки (например, ноль секунд). Метрологическая лаборатория придерживается аналогичной логики. Она проверяет, насколько точно ваши «целые минуты» соответствуют правильному количеству секунд. И она проводит это в нескольких точках на измерительных шкалах.

Для калибровки обычно требуется эталон, точность которого как минимум в 10 раз превышает точность измерительного прибора, подлежащего калибровке. В противном случае калибровка проводится в пределах допусков, которые накладываются друг на друга, а допуски эталона делают калибруемый прибор «некалиброванным» или наоборот. Рассмотрим подробнее, как это работает.

Два прибора А и Б измеряют 100 В с точностью до 1%. При 480 В оба находятся в пределах допуска. При входном напряжении 100 В прибор А показывает 99,1 В, а прибор Б – 100,9 В. Но если использовать прибор Б в качестве эталона, будет казаться, что показания прибора А выходят за пределы допуска. Однако, если прибор Б имеет точность 0,1%, то максимальное значение, которое он покажет при 100 В, составляет 100,1 В. Далее, если сравнить А с Б, прибор А находится в пределах допуска. Вы также можете увидеть, что прибор А находится в нижней части диапазона допуска. Изменения в приборе А для повышения этого значения, вероятно, смогут предотвратить ошибочные показания прибора А, поскольку прибор подвержен стандартному дрейфу между калибровками.

Калибровка в базовом смысле понятия является сравнением показаний прибора с известным эталоном. Правильная калибровка предполагает использование эталона, заданного или утвержденного уполномоченным национальным органом или предприятием в сфере стандартизации, метрологии и калибровки, то есть эталона, сопровождающегося документацией, подтверждающей правильность его сравнения с цепочкой эталонов, ведущей к основному эталону, который находится в ведении уполномоченного органа.

На практике калибровка подразумевает коррекцию. Обычно, когда вы отправляете прибор на калибровку, вы даете разрешение на ремонт, чтобы прибор снова стал откалиброванным, если до этого он был «неоткалиброванным». Вы получаете отчет, в котором указано, насколько прибор был «неоткалиброванным» до этого и насколько он стал «неоткалиброванным» после этого. В сценарии с минутами и секундами вы увидите, что ошибка калибровки требовала коррекции, чтобы прибор работал точно, но ошибка была в пределах допусков, необходимых для измерений, которые вы проводили с момента последней калибровки.

Если отчет показывает грубые ошибки калибровки, возможно, вам придется вернуться к работе, которую вы выполняли с помощью этого прибора, и провести новые измерения до тех пор, пока не будут исправлены все ошибки, допущенные в процессе измерения. Начните с последних измерений и продвигайтесь к предыдущим. В работе, связанной с ядерной безопасностью, необходимо повторить все измерения, проведенные с момента предыдущей калибровки.

Причины проблем с калибровкой

Что нарушает калибровку цифровых приборов? Во-первых, ключевые компоненты измерительных приборов (например, источники опорного напряжения, сплиттеры входного сигнала, токовые шунты) могут со временем просто смещаться. Это смещение незначительно и обычно не влечет за собой каких-либо последствий для точности при условии соблюдения надлежащего графика калибровки и именно оно обычно обнаруживается и исправляется во время калибровки.

Представим еще один случай: вы уронили токоизмерительные клещи и прибор перенес сильный удар. Можно ли быть уверенным в том, что после этого клещи смогут выполнять точные измерения? Ни в коем случае. Падение может повлечь за собой грубые погрешности калибровки.

Аналогичным образом, перегрузка цифрового мультиметра может нарушить его работу. Некоторые считают, что это не имеет существенного значения, поскольку входы защищены предохранителями или отсекателями. Однако эти защитные устройства могут не сработать при переходных процессах. Кроме того, достаточно высокое входное напряжение может полностью проскочить через входное реле напряжения. Это гораздо менее вероятно в случае высококачественных цифровых мультиметров, что является одной из причин, почему они являются более экономически целесообразными по сравнению с более бюджетными моделями.

Частота калибровки

Итак, вопрос не в том, проводить ли калибровку – как видим, это абсолютно необходимо. Вопрос скорее в том, когда проводить калибровку. Единого точного ответа, подходящего для всех случаев, в действительности не существует.

Рассмотрим следующие частоты калибровки:

• Интервал калибровки, рекомендуемый производителем

В технических характеристиках производителей указано, как часто следует калибровать их приборы, но для критических измерений могут потребоваться другие интервалы.

• Перед важным критическим измерительным проектом

Предположим, вы останавливаете завод для проведения испытаний, требующих высокой точности измерений. Определите, какие приборы вы будете использовать для этих испытаний. Отправьте их на калибровку, а затем забронируйте их на складе, чтобы они не использовались до начала измерений.

• После крупного критического измерительного проекта

Если вы забронировали откалиброванные испытательные приборы для конкретной испытательной операции, после испытаний отправьте такое оборудование на калибровку. После получения результатов калибровки вы узнаете, можно ли считать эти испытания завершенными и надежными.

• После производственных инцидентов

Если ваш прибор подвергся удару, например, определенный фактор мог вызвать срабатывание внутренней защиты от перегрузки или прибор испытал особенно сильный удар, отправьте его на калибровку и проверку на безопасность использования.

• В соответствии с требованиями

Некоторые измерительные работы требуют использования откалиброванного, сертифицированного испытательного оборудования независимо от масштабов проекта. Обратите внимание, что это требование может быть не сформулировано четко, а просто подразумеваться по умолчанию, поэтому ознакомьтесь с техническими характеристиками перед испытаниями.

• Ежемесячно, ежеквартально или раз в полгода

Если вы выполняете преимущественно критические измерения и делаете это часто, более короткий промежуток времени между калибровками означает меньшую вероятность получения сомнительных результатов испытаний.

• Ежегодно

Если вы проводите как критические, так и некритические измерения, ежегодная калибровка, как правило, обеспечивает оптимальный баланс между надежностью и затратами.

• Дважды в год

Если вы проводите критические измерения относительно редко и ваш прибор не подвергается воздействию внешних факторов, экономически целесообразным может быть калибровка с более продолжительнім периодическим интервалом.

• Никогда

Если ваша работа требует только проверки общего напряжения (например, «Да, здесь 480 В»), калибровка кажется лишней. Но что, если ваш прибор подвергнется воздействию того или иного явления? Калибровка позволяет использовать прибор с уверенностью.

Выводы

Несмотря на то, что эта статья посвящена прежде всего калибровке цифровых мультиметров, эти же принципы применимы и к другим портативным измерительным приборам, в частности калибраторам процессов.

Калибровка – это не просто «тонкая настройка» контрольно-измерительных приборов. Она гарантирует, что вы можете безопасно и надежно использовать приборы для получения необходимых вам точных результатов испытаний. Калибровка – это процедура контроля качества. Если вы не можете полагаться на точность контрольно-измерительного оборудования, фактически у вас отсутствуют инструменты для проведения испытаний или тестирования. Как и большинство электрического оборудования, контрольно-измерительные приборы также нуждаются в контроле качества.

Возможно, вас также заинтересуют следующие материалы:

15.06.2021

Оборудование и инструменты для создания сервисного центра

03.09.2021

Fluke напоминает о безопасности: 10 распространенных ошибок при тестировании электричества и как их избежать

Команда Masteram