Для чого калібрувати контрольно-вимірювальне обладнання?

Припустімо, ви ставитеся до своїх електричних контрольно-вимірювальних приладів справді серйозно. Купуєте прилади провідних брендів і очікуєте, що вони будуть точними. Безумовно, ви знаєте, що деякі спеціалісти чи підприємства відправляють свої цифрові прилади до метрологічної лабораторії для калібрування, але не цілком розумієте, навіщо. Адже всі ці прилади електронні, тобто, у них немає механізмів, які можуть вийти з ладу. Чим же тоді займаються ці спеціалісти з калібрування – невже просто замінюють батареї?

Це доречні питання, особливо зважаючи на те, що ви не можете використовувати прилади, поки вони проходять процес калібрування. Спробуймо розглянути й інші дотичні питання. Наприклад, що робити, якщо внаслідок певного виробничого інциденту події ваш прилад став менш точним або, можливо, навіть не на 100% безпечним? Як діяти, якщо у вашій сфері роботи діють вузькі межі допусків, а точні вимірювання є ключовими для належного функціонування технологічних процесів або дороговартісних систем безпеки? Можливо, якщо ви відстежуєте дані для потреб технічного обслуговування, а два вимірювальні прилади, що використовуються для одного і того ж вимірювання, демонструють суттєво відмінні результати? Всі ці питання стосуються однієї й тієї ж процедури – калібрування.

Зміст

• Що таке калібрування?
• Причини проблем з калібруванням
• Частота калібрування
• Підсумки

Що таке калібрування?

Деякі технічні спеціалісти проводять порівняльну перевірку двох вимірювальних приладів в польових умовах і вважають, що вони «відкалібровані», якщо обидва прилади демонструють однакові показання. Однак це – не калібрування. Це – лише перевірка в польових умовах. Вона може показати, чи існує проблема, але не може показати, який з вимірювальних приладів показує правильні вимірювання. Якщо обидва вимірювальні прилади відхиляються від калібрування приблизно на однакову величину і в одному напрямку, така перевірка цього не покаже. Вона також не показує жодних тенденцій – ви не дізнаєтеся, що ваш прилад фактично невідкалібрований.

Для ефективного калібрування калібрувальний еталон повинен бути точнішим за прилад, що випробовується. Більшість з нас має вдома мікрохвильову піч або інший прилад, який відображає час у годинах і хвилинах. Більшість з нас живе в місцях, де ми переводимо стрілки годинників принаймні двічі на рік, а також налаштовуємо їх після відключення електроенергії. Що ви використовуєте як еталонний годинник, щоб встановити час на цьому приладі? Можливо, годинник, який відображає секунди? Швидше за все, ви встановлюєте час на цифровому приладі, коли еталонний годинник знаходиться на «вершині» хвилинної позначки (наприклад, нуль секунд). Метрологічна лабораторія дотримується такої ж логіки. Вона перевіряє, наскільки точно ваші «цілі хвилини» відповідають правильній кількості секунд. І вона робить це в декількох точках на вимірювальних шкалах.

Для калібрування зазвичай потрібен еталон, точність якого щонайменше в 10 разів перевищує точність вимірювального приладу, що калібрується. В іншому випадку калібрування проводиться в межах допусків, які накладаються один на одного, а допуски еталону роблять прилад, що калібрується, «невідкаліброваним» або навпаки. Розглянемо детальніше, як це працює.

Два прилади А і Б вимірюють 100 В з точністю до 1 %. При 480 В обидва знаходяться в межах допуску. При вхідній напрузі 100 В прилад А показує 99,1 В, а прилад Б – 100,9 В. Але якщо використовувати прилад Б як еталон, здаватиметься, що показання приладу А виходять за межі допуску. Однак, якщо прилад Б має точність 0,1%, то максимальне значення, яке він покаже при 100 В, становить 100,1 В. Тепер, якщо порівняти А з Б, прилад А знаходиться в межах допуску. Ви також можете побачити, що прилад А знаходиться в нижній частині діапазону допуску. Зміни в приладі А для підвищення цього значення, ймовірно, зможуть запобігти помилковим показанням приладу А, оскільки прилад зазнає стандартного дрейфу між калібруваннями.

Калібрування в базовому сенсі поняття є порівнянням показань приладу з відомим еталоном. Правильне калібрування передбачає використання еталону, заданого чи схваленого уповноваженим національним органом чи підприємством у сфері стандартизації, метрології та калібрування, тобто еталону, який має документацію, що підтверджує правильність його порівняння з ланцюжком еталонів, що провадить до основного еталону, який контролюється уповноваженим органом.

На практиці калібрування включає в себе корекцію. Зазвичай, коли ви відправляєте прилад на калібрування, ви даєте дозвіл на ремонт, щоб прилад знову став відкаліброваним, якщо до цього він був «невідкаліброваним». Ви отримуєте звіт, в якому вказано, наскільки прилад був «невідкаліброваним» до цього і наскільки він став «невідкаліброваним» після цього. У сценарії з хвилинами і секундами ви побачите, що помилка калібрування вимагала корекції, щоб прилад працював точно, але помилка була в межах допусків, необхідних для вимірювань, які ви проводили з моменту останнього калібрування.

Якщо звіт показує грубі помилки калібрування, можливо, вам доведеться повернутися до роботи, яку ви виконували за допомогою цього приладу, і провести нові вимірювання, доки не будуть виправлені всі помилки, допущені в процесі вимірювання. Почніть з останніх вимірювань і просувайтеся до попередніх. У роботі, пов'язаній з ядерною безпекою, необхідно повторити всі вимірювання, зроблені з моменту попереднього калібрування.

Причини проблем з калібруванням

Що порушує калібрування цифрових приладів? По-перше, ключові компоненти вимірювальних приладів (наприклад, джерела опорної напруги, сплітери вхідного сигналу, струмові шунти) можуть з часом просто зсуватися. Цей зсув є незначним і зазвичай не тягне за собою жодних наслідків для точності за умови дотримання належного графіку калібрування і саме він зазвичай виявляється і виправляється під час калібрування.

Уявімо ще один випадок: ви упустили струмовимірювальні кліщі і прилад зазнав сильного удару. Чи можна бути впевненим у тому, що після цього кліщі можуть виконувати точні вимірювання? В жодному разі. Падіння може тягти за собою грубі похибки калібрування.

Подібним чином, перевантаження цифрового мультиметра може порушити його роботу. Дехто вважає, що це не має суттєвого значення, оскільки входи захищені запобіжниками або вимикачами. Однак ці захисні пристрої можуть не спрацювати при перехідних процесах. Крім того, достатньо висока вхідна напруга може повністю проскочити через вхідне реле напруги. Це набагато менш імовірно у випадку високоякісних цифрових мультиметрів, що є однією з причин, чому вони є більш економічно доцільними порівняно з дешевшими моделями.

Частота калібрування

Отож, питання не в тому, чи проводити калібрування – як бачимо, це абсолютно необхідно. Питання радше в тому, коли проводити калібрування. Єдиної точної відповіді, яка підходить для всіх випадків, насправді не існує.

Розглянемо такі частоти калібрування:

• Інтервал калібрування, рекомендований виробником

У технічних характеристиках виробників вказано, як часто слід калібрувати їхні прилади, але для критичних вимірювань можуть бути потрібні інші інтервали.

• Перед важливим критичним вимірювальним проектом

Припустимо, ви зупиняєте завод для проведення випробувань, які вимагають високої точності вимірювань. Визначте, які прилади ви використовуватимете для цих випробувань. Відправте їх на калібрування, а потім зарезервуйте їх на складі, щоб вони не використовувалися до початку вимірювань.

• Після великого критичного вимірювального проекту

Якщо ви зарезервували відкалібровані випробувальні прилади для конкретної випробувальної операції, після випробувань відправте таке обладнання на калібрування. Після отримання результатів калібрування ви дізнаєтеся, чи можна вважати ці випробування завершеними та надійними.

• Після виробничих інцидентів

Якщо ваш прилад зазнав удару, скажімо, певний чинник міг викликати спрацювання внутрішнього захисту від перенавантаження або прилад зазнав особливо сильного удару, відправте його на калібрування та перевірку на безпечність користування.

• Відповідно до вимог

Деякі вимірювальні роботи вимагають використання відкаліброваного, сертифікованого випробувального обладнання незалежно від масштабів проекту. Зверніть увагу, що ця вимога може не бути чітко сформульована, а просто передбачатися за замовчуванням, тому перегляньте технічні характеристики перед випробуваннями.

• Щомісячно, щоквартально або раз на півроку

Якщо ви виконуєте переважно критичні вимірювання і робите це часто, коротший проміжок часу між калібруваннями означає меншу ймовірність отримання сумнівних результатів випробувань.

• Щорічно

Якщо ви виконуєте як критичні, так і некритичні вимірювання, щорічне калібрування, як правило, забезпечує оптимальний баланс між надійністю та витратами.

• Двічі на рік

Якщо ви виконуєте критичні вимірювання відносно рідко і ваш прилад не зазнає впливу зовнішніх факторів, економічно доцільним може бути калібрування з більшим періодичним інтервалом.

• Ніколи

Якщо ваша робота вимагає лише перевірки загальної напруги (наприклад, «Так, це 480 В»), калібрування здається зайвим. Але що, коли ваш прилад зазнає впливу того чи іншого явища? Калібрування дозволяє використовувати прилад з упевненістю.

Підсумки

Попри те, що ця стаття присвячена передусім калібруванню цифрових мультиметрів, ці ж принципи стосуються й інших портативних вимірювальних приладів, зокрема калібраторів процесів.

Калібрування – це не просто «тонке налаштування» контрольно-вимірювальних приладів. Воно гарантує, що ви можете безпечно та надійно використовувати прилади для отримання точних результатів випробувань, які вам необхідні. Калібрування – це процедура контролю якості. Якщо ви не можете покладатися на точність контрольно-вимірювального обладнання, фактично у вас відсутні інструменти для проведення випробувань чи тестування. Як і більшість електричного обладнання, контрольно-вимірювальні прилади також потребують контролю якості.

Вас також може зацікавити:

15.06.2021

Обладнання та інструменти для створення сервісного центру

03.09.2021

Fluke нагадує про безпеку: 10 поширених помилок під час тестування електрики та як їх уникнути

Команда Masteram