کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق یکی از مهمترین کارها در استفاده از این تجهیزات صنعتی است.
با پیشرفت تکنولوژی، کالیبراسیون به عرصه های مختلفی از جمله صنعت و پزشکی راه پیدا کرده است.
با مطالعه کامل این نوشته و مشاهده فیلم های این صفحه به مهمترین نکات در کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق دست خواهید یافت.
۱- آموزش کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق
۲- تنظیم و کالیبراسیون گیج فشار
در مثال این بخش، گیج فشار را در چهار نقطه بررسی می‌کنیم:
0% - 10% - 50% - 90% F.S
مقصود ما از F.S، همان full span بوده که اختلاف بین zero و ماکزیمم است.
مثلا در گیج زیر، zero برابر با 0 و ماکزیمم مقداری که گیج نمایش میدهد، 250 است؛ بنابراین F.S=250-0=250 می باشد و نقاط اصلی برای کالیبراسیون نمایش داده شده است.
تعداد و محل نقاط آزمون در کار واقعی باید بر اساس دستورالعمل سازنده و روش اجرایی کالیبراسیون انتخاب شود. نقاط این مثال یک الزام یکسان برای همه گیج‌ها نیستند.
روی تمامی پرشر گیج ها یک عدد پیچ تنظیم صفر (adjustable zero) و یک عدد پیچ تنظیم جهت کالیبراسیون (adjustable calibration screw) وجود دارد.
برای این کار بایستی ابتدا بدنه تجهیز را باز کرده، سپس صفحه رویی را برداشته و کنار گذاشته و در آخر شیشه را از روی dial برداشته و به پیچ دسترسی پیدا کنید.
البته برای اینکه ما این کارها را انجام نداده و برای کالیبراسیون، راحت تر به این پیچ دسترسی داشته باشیم، پیچی به نام External adjusting screw تعبیه شده است. (پیچ تنظیم خارجی)
۲-۱- مراحل کالیبراسیون گیج فشار
در نتیجه برای کالیبراسیون، ابتدا گیج را از روی خط باز کرده، سپس به اتاق کالیبره برده و با استفاده از hand pump، فشارهایی در مقادیر 0-10-50-90 درصد آزمایشگاهی را ایجاد کنید.
مثلا اگر گیج شما از 1- تا 10 بار، درجه بندی شده است، با hand pump، فشارهای 1-، 0.1، 4.5، 8.9 را ایجاد کرده و اگر عقربه گیج، مقدار دیگری را نمایش داد، پیچ تنظیم را حرکت داده و عقربه را بر روی مقدار صحیح تنظیم می کنیم.
این کار را حتما به صورت Forward و Reverse انجام دهید، یعنی ابتدا 1- را تنظیم کرده، سپس 0.1 و بعد از آن 4.5 و در انتها 8.9 را تنظیم نموده و سپس دو باره 4.5 و بعد از آن 0.1 و در آخر 1- را کالیبره کنید. تا در صورتی که خللی در تنظیم عقربه وجود داشت، آن را برطرف کرده باشید.
عمل Forward-Reverse را 2 تا 3 بار نیز می توانید انجام دهید.
تذکر: تمامی گیج ها و تجهیزات بایستی متناسب با دستورالعمل و در بازه های زمانی ذکر شده در آن، کالیبره شوند.
فاصله زمانی کالیبراسیون برای همه تجهیزات یکسان نیست؛ آن را بر اساس توصیه سازنده، شرایط کار و سوابق کالیبراسیون تجهیز تعیین و بازبینی کنید.
۳- روش ها و مراحل کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق
معمولا تجهیزات مختلف و به خصوص تجهیزات ابزار دقیق را در شاپ کالیبره (Calibration Shop)، کالیبره می کنیم.
اتاق های کالیبراسیون به تجهیزات مختلفی مجهز هستند که منجر می شوند به این که عملیات کالیبراسیون، راحت تر و سریع تر انجام شود.
باید به این نکته اشاره کنیم که خیلی از اوقات، با استفاده از دستگاه های لازم که در گام سوم یکی از آن ها را معرفی خواهیم کرد، تجهیزات را در محل کالیبره می کنیم.
۳-۱- تنظیم و کالیبراسیون گیج های فشار
در گام دوم از آموزش کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق به سراغ یکی از معروف ترین شرکت های تولید کننده تجهیزات ابزار دقیق یعنی شرکت wika می رویم و مراحل کالیبراسیون یک گیج فشار به صورت حرفه ای و در اتاق کالیبراسیون باهم مرور می کنیم.
تجهیزات ابزار دقیق مختلفی در این شرکت وجود دارد و با برخی از روش های کالیبره کردن و تنظیمات تجهیزات به خوبی آشنا شدیم.
۳-۲- 
بخش سخت افزاری کالیبراسیون
برای کالیبراسیون ما نیاز داریم که فشاری را ایجاد کرده و به المنت گیج اعمال کنیم.
برای این کار دو روش وجود دارد که عبارتند از نیوماتیک و هیدرولیک.
گیج هایی که بر روی آن ها نوشته شده بود calibrated gas، بایستی به صورت نیوماتیک و با فشار هوا کالیبره شوند. (به هیچ وجه نباید روغن واردشان بشود)
در ابتدای کار بایستی گیج را با استفاده از گیج های مرجع بررسی کرده و صحت آن ها را مورد بررسی قرار دهیم.
دقت اندازه گیری گیج های مرجع بایستی حداقل 4 برابر بهتر از گیجی که می خواهیم کالیبره کنیم، باشد.
برای کالیبراسیون، ابتدا گیج را در محل مشخص شده قرار می دهیم و پس از آن، با استفاده از 3 شیری که وجود دارد، فشار را به تجهیز اعمال می کنیم.
برای ایجاد فشار از کپسول نیتروژن و یک پنل تنظیم کننده فشار نیز استفاده می شود.
اگر گیج ما از 0 تا 10 بار درجه بندی شده باشد، بایستی فشارهای 0، 1، 5، 9 را ایجاد کرده و اگر عقربه گیج، مقدار دیگری را نمایش داد، پیچ تنظیم را حرکت داده و عقربه را بر روی مقدار صحیح تنظیم می کنیم.
این کار را حتما به صورت Forward و Reverse انجام می دهیم، یعنی ابتدا 0 را تنظیم کرده، سپس 1 و بعد از آن 5 و در انتها 9 را تنظیم نموده و سپس دوباره 5 و بعد از آن 1 و در آخر 0 را کالیبره می کنیم.
عمل Forward-Reverse را 2 تا 3 بار نیز می توانید انجام دهید.
۳-۳- بخش نرم افزاری کالیبراسیون
در نرم افزار نیز، تنظیماتی شامل مقدار ابتدایی و انتهایی گیج و نوع رفرنس را وارد کرده و سپس با استفاده از نکات ذکر شده، به کالیبراسیون تجهیز می پردازیم
مثلا در تصویر فوق مشاهده می کنیم که یک گیج 1- تا 3 بار را کالیبره کرده ایم و با توجه به گیج مرجع، این گیج کاری در فشار 1 بار کالیبره می باشد.
۴- دستگاه کالیبراسیون hand held communicator
در فیلم های زیر، با نحوه کار دستگاه hand held communicator آشنا می شویم.
و در ادامه نحوه اتصال مقاومت 250 اهم و تغییر بازه ولتاژی 5-1 ولت به 20-4 میلی آمپر و بالعکس را مشاهد می کنید.
به صورت یک قانون نانوشته در کارهای صنعتی، از ولتاژ 5-1 ولت و 20-4 میلی آمپر استفاده کرده و برای تبدیل این دو به یکدیگر، از یک مقاومت 250 اهم استفاده می‌کنیم.
۵- گواهینامه کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق
حتما ما به ازای هر بار کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق باید گواهینامه یا گزارشی را تهیه کرده و تاریخ را روی آن ذکر کنید.
۶- مثال آموزشی: خروجی ترانسمیتر فشار ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر
در این مثال محاسباتی، یک ترانسمیتر فشار با خروجی خطی را در بازه صفر تا ۱۰ بار در نظر می‌گیریم. اعداد این بخش فرضی و آموزشی‌اند و نتیجه آزمون یک تجهیز واقعی نیستند.
در تنظیم این مثال، فشار صفر بار به ۴ میلی‌آمپر و فشار ۱۰ بار به ۲۰ میلی‌آمپر متناظر است. اختلاف جریان دو سر بازه ۱۶ میلی‌آمپر است. برای فشار P برحسب بار، جریان مورد انتظار از رابطه زیر به دست می‌آید:
I (mA) = 4 + 16 × (P − LRV) / (URV − LRV)
در این رابطه، LRV مقدار پایین بازه تنظیم‌شده و URV مقدار بالای آن است. در مثال ما LRV برابر صفر و URV برابر ۱۰ بار است.
نقاط محاسباتی برای خروجی خطی در بازه صفر تا ۱۰ بار
| درصد بازه | فشار مرجع (بار) | جریان مورد انتظار (میلی‌آمپر) |
|---|---|---|
| ۰٪ | ۰ | ۴ |
| ۲۵٪ | ۲٫۵ | ۸ |
| ۵۰٪ | ۵ | ۱۲ |
| ۷۵٪ | ۷٫۵ | ۱۶ |
| ۱۰۰٪ | ۱۰ | ۲۰ |
۶-۱- چگونه خطا را در این مثال حساب کنیم؟
فرض کنید هنگام اعمال فشار مرجع ۵ بار، جریان اندازه‌گیری‌شده ۱۲٫۰۸ میلی‌آمپر باشد. جریان مورد انتظار ۱۲ میلی‌آمپر است؛ بنابراین خطای خروجی برابر با مثبت ۰٫۰۸ میلی‌آمپر خواهد بود.
Error (% of output span) = (12.08 − 12) / 16 × 100 = +0.5%
این اختلاف در بازه خطی مثال، معادل مثبت ۰٫۰۵ بار است. قبولی یا رد تجهیز را باید با حدود مجاز همان مدل، روش اجرایی و عدم قطعیت مرجع سنجید؛ مقدار محاسبه‌شده به‌تنهایی حکم قبولی نیست.
این محاسبه برای خروجی خطی همین مثال است. در خروجی دارای جذرگیری یا تابع تبدیل دیگر، رابطه تبدیل را باید از تنظیمات و مستندات تجهیز گرفت. همچنین تغییر بازه با HART به‌تنهایی جای مقایسه خروجی تجهیز با مرجع را نمی‌گیرد.
۶-۲- منابع و ادامه یادگیری
راهنمای NI برای مقیاس‌گذاری سیگنال ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر: https://knowledge.ni.com/KnowledgeArticleDetails?id=kA00Z000000PASfSAO&l=en-US
راهنمای Fluke برای کالیبراسیون ترانسدیوسر فشار: https://www.fluke.com/en/learn/blog/calibration/pressure-transducer-calibration
راهنمای Fluke برای تعیین فاصله زمانی کالیبراسیون: https://www.fluke.com/en-au/learn/blog/temperature-calibration/establishing-calibration-intervals-fluke-products
برای دنبال کردن مباحث اندازه‌گیری، مدارک مهندسی و کالیبراسیون در یک مسیر ویدیویی، سرفصل‌ها و نمونه تدریس آموزش ابزار دقیق نماتک را بررسی کنید.
