Kalibracja (wzorcowanie)

Co to jest kalibracja?

Według normy ISO/IEC GUIDE 99:2007, kalibracja (wzorcowanie) to czynność, która pozwala określić relację pomiędzy wskazaniami badanego urządzenia a wartościami wskazanymi przez wzorzec.

Wzorcowanie a kalibracja

Międzynarodowy Słownik Terminów Metrologii Prawnej wydany przez Główny Urząd Miar (GUM) określa kalibrację i wzorcowanie tą samą definicją. Nazwa kalibracja jest bezpośrednim tłumaczeniem słowa „calibration” stosowanego w ISO/IEC GUIDE 99:2007. Nazwa wzorcowanie nie występuje natomiast w nomenklaturze angielskojęzycznej ISO/IEC.

Według słownika GUM, wzorcowanie (kalibracja) to działanie, które w określonych warunkach, w pierwszym kroku ustala zależność pomiędzy odwzorowywanymi przez wzorzec pomiarowy wartościami wielkości wraz z ich niepewnościami pomiaru, a odpowiadającymi im wskazaniami wraz z ich niepewnościami, a w drugim kroku wykorzystuje tę informację do ustalenia zależności pozwalającej uzyskać wynik pomiaru na podstawie wskazania.

To musisz wiedzieć

Wzorcowanie przyrządów pomiarowych

Wzorcowanie przyrządów pomiarowych pozwala nam stwierdzić, jak dalece pomiar na przyrządzie odbiega od realnych wartości tego, co mierzymy. Dokonuje się tego poprzez porównanie pomiarów z przyrządu do znanej wartości mierzonego sygnału wzorca. Wyznaczana jest również niepewność tego pomiaru, w zależności od metody pomiarowej.

Czym jest adiustacja toru pomiarowego?

Terminy „wzorcowanie” oraz „kalibracja” są często mylone z adiustacją (regulacją) toru pomiarowego. Adiustacja (regulacja) jest zbiorem operacji wykonywanych na urządzeniu pomiarowym, tak aby zapewniał on prawidłowe pomiary wielkości, które chcemy zmierzyć. Po zakończeniu regulacji, system pomiarowy musi zostać ponownie wzorcowany.

Czym jest legalizacja, a co to jest weryfikacja?

Według definicji GUM, legalizacja przyrządu pomiarowego to procedura oceny zgodności, w wyniku której następuje naniesienie cechy legalizacyjnej oraz/albo wydanie świadectwa legalizacji. Legalizacja partii przyrządów pomiarowych oparta jest na wynikach badania określonej liczby egzemplarzy wybranych losowo ze zidentyfikowanej partii.

W terminologii angielskiej ISO/IEC termin „weryfikacja” odpowiada terminowi „legalizacja” stosowanemu w polskiej metrologii prawnej i jest to potwierdzenie, iż właściwości użytkowe lub wymagania prawne systemu pomiarowego spełniają określone normy.

Dlaczego należy wykonywać kalibracje?

Wzorcowanie (kalibrację) przyrządów pomiarowych należy wykonywać z 4 głównych powodów:

Aby zapewnić powtarzalność i dokładność wyników pomiarowych
Aby zapewnić zgodność wyników pomiarowych z przyrządu, z innymi pomiarami
Aby ustalić potencjalne źródła błędów jakie mogą się pojawić w trakcie pomiarów
Aby mieć pewność, że przyrząd jest niezawodny i jego wskazania są wiarygodne.

Dobrze wiedzieć

Gdzie należy wykonywać wzorcowanie urządzeń pomiarowych?

Wzorcowanie (kalibrację) urządzeń pomiarowych należy przeprowadzać w specjalizujących się w ich wykonywaniu akredytowanych laboratoriach wzorcujących, ponieważ są one w stanie zapewnić odpowiednie, kontrolowane warunki w trakcie jej przeprowadzania.

Co to jest akredytowane laboratorium wzorcujące

Zgodnie z normą ISO/IEC 17025, laboratorium akredytowane to laboratorium, którego możliwości wykonywania wzorcowania oraz pomiarów zostały potwierdzone przez organ akredytacyjny podlegający ILAC. Obszary działania akredytowanych laboratoriów są publicznie dostępne w stosownych jednostkach akredytujących.

Czym jest ISO/IEC 17025?

ISO/IEC 17025 to międzynarodowa norma, która określa ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących.

Co to jest ILAC?

ILAC to międzynarodowa organizacja zrzeszająca jednostki akredytujące działające zgodnie z normą ISO/IEC 17011, zajmujące się akredytacją jednostek oceniających zgodność, w tym laboratoriów wzorcujących (stosujących normę ISO/IEC 17025).

Jakie usługi oferowane są w laboratorium wzorcującym?

Laboratoria wzorcujące działające zgodnie z normą ISO/IEC 17025 wykonują usługi, takie jak testowanie, wzorcowanie oraz pobieranie próbek, które powiązane są z późniejszymi testami lub wzorcowaniem. Laboratorium wykorzystuje wyposażenie, takie jak przyrządy pomiarowe, oprogramowanie lub wzorce pomiarowe, które są wymagane do prawidłowego wykonania czynności laboratoryjnych.

Na czym polega hierarchia kalibracji?

Hierarchia kalibracji to ciąg wzorcowań od wzorcowania referencyjnego do końcowej kalibracji systemu pomiarowego. Wynik każdego kolejnego wzorcowania zależy od wyniku poprzedniego wzorcowania. Przykładowo przyrządy wykorzystywane w laboratorium akredytowanym są wzorcowane przez najwyższą instytucją w hierarchii kalibracji (Główny Urząd Miar). Kalibracja przez użytkownika jest wykonywana przy użyciu sprzętu wzorcowanego w laboratorium, którego wzorzec był wzorcowany w GUM.

Przydatna terminologia

Co to jest świadectwo wzorcowania?

Wyniki przeprowadzonego wzorcowania zapisywane są na świadectwie wzorcowania lub w raporcie z wzorcowania. W wynikach należy podać również informację o związanej z nimi niepewności pomiarowej. Informacje uzyskane z wzorcowania mogą zostać wyrażone w postaci protokołu, funkcji wzorcowania, wykresu wzorcowania, krzywej wzorcowania, lub tablicy wzorcowania.

Co to jest krzywa wzorcowania?

Krzywa wzorcowania to wykres przedstawiający bezpośredni związek pomiędzy wskazaniem a odpowiadającą mu wartością mierzonej wartości. Krzywa wzorcowania nie przedstawia końcowego wyniku pomiaru, ponieważ nie zawiera informacji o niepewności pomiarowej.

Czym jest wykres wzorcowania?

Wykres wzorcowania jest graficzną prezentacją zależności pomiędzy wskazaniem a odpowiadającym mu wynikiem pomiaru.

Na czym polega łańcuch kalibracji?

Łańcuch kalibracji to sekwencja wzorców pomiarowych oraz wzorcowań, które służą do powiązania wyniku pomiaru z wzorcem. Łańcuch kalibracji jest zdefiniowany poprzez hierarchię wzorcowań i jest stosowany do metrologicznego ustalenia wyniku pomiaru.

Co to jest spójność pomiarowa?

Spójność pomiarowa, to inaczej powiązanie z wzorcami pomiarowymi. Jest to identyfikowalność metrologiczna, według której wynik może być porównany z wartością referencyjną. Odniesienie może być zidentyfikowane poprzez udokumentowany, nieprzerwany łańcuch wzorcowań, w którym każde wzorcowanie ma wpływ na niepewność pomiaru.

Czym jest wskazanie?

Wskazanie to wartość wielkości otrzymana z przyrządu pomiarowego lub układu pomiarowego (liczba lub wartość podawana przez przyrząd pomiarowy).

Czym jest czułość systemu pomiarowego?

Czułość systemu pomiarowego to wartość, o jaką zmienia się wskazanie systemu pomiarowego, gdy zmienia się odpowiadająca mu wartość mierzonej wielkości.

Czym jest stabilność przyrządu pomiarowego?

Stabilność przyrządu pomiarowego to cecha, dzięki której jego właściwości metrologiczne pozostają stałe w czasie. O dryfie przyrządowym mówimy wtedy, gdy wskazanie przyrządu pomiarowego zmienia się w czasie. Najczęściej jest to spowodowane zmianami właściwości metrologicznych przyrządu.

Czym jest niepewność pomiarowa przyrządu?

Niepewność pomiarowa przyrządu to składowa niepewności pomiaru pochodząca od używanego przyrządu pomiarowego.

Musisz to wiedzieć

Co to jest klasa dokładności?

Klasa dokładności odnosi się do zbioru przyrządów pomiarowych, które spełniają określone wymagania metrologiczne. Oznacza to, że błędy lub niepewności pomiarowe przyrządów są utrzymywane w określonych granicach, przy określonych warunkach.

Czym jest kalibrator?

Kalibrator to wzorzec pomiarowy, który stosowany jest przy wzorcowaniu jako odniesienie do pomiaru innych wielkości tego samego rodzaju.

Musisz to wiedzieć

Kalibracja akustyczna

Jakie są normy dla kalibracji akustycznej mierników?

W trzech częściach normy IEC 61672 przedstawiono wymagania techniczne dotyczące mierników poziomu dźwięku oraz sposób ich wzorcowania (kalibracji). Część 2 zawiera specyfikację testów, które należy wykonać, aby zapewnić, że mierniki spełniają wymagania zawarte w części 1. Część 3 określa ograniczoną liczbę testów, które należy wykonać, aby upewnić się, że miernik działa prawidłowo.

Jak wygląda proces kalibracji mierników poziomu dźwięku?

Aby potwierdzić zgodność miernika poziomu dźwięku z normą IEC 61672-3, należy poddać go serii testów akustycznych i elektrycznych. Testy elektryczne wykonuje się poprzez zastąpienie mikrofonu urządzeniem wejściowym sygnału elektrycznego (tzw. impedancja zastępcza), którego obciążenie impedancyjne (lub pojemnościowe) jest równoważne obciążeniu mikrofonu.

Muisz to wiedzieć

Jak często należy wzorcować (kalibrować) miernik poziomu dźwięku w laboratorium wzorcującym?

Zgodnie z normą ISO 1996-2, miernik poziomu dźwięku, filtry oraz kalibrator dźwięku powinny posiadać ważny certyfikat wzorcowania potwierdzający zgodność z parametrami pomiarowymi określonymi w normach IEC 61672-3, IEC 61260 i IEC 60942 lub równoważnych.

Wzorcowania mierników dźwięku powinny być przeprowadzane przez akredytowane laboratorium spełniające wymagania normy ISO/IEC 17025. Zalecane jest wykonywanie testów poprawności działania systemu raz w roku i nie rzadziej niż co 2 lata.

Kiedy należy wyregulować miernik poziomu dźwięku?

W trakcie kalibracji przez użytkownika, miernik poziomu dźwięku powinien zostać skalibrowany i wyregulowany przed rozpoczęciem pomiarów, zgodnie z normą ISO 9612. Na zakończenie pomiarów przeprowadza się ponowną kalibrację w terenie, ale już bez regulacji. Jeżeli wskazanie poziomu dźwięku przy częstotliwości sprawdzania kalibracji różni się o więcej niż 0.5 dB, wyniki pomiarów należy odrzucić.

Czym różni się kalibracja urządzeń klasy 2 i klasy 1?

Według normy IEC 61672-3 zarówno dla urządzeń klasy 1, jak i klasy 2 wymagane są te same testy okresowe, jednak zakres częstotliwości, które należy przetestować oraz dopuszczalne odchylenia różnią się w zależności od rodzaju testu.

Praktyka pomiarowa

Jak jest wzorcowany dozymetr hałasu?

Dozymetry hałasu powinny być okresowo wzorcowane w akredytowanych laboratoriach zgodnie z normą IEC 61252. Zgodnie z normą IEC 61252, działanie dozymetrów hałasu jest takie samo jak mierników poziomu dźwięku klasy 2 dla zakresu poziomu dźwięku A od 70 dB do 137 dB i zakresu częstotliwości od 20 Hz do 8 kHz.

Kalibracja przez użytkownika jest przeprowadzana zgodnie z wytycznymi ISO 9612, tak jak dla mierników poziomu dźwięku. Dozymetr powinien zostać skalibrowany i wyregulowany przed rozpoczęciem pomiarów. Na zakończenie pomiarów przeprowadza się ponowną kalibrację w terenie, ale już bez regulacji. Jeżeli wskazanie poziomu dźwięku przy częstotliwości sprawdzania kalibracji różni się o więcej niż 0.5 dB, wyniki pomiarów należy odrzucić.

Zgodnie z normą IEC 61652 kalibrator dźwięku powinien odpowiadać specyfikacji klasy 1 lub klasy 2 normy IEC 60942. W przypadku gdy pomiary są wykonywane zgodnie z normą ISO 9612, wymagany jest kalibrator dźwięku klasy 1.

Do czego służy kalibrator akustyczny?

Zgodnie z normą IEC 61672-1 kalibrator akustyczny służy do sprawdzania i regulacji czułości miernika poziomu dźwięku w celu optymalizacji jego działania elektroakustycznego w całym zakresie częstotliwości. Kalibrator dla mierników poziomu dźwięku klasy 1 musi spełniać wymagania użytkowe klasy 1 określone w normie IEC 60942. Kalibrator dla mierników poziomu dźwięku klasy 2 musi spełniać wymagania użytkowe klasy 1 lub klasy 2, jak określono w IEC 60942.

Jak często należy wzorcować kalibrator akustyczny?

Zgodnie z normą ISO 9612, wzorcowanie kalibratora dźwięku powinno być wykonywane w laboratorium akredytowanym wg ISO/IEC 17025 w odstępach czasu nie przekraczających 2 lat.

Jaka jest różnica między zatwierdzeniem typu a wzorcowaniem?

Zatwierdzenia typu określone w normie IEC 61672-2 są dokładniejsze niż badania okresowe (wzorcowania0, o których mowa jest w normie IEC 61672-3 i obejmują pomiary odpowiedzi kierunkowej. Zatwierdzenia typu są wykonywane przez instytucje o najwyższej hierarchii (Główny Urząd Miar), a wzorcowania przez laboratoria akredytowane podlegające hierarchii GUM.

Zapamiętaj

Co to jest częstotliwość kalibracji?

Częstotliwość kalibracji to nominalna częstotliwość sinusoidalnego ciśnienia akustycznego wytwarzanego przez kalibrator akustyczny. Na przykład kalibrator dźwięku SV 36 wytwarza sygnał kalibracyjny o częstotliwości 1000 Hz (1 kHz).

Na czym polega kalibracja przez użytkownika?

Zgodnie z normą ISO 9612, kalibracja przez użytkownika to akustyczne sprawdzenie miernika poziomu dźwięku wraz z mikrofonem, przy użyciu kalibratora dźwięku spełniającego wymagania klasy 1 wg IEC 60942:2003. Kalibracja w warunkach rzeczywistych powinna być przeprowadzona w cichym miejscu przed rozpoczęciem dziennej serii pomiarów. W trakcie kalibracji przez użytkownika, miernik poziomu dźwięku (lub dozymetr) powinien zostać skalibrowany i wyregulowany przed rozpoczęciem pomiarów. Po zakończeniu pomiarów przeprowadza się ponowną kalibrację w terenie, ale już bez regulacji. Jeżeli wskazanie poziomu dźwięku przy częstotliwości sprawdzania kalibracji różni się o więcej niż 0.5 dB, wyniki pomiarów należy odrzucić.

Czym jest zdalna kalibracja?

Zdalna kalibracja to automatyczne sprawdzenie, które ma na celu wskazanie, czy system działa prawidłowo, czy też istnieje możliwość wystąpienia usterki. Wyniki automatycznej kontroli działania systemu nie są wykorzystywane do korygowania wyników pomiarów (regulacji miernika). W przypadku długoterminowego monitorowania dźwięku trwającego kilka dni lub dłużej, norma ISO 20906 wymaga sprawdzania działania każdego monitora dźwięku co najmniej raz dziennie, przy użyciu tzw. zdalnej kalibracji.

Praktyka pomiarowa

Kalibracja mierników drgań

Jak kalibrowane są przetworniki drgań?

Norma ISO 16063 zastąpiła serię ISO 5347 opisującą metody kalibracji czujników drgań. Zgodnie z normą ISO 16063-21 przetworniki drgań kalibrowane są przez porównanie z przetwornikami odniesienia (wzorcowymi) w zakresie od 0.4 Hz do 10 kHz. Metody kalibracji ISO dotyczą zastosowań, takich jak drgania miejscowe, ogólne, maszyn oraz drgań budynków.

Co to jest przetwornik odniesienia?

Czujnik odniesienia (wzorzec) to czujnik wywzorcowany w warunkach referencyjnych zgodnie z hierarchią kalibracji. Przetwornik odniesienia może być zamontowany na górze lub pod czujnikiem, który ma być kalibrowany.

Co to jest kalibrator drgań?

Kalibrator drgań jest urządzeniem opartym na wbudowanym wzbudniku drgań wytwarzającym drgania mechaniczne o znanej amplitudzie i częstotliwości oraz referencyjnym czujniku drgań.

Czym jest talerz wibracyjny?

Talerz wibracyjny lub stolik kalibratora to płaska powierzchnia kalibratora drgań, do której montowany jest badany przetwornik drgań.

Co to jest referencyjny sygnał drgań?

Referencyjny sygnał drgań to sinusoidalny sygnał drgań, o określonej wielkości i częstotliwości, służący do testowania elektromechanicznego działania miernika drgań. Zgodnie z normą ISO 16063-21, preferowana częstotliwość kalibracji dla akcelerometrów wynosi 160 Hz, a preferowana referencyjna amplituda przyspieszenia 100 m/s².

Jaka jest referencyjna wartość drgań i ich częstotliwość dla mierników drgań na człowieka?

Zgodnie z normą ISO 8041, referencyjny sygnał drgań dla mierników drgań miejscowych wynosi 10 m/s² przy 80 Hz i 1 m/s² przy 16 Hz dla mierników drgań ogólnych.

Jakie rodzaje kalibracji stosuje się dla mierników drgań?

Zgodnie z ISO 8041, wzorcowanie mierników drgań odnosi się do trzech poziomów:

zatwierdzenie typu w krajowym instytucie metrologicznym – badanie wzorcowania stosowane do badania typu wyrobu lub zatwierdzenia wzorca serii produkcyjnej przyrządów do pomiarów drgań
wzorcowanie w akredytowanym laboratorium – zestaw testów kalibracyjnych wykonywanych okresowo (np. co 2 lata)
sprawdzenie „in-situ” wykonywane przez użytkowników – minimalny zestaw testów kalibracyjnych, wskazujący, że przyrząd do pomiaru drgań działa poprawnie

Jak często należy wzorcować (kalibrować) miernik drgań?

Mierniki drgań powinny być okresowo wzorcowane nie rzadziej niż co 2 lata w akredytowanym laboratorium, aby potwierdzić, że parametry pozostają w granicach specyfikacji.

Dobrze to wiedzieć

Jaka jest różnica pomiędzy elektrycznymi i mechanicznymi testami drgań?

Testy mechanicznej odpowiedzi częstotliwościowej miernika drgań są określane na kalibratorze drgań (wzbudniku) metodą porównania z laboratoryjnym wzorcowym przetwornikiem drgań. Testy elektryczne wykorzystują sinusoidalne sygnały elektryczne, które są wprowadzane do wejścia elektrycznego miernika drgań.

Co zawierają wyniki wzorcowania?

Wyniki wzorcowania zawierają wartości częstotliwości wzorcowania i amplitudy drgań, wartości czułości oraz niepewność rozszerzoną wzorcowania.

Jakie informacje zawarte są w świadectwie wzorcowania?

Raport z wzorcowania zawiera informacje o:

metodzie wzorcowania i oprzyrządowaniu wraz z terminami wykonania wzorcowania,
warunkach otoczenia, w których przeprowadzono badania
technice montażu
konfiguracji wzmacniacza
wynikach wzorcowania (kalibracji)