Wzorcowanie

Wzorcowanie to czynność polegająca na kalibracji urządzenia pomiarowego tak, aby uzyskane wyniki spełniały podstawowe wymogi dokładności nakładane przez odpowiednie przepisy dotyczące miar.

"Wzorcowanie - czynności ustalające relację między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych, realizowanymi przez wzorzec jednostki miary"(Dz. U., art. 4 pkt. 14)

Przez wzorcowanie rozumie się sprawdzenie czy dany przyrząd pomiarowy uzyskuje wyniki, które mieszczą się w przedziale dopuszczalnego błędu pomiarowego.

TL;DR

Wzorcowanie to proces kalibracji urządzenia pomiarowego w celu uzyskania dokładnych wyników. Może być wykonane metodą bezpośrednią lub pośrednią. Procedura wzorcowania nadaje i utwierdza miary wielkości wskazań przyrządu. Wzorcowanie odbywa się regularnie, a każde wzorcowanie jest potwierdzone świadectwem wzorcowania. Wzorce są narzędziami pomiarowymi używanymi do wzorcowania przyrządów pomiarowych. Błąd pomiaru pokazuje różnicę między wskazaniem pomiaru a prawidłową wartością. Wzorcowanie jest ważne w celu uniknięcia niepewnych wyników pomiaru.

Kalibracja, czyli wzorcowanie

W systemach pomiarowych wzorcowanie nazywa się również kalibracją. Zadaniem kalibracji jest sprawdzenie czy praca danego systemu pomiarowego uzyskuje określone wyniki. Najczęściej jest ona wykonywana automatycznie, aby nie zaprzątać pracy operatora maszyn, natomiast zdarzają się wyjątki, gdzie operator może sam rozpocząć proces wzorcowania, np. w momencie gdy wyniki odbiegają od zwykłej normy. W momencie wzorcowania systemu pomiarowego, nie jest on zdatny do użytku, czyli do wykonywania pomiarów. Jeśli kalibracja wykonywana jest automatycznie i nie zostanie ukończona w odpowiednim czasie, system informuje o tym fakcie. Kalibracja systemów pomiarowych odbywa się w regularnych odstępach czasu. Jej zadaniem jest prawidłowe działanie systemu.

Metody wzorcowania

W zależności od potrzeby stosowane są różne metody wzorcowania przyrządów pomiarowych. Poniższe metody kalibracji urządzeń pomiarowych opisane na przykładzie czujników temperatury:

1. Metoda punktów stałych - metoda bardzo precyzyjna, która wykorzystuje zjawiska fazowej zmiany metali i wody (krzepnięcie topnienie i punkt potrójny). W tej metodzie stałą jest temperatura. Wzorcowane czujniki umieszcza się w specjalnych komórkach, które później się chłodzi lub ogrzewa dla utrzymania odpowiedniej temperatury przez nawet kilka godzin. Metoda pozwala na skalibrowanie przyrządów pomiarowych, które mają odrywać rolę wzorca.
2. Metoda porównawcza - wskazania kontrolnego odczytu są zestawiane z odczytami badanego czujnika. Obydwa przyrządy wkłada się np. do komory, w której warunki są monitorowane i regulowane

Procedura wzorcowania

Procedura wzorcowania - rozumiana jest jako czynność, dzięki której nadaje się i utwierdza mierzone miary wielkości wskazaniom urządzenia pomiarowego. Wskazania przyrządów wzorcowania różnie się interpretuje. Odczyty te zależą od statusu narzędzi pomiarowych.

Rodzaje wzorcowania

"Wzorcowanie można przeprowadzić metodą bezpośrednią lub pośrednią. Rozróżnienie metody wpływa na potrzebne środki, technikę i przebieg wzorcowania". (Piotrowski J., Kostyrko K. 2012, s. 161)

1. Wzorcowanie bezpośrednie - zasada działania: do kalibrowanego przyrządu doprowadza się reprezentatywną miarę tego samego rodzaju co wielkość poddawana pomiarowi i na podstawie wskazań ustala się charakterystykę. Metoda bezpośrednia jest metodą powszechnie stosowaną.
2. Wzorcowanie pośrednie - znajduje zastosowanie tylko do niektórych przyrządów pomiarowych, których model matematyczny jest w miarę prosty i przedstawiany za pomocą parametrów dających się łatwo zmierzyć oraz posiadających wystarczającą dokładność. Charakterystyka wyznaczana z modelu matematycznego.

Świadectwo wzorcowania

Wzorcowanie przyrządów pomiarowych należy wykonywać w regularnych odstępach czasu. Czynność ta jest bardzo ważna, gdyż pozwala ona zniwelować wszelkie błędy, które mogą powstać przy pomiarach. Każde wzorcowanie należy poświadczyć odpowiednim dokumentem.

Świadectwo wzorcowania to dokument potwierdzający wykonanie wzorcowania / kalibracji danego przyrządu pomiarowego. Świadectwo wydawane jest przez Główny Urząd Miar. Dokument zawiera takie informacje jak: stopień nieprawidłowości wskazań i stopień wahań miar.

Wzorcowanie w procesie produkcji

"Celem wzorcowania jest nadanie miary wskazaniom przyrządu oraz sprawdzenie, że w procesie produkcji nie popełniono błędów. Zakres badań może być różny, stosownie do złożoności przyrządu.

1. Badania kontrolne:

• kontrola własności dynamicznych (sprawdzenie, że własności dynamiczne są zgodne z danymi katalogowymi) w celu sprawdzenia montażu, np. niedrożność kanału radykalnie zmienia własności dynamiczne, wada montażu filtra itd.,
• kontrola stałości wskazań (sprawdzenie, że błąd niestałości jest mniejszy od wymagań) w celu sprawdzenia jakości montażu,
• kontrola zakresów regulacji parametrów w celu sprawdzenia jakości montażu,
• oględziny i inne próby jakości montażu

2. Dobór parametrów elementów korelacyjnych:

• korelacja błędów temperaturowych. Wiele przetworników wielkości nieelektrycznych pracuje w układach z dobieranymi elementami konstrukcyjnymi, które zmniejszają błędy temperaturowe, np. tensometryczne przetworniki ciśnienia (...)
• korelacja błędów nieliniowych. Korelację wykonuje się wg instrukcji technologicznej
• korelacja błędów dynamicznych konstrukcyjna i algorytmiczna. (...)
• adiustacja parametrów na wartości, przy których przeprowadza się wzorcowanie, np. ustawienie zegara i czułości na wartościach nominalnych.

3. Wzorcowanie, utrwalenie charakterystyki i sprawdzenie wskazań. Procedura wzorcowania obejmuje różne czynności stosownie do procesu produkcyjnego przyrządu:

• charakterystyka przyrządu jest z góry ustalona i utrwalona.
• przyrząd (przetwornik pomiarowy) ma indywidualną charakterystykę (...)
• sprawdzenie wskazań - jest to procedura kontrolna procesu produkcyjnego, do którego należy procedura wzorcowania". (Piotrowski J., Kostyrko K. 2012, s. 172, 173)

Wzorce

"Pomiar jest nieodłącznie związany z istnieniem wzorców jednostek wielkości mierzonych. Wzorce są to narzędzia pomiarowe służące do odtwarzania jednostki wielkości ze znaną dokładnością". (Tumański S. 2007, s. 63)

Wzorce to przyrządy pomiarowe, które używane są w momencie wzorcowania narzędzia pomiarowego. Pomagają ustalić jak duża jest nieprawidłowość skazań badanych obiektów.

Błąd pomiaru

Błąd pomiaru pokazuje jaka jest różnica między wskazaniem pomiaru a prawidłową wartością mierzonego obiektu.

Rodzaje:

• błąd systematyczny
• błąd przypadkowy
• błąd podstawowy
• błędy dodatkowe

Aby zniwelować powstałe w wyniku pomiaru błędy, należy wzorcować przyrządy pomiarowe w miarę regularnych odstępach czasu. Pozwala to na uniknięcie niepewnych wyników w pomiarze badanych obiektów.

Wzorcowanie — artykuły polecane

Ocena jakości — Projektowanie eksperymentów — Metoda chronometrażu — Analiza kwalifikacyjna — Pomiar bezpośredni — Chronometraż — Przyrząd pomiarowy — Techniki organizatorskie par excellence — Kalibracja

Bibliografia

• Piotrowski J., Kostyrko K. (2012), Wzorcowanie aparatury pomiarowej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• Tumański S. (2007), Technika Pomiarowa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Ustawa z dnia 11 maja 2001 r. Prawo o miarach. Dz.U. 2001 nr 63 poz. 636
• Żarnowska-Jończyk E. (2011), Jak często wzorcować przyrządy pomiarowe?, laboratoria.net

Autor: Barbara Cyganek