在眾多行業(yè)中，精確和準(zhǔn)確測量對于維持產(chǎn)品質(zhì)量、確保安全和優(yōu)化工作效率至關(guān)重要。然而，隨著時間的推移，由于環(huán)境條件、磨損和自然劣化等因素，即便是最好的設(shè)備，其準(zhǔn)確度也會出現(xiàn)漂移。這就是設(shè)備校準(zhǔn)至關(guān)重要的關(guān)鍵原因所在。校準(zhǔn)不僅可以驗證和修正測量準(zhǔn)確度，還能助力企業(yè)滿足監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)要求、堅持最佳實踐。本指南探討設(shè)備校準(zhǔn)的基本原理、設(shè)備校準(zhǔn)的重要性，以及設(shè)備校準(zhǔn)如何提高各領(lǐng)域工業(yè)過程的可靠性和有效性。

校準(zhǔn)示波器時的Fluke 9500C配置

何為設(shè)備校準(zhǔn)？

設(shè)備校準(zhǔn)有時也稱為機(jī)器校準(zhǔn)，是將某個未知值的被測設(shè)備(DUT)與某個已知值的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行比對的行為。校準(zhǔn)設(shè)備的目的通常是確定其測量誤差或驗證被測設(shè)備(DUT)的未知值的準(zhǔn)確度。校準(zhǔn)通常涉及利用測量標(biāo)準(zhǔn)器對被測設(shè)備(DUT)上的特定測量點進(jìn)行比對。

國際度量衡委員會(BIPM) 是全球測量系統(tǒng)的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，其任務(wù)是確保全球測量的統(tǒng)一。BIPM將校準(zhǔn)定義為：“一種操作，在規(guī)定條件下，首先確定測量標(biāo)準(zhǔn)的量值及測量不確定度與對應(yīng)示值及測量不確定度之間的關(guān)系，然后利用該信息建立一種能夠根據(jù)示值獲得測量結(jié)果的關(guān)系?！?/p>

設(shè)備校準(zhǔn)為何至關(guān)重要？

雖然大多數(shù)人都沒有意識到，但全世界每天都要進(jìn)行成千上萬次校準(zhǔn)，以確保設(shè)備和機(jī)械安全、高效運行，并符合制造商的技術(shù)指標(biāo)要求。

校準(zhǔn)能夠促進(jìn)或改良科學(xué)發(fā)現(xiàn)、工業(yè)制造和國際貿(mào)易。因此，大多數(shù)設(shè)備都應(yīng)定期校準(zhǔn)，以防止在生產(chǎn)和使用過程中出現(xiàn)故障。

設(shè)備校準(zhǔn)有哪些類型

存在許多校準(zhǔn)學(xué)科，每個學(xué)科都具有不同類型的校準(zhǔn)器和校準(zhǔn)參考。要了解可用的校準(zhǔn)器和儀器類型，請參見Fluke Calibration各種校準(zhǔn)器及其他校準(zhǔn)設(shè)備。

常見校準(zhǔn)學(xué)科包括但不限于：

• 電學(xué)
• 射頻 (RF)
• 溫度
• 濕度
• 壓力
• 流量
• 尺寸

一般來說，需要校準(zhǔn)的設(shè)備都是為了能夠提供高準(zhǔn)確度、高可靠性的測量結(jié)果。根據(jù)設(shè)備校準(zhǔn)是否必須溯源至國家標(biāo)準(zhǔn)(“認(rèn)證”校準(zhǔn))還是溯源至不考慮測量不確定度的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)，可以執(zhí)行不同級別的校準(zhǔn)。這兩種類型的校準(zhǔn)通常都會生成校準(zhǔn)報告，認(rèn)證校準(zhǔn)通常還包含認(rèn)證機(jī)構(gòu)的徽標(biāo)。

設(shè)備校準(zhǔn)過程是怎樣的？

校準(zhǔn)一臺儀器的方法有多種，可根據(jù)儀器類型和所選校準(zhǔn)方案選擇相應(yīng)的方法。以下是幾個通用校準(zhǔn)方案的示例：

• 與已知值的源進(jìn)行比對：對于這類校準(zhǔn)，操作人員通過一系列特定測量點，將測量儀器的準(zhǔn)確度與標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度進(jìn)行比對。標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度通常應(yīng)比測量儀器好三到四倍。例如，使用經(jīng)過校準(zhǔn)的參考電阻來測量歐姆表，就是源校準(zhǔn)的一個示例。參考電阻是提供已知歐姆值(所需校準(zhǔn)參數(shù))的一種校準(zhǔn)源。多功能校準(zhǔn)器也可用作提供電阻、電壓、電流及其他電氣參數(shù)已知值的校準(zhǔn)源。
• 通過將被測設(shè)備(DUT)的測量值與已校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)器的測量值進(jìn)行比對來校準(zhǔn)：源校準(zhǔn)的一種變體是根據(jù)具有已知自然值的校準(zhǔn)源對被測設(shè)備(DUT)進(jìn)行校準(zhǔn)，例如純水等物質(zhì)的化學(xué)熔點或凝固溫度(如水三相點容器)。
• 通過將被測設(shè)備(DUT)的測量值與已校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)器的測量值進(jìn)行比對來校準(zhǔn)：源校準(zhǔn)的一種變體是根據(jù)具有已知自然值的校準(zhǔn)源對被測設(shè)備(DUT)進(jìn)行校準(zhǔn)，例如純水等物質(zhì)的化學(xué)熔點或凝固溫度(如水三相點容器)。
  • 簡單誤差偏移是在不同水平的所需測量值上計算得出，如熱電偶溫度計的不同溫度點
  • 數(shù)字電壓表的斜率和截距修正算法
  • 復(fù)雜多項式，例如用于對參考標(biāo)準(zhǔn)級輻射式測溫儀進(jìn)行特征分析

校準(zhǔn)過程要首先將已知測量值與未知測量值進(jìn)行比對。這樣就可以確定未知量的誤差或數(shù)值。根據(jù)被測設(shè)備(DUT)是否符合或超出制造商的技術(shù)指標(biāo)要求，操作人員可對設(shè)備進(jìn)行維修，直到其符合指標(biāo)要求為止。例如，測量設(shè)備可以通過物理方式(轉(zhuǎn)動壓力表上的調(diào)整螺絲)、電氣方式(轉(zhuǎn)動伏特計上的電位計)或通過調(diào)整數(shù)字儀表中的內(nèi)部固件進(jìn)行調(diào)整。

另外，操作人員還可以進(jìn)行“調(diào)整前”和“調(diào)整后”檢定，這種檢定表明誤差的程度，但并不進(jìn)行維修。任何時候調(diào)整儀器都要求進(jìn)行“調(diào)整后”檢定，以確保正確進(jìn)行調(diào)整工作。原器由于無法調(diào)整而“按原樣”進(jìn)行測量，因此不適用“調(diào)整前”和“調(diào)整后”步驟。

對于某些設(shè)備，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)作為修正因子保存在設(shè)備上，用戶在使用設(shè)備時對已知修正進(jìn)行補償。通常假設(shè)相關(guān)設(shè)備不會出現(xiàn)明顯漂移，因此修正值將保持在校準(zhǔn)期間提供的測量不確定度范圍內(nèi)。

設(shè)備校準(zhǔn)是確保各行各業(yè)測量儀器準(zhǔn)確可靠的重要過程。定期校準(zhǔn)不僅能夠保持科學(xué)和工業(yè)流程的完整性，還能夠提高安全性、效率且符合國際標(biāo)準(zhǔn)。

通過了解不同類型的校準(zhǔn)并遵循最佳實踐，企業(yè)可以最大程度地減小誤差、縮短停機(jī)時間并提高整體經(jīng)營績效。