کالیبراسیون (Calibration)‌ چیست؟

عملکرد تمام تجهیزاتی که برای اندازه‌گیری کمیت‌های مختلف در صنعت یا آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، بالاخره به دلایل مختلفی نسبت به مشخصات کارخانه‌ افت می‌کند. برای اینکه دقت و قابلیت اطمینان این تجهیزات حفظ شود و بتوان به استفاده از آنها در فرآیندهای مختلف ادامه داد، باید اقداماتی انجام داد. کالیبراسیون یکی از اقدامات اصلی و لازم در سیستم‌های اندازه‌گیری است.به مقایسه مقدار خروجی در یک تجهیز یا سنسور اندازه‌گیری با مقدار خروجی تجهیزی مشابه با دقت معلوم، کالیبراسیون (Calibration)‌ گفته می‌شود. در این مقایسه، مقدار ورودی هر دو تجهیز باید یکی باشد و دامنه تغییرات ورودی، تمام دامنه خروجی را پوشش دهد. کالیبراسیون در یک سیستم اندازه‌گیری، این اطمینان را حاصل می‌کند که تمام تجهیزات و سنسورهای اندازه‌گیری به کار گرفته شده، دقت مشخصی دارند. اگر قرار باشد از تجهیزات کالیبره شده، در محیطی متفاوت از محیط کالیبراسیون استفاده شود، باید تصحیحاتی روی مقدار خروجی آنها صورت گیرد.ابزاری که به عنوان استاندارد در فرآیند کالیبراسیون به کار گرفته می‌شود، دقت بالاتری نسبت به تجهیزات فرآیند دارد. معمولاً تجهیزاتی که دقت بسیار زیادی دارند، به دلایل اقتصادی در فرآیندها به کار نمی‌روند و بیشتر به عنوان مرجع استاندارد اندازه‌گیری از آنها استفاده می‌شود. فرآیند کالیبراسیون باید در بازه‌های زمانی مرتبی تکرار شود. زیرا مشخصه‌های عملکردی تجهیزات، همواره با گذشت زمان تغییر می‌کند. از این رو، اجرای کالیبراسیون به صورت دوره‌ای پیشنهاد می‌شود. عواملی مانند خوردگی تجهیزات مکانیکی، اثرات گرد و غبار، نفوذ دود، واکنش‌های شیمیایی و تغییرات دما، دائماً عملکرد تجهیزات اندازه‌گیری را تحت تأثیر قرار می‌دهند. باید به این نکته هم توجه کرد که بروز انحراف در مشخصه‌های مختلف یک تجهیز، منحصر به استفاده از آن در فرآیندها نیست و برخی تغییرات حتی در انبار نیز اتفاق می‌افتد.تعیین دوره کالیبراسیون تجهیزات، به عوامل متعددی بستگی دارد که باید عمیقاً آنها را مورد بررسی قرار داد. تجهیزی را در نظر بگیرید که قرار است یک کمیت را با خطای ۲ درصد اندازه‌گیری کند. کالیبراسیون این تجهیز طوری انجام شده که خطای آن ۱ درصد است. اکنون فاصله مقدار ۱ درصد تا ۲ درصد را می‌توان بازه‌ای مجاز در نظر گرفت که اگر عملکرد تجهیز در این بازه قرار گرفت، نیازی به کالیبراسیون مجدد نباشد. اگر دقت تجهیز به بالای ۲ درصد رسید، آنگاه زمان کالیبراسیون دوباره فرا رسیده است.حساسیت هر تجهیز نسبت به عوامل مختلف، که منجر به تغییر مشخصه‌های آن می‌شود، یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد همان تجهیز بوده و با سایر تجهیزات متفاوت است. داشتن درکی عمیق از ساز و کار مکانیکی قطعات مختلف و سایر ویژگی‌های آن در اینجا اهمیت فوق‌العاده‌ای می‌یابد. نوع تجهیز، فرکانس عملکرد آن و عوامل محیطی، مواردی هستند که در تعیین دوره‌های کالیبراسیون نقش دارند. به همین دلیل، بدون در نظر گرفتن تمام عوامل، تعیین زمان‌بندی آنها عملاً غیرممکن خواهد بود. کنترل محیط انجام کالیبراسیونهر تجهیز یا ابزاری که به عنوان یک استاندارد در روند کالیبراسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد، نباید برای مصارف دیگر به کار رود. به عبارت دیگر، این تجهیز، یک تجهیز یدکی نیست که اگر تجهیز اصلی دچار مشکل شد، بتوان آن را جایگزین تجهیز اصلی کرد. برای حصول اطمینان از چنین شرایطی، نیاز به مدیریت حرفه‌ای در این زمینه وجود دارد. بدین منظور، محل ویژه‌ای در شرکت یا کارخانه به این امر اختصاص داده می‌شود تا ضمن اینکه تمام مراحل کالیبره کردن در آنجا انجام می‌پذیرد، تمام تجهیزات استاندارد و مبنا نیز در آنجا نگهداری شود. داشتن تهویه مناسب، ایزوله شدن این محل نسبت به گرما و سرمای شدید، رعایت استانداردهای مربوط به اتاق تمیز، تنها موارد معدودی هستند که باید برای این کار مد نظر قرار گیرند.با این وجود، همیشه انجام مراحل کالیبراسیون با رعایت تمامی این ملاحظات، عملاً امکان‌پذیر نیست. گاهی وقت‌ها امکان جدا کردن تجهیز از فرآیند و انتقال آن به کارگاه وجود ندارد و باید کالیبراسیون در محل (In Situ Calibration) انجام شود. در چنین مواردی نیاز است تا تصحیحاتی در انحراف برخی عوامل صورت گیرد. یکی از استانداردهای بین‌المللی که فرآیندهای لازم در کالیبراسیون را در شیوه‌های مختلف اندازه‌گیری تجمیع کرده است، استاندارد ISO 9001 نام دارد. اهمیت تربیت افراد متخصص هم از سایر موارد مهمی به شمار می‌رود که در این استاندارد به آن اشاره شده است.زنجیره کالیبراسیونزنجیره کالیبراسیون از ابزاردقیق و تجهیزاتی که مستقیماً با فرآیند در تماس هستند آغاز می‌شود. این حلقه، حلقه اول زنجیره بوده و تجهیزات فرآیند نام دارد. امکاناتی که در اتاق کالیبراسیون هر مجموعه فراهم شده است، دومین حلقه از این زنجیره به حساب می‌آیند. تجهیزات استانداردی که در این سطح به کار می‌روند، تحت عنوان استانداردهای کاری شناخته می‌شوند. همان‌طور که گفتیم، این تجهیزات در هیچ فرآیند دیگری استفاده نمی‌شوند. به این ترتیب، دقت آنها در مدت زمان طولانی‌تری حفظ می‌شود. به عبارت دیگر، زمان تنها عاملی خواهد بود که موجب بروز انحراف در مشخصه‌های مربوط به این تجهیزات خواهد شد.در حلقه بعدی از این زنجیره، به تجهیزاتی می‌رسیم که با کمک آنها تجهیزات استاندارد را کالیبره می‌کنیم. زیرا همان‌طور که گفتیم مرور زمان موجب انحراف در عملکرد آنها خواهد شد. به حلقه سوم، استانداردهای مرجع ثانویه گفته می‌شود. این تجهیزات، دقت بالایی دارند، بسیار گران‌قیمت هستند و در برابر انحراف عملکرد در مرور زمان، مقاومت بیشتری نشان می‌دهند. در نهایت و در حلقه چهارم هم سازمان ملی استاندارد قرار دارد که استانداردهای مرجع اصلی نامیده می‌شود و ضمن تأیید صحت تمامی مراحل قبلی، وظیفه صدور گواهی‌نامه‌های استاندارد را نیز به عهده دارد. اطلاعاتی که در گواهی‌نامه‌های استاندارد ذکر می‌شود به قرار زیر است:شناسایی تجهیز کالیبره شدهنتایج به دست آمده از فرآیند کالیبراسیونعدم قطعیت و خطای اندازه‌گیریهرگونه محدودیت لازم در استفاده از تجهیز کالیبره شدهتاریخ انجام کالیبراسیونمشخصات سازمان صادر کننده گواهی‌نامهاستانداردهای مرجع اصلی، بالاترین سطح دقت ممکن را در اندازه‌گیری نشان می‌دهند و مبنای دقت تمام سطوح پایین‌تر از خود است. در صورت علاقه‌مندی به مباحث مرتبط در زمینه مهندسی مکانیک و ابزار دقیق، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی مکانیکآموزش ابزار دقیق (Instrumentation)مجموعه آموزش‌های مهندسی کنترلدقت و صحت اندازه‌گیری – به زبان سادهبرنامه نویسی PLC – به زبان سادهفلومتر (Flowmeter) - از صفر تا صدمنبع [+]