解析校准工作在测试测量中的重要性

2014-11-25 10:59:10来源: eccn

  校准工作好像总是安排在项目的最关键时刻进行,比如工作团队忙着准备年度行业展会时。作为说明校准对项目影响的例子,我们假设某台测试设备的校准周期为6个月。在第5个月时,设计工程师启动了一项持续时间为两个月的测试项目。如果在测试期间对该仪器进行重新校准,那么前5个月累积形成的漂移或误差将比较大,这将导致需要重新进行测试。在启动需要该设备的大型项目之前校准该设备是否会更好?又或者说推迟校准以防意外是否妥当?与其它任何事件一样,应该在项目规划软件中制定校准计划,并且应处于关键路径中。如果忽视校准,会造成项目延迟。

  什么是校准?

  有些人将读数相同的两台仪器(例如示波器万用表)认为是“校准过”的。然而,这种方法存在问题,至少是完全不科学的。这就好比让一个会计审计自己的账目。如果按这种方式进行校准,有三种显而易见的情况是无法解释的:首先,如果一台仪器正确,另一台仪器错误,那么谁是谁非?其次,如果两台仪器发生错误的方式相反,工程师怎么能说明两者都不正确?最后,如果两台仪器发生错误的方式相同,结果就是错误的,而工程师毫不知情。如果没有真正的可溯源外部标准,就不能说某台仪器是正确的。 

  对于该项任务而言,校准标准(圆圈中的部件)至关重要。感谢NASA/JPL-Caltec提供图片。

  校准标准的精度必须远远高于被测仪器的精度。不要忘了,标准也存在容差。如果被测设备(DUT)的容差范围与标准的容差范围重叠,就不能实现完全校准。这正是校准时通常要求标准的精度至少比DUT的精度高10倍的原因。如果标准的容差非常确定、足够小,就能够调节DUT,防止其在两次校准期间由于正常漂移而造成读数超标。当校准采用最新技术的仪器时,标准的精度不可能比其高10倍。根据实践经验,可使用比精度高4倍的标准,但要配合更复杂的过程,包括与其它标准进行交叉检验。

  计量实验室

  严谨的工程师购买顶端品牌的仪器,并且预期这些电子测试仪器的精度较高。随着使用时间加长,有些参数发生漂移,所以工程师将仪器送至计量实验室进行校准。但计量实验室的真实情况如何呢?

  大多数计量实验室是好的、有效的。不幸的是,有些则是不合格的。有些公司选择价格最低的实验室,而不调研其资质,由工程师负责核实实验室的真实性。好的实验室非常乐意让您参观,并为其标准的溯源性而自豪。您可以拿着仪器的校准手册,与实验室人员坐在一起,确认实验室拥有完成高精度校准所必需的仪器。

  您还必须确保实验室的仪器经过正确校准,具有可溯源性。大多数国家拥有自己的国家标准实验室,比如美国的国家标准与技术研究院(NIST)1。好的计量实验室会有记录证明其仪器与标准链进行了正确比对,可溯源至由NIST或其它国家标准维护的主标准。

  测试仪器的内部零件(例如电压基准、输入分压器、放大器增益,以及失调)会随时间变化而发生漂移。好的校准方式可确保典型的小漂移不会影响测量。校准就是要发现并修正这种漂移。但有时也会有意外:仪器可能会跌落或操作人员可能会滑倒以及探测较高电压。例如,数字万用表(DMM)可能会过载,从而产生较大误差。由于数字万用表的输入有保险丝或断路器保护,所以有些人错误的认为这种情况不会造成其超标。然而,高电压可能会跳过输入保护装置,或者会在保护装置发挥作用之前的瞬间对电路造成破坏。

  当我们将仪器送去校准时,我们希望计量实验室使仪器恢复至校准状态。工程师还应该收到一份校准报告,其中列出仪器在校准前及调节后的指标偏移。如果校准报告显示仪器存在较大的校准误差,可能有必要重新执行已使用该仪器完成的测试项目,进行新的测量。

  校准的频度有何要求?

  这个问题不能一概而论,因为随仪器、环境和应用的不同而有所不同。测试仪器制造商会给出典型条件下的建议校准周期;极端条件以及关键测量时,可能需要更频繁地校准。以下是关于校准周期的一些通用规则:

  1.根据用户合同、质量标准组织、军用规范或其它行业要求的规定,必须进行例行校准。在测试之前,必须考虑适用的要求,以确保满足测试设备的校准或验证。

  2.关键测量项目之前和之后。例如,完成新产品的试运行后,设计工程师将对产品进行特征分析,以确保满足技术要求,并优化测试步骤。此时进行的最终测试调整会从根本上缩短测试时间并影响收益。完备而可靠的测试要求在测试周期之前和之后验证仪器的状态。

  3.怀疑测量错误,或者仪器过载或跌落时。检查确认校准和安全状态(例如仪器跌落时造成导线与外壳短路)非常重要。

  高精度校准不是可有可无的奢侈品——校准确保了测试仪器的可靠性甚至人员安全性。例如,在使用设备之前,工程师可能会测量仪表电压以确保其安全。如果仪表损坏或提供的信息不准确,就会造成人员伤害甚至死亡。此外,校准是质量的保证,可确保产品最终测试结果的准确性,以及在交付客户时满足技术指标要求。

关键字:校准工作  测试测量  示波器  万用表

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1125/article_10179.html
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