دانلود مقاله ازمایشگاه اندازه گیری دقیق

کالیبراسیون: موضوعات مهندسی صنایع مقدمه: حضوردربازارهای رقابتی فشرده در جهان امروز،صنعتگران را برآن داشته است تا بیش از گذشته به کیفیت محصولات خودتوجه نمایند.کشورهای در حال توسعه نیز که تمایل به رشد صنعتی دارنداز این قاعده مستثنی نیستند.

عوامل متعددی برکیفیت یک محصول تاثیر می گذارند که در اینجا می توان از دانش فنی،مواد اولیه،نیروی انسانی،تکنولوژی و ماشین آلات و...نام برد.یکی دیگرازاین عوامل موثر،ابزار- های اندازه گیری هستند که وظیفه محک زدن کیفیت محصول را باتوجه به استانداردها بر عهده دارند.

برای حصول اطمینان از کیفیت یک محصول، باید ابزارها از صحت ودقت عملکرد لازم برخوردارباشند ؛و به همین منظورمفهوم کالیبره کردن ابزارهای اندازه گیری مطرح می گردد.

شناخت اهمیت کالیبراسیون برای تجهیزات اندازه گیری مستقر در کارخانجات وصنایع یکی از مسایل مهمی بود که با آغازاستقرار استانداردهای سری 9000 در کارخانجات ایران مورد توجه قرار گرفت .

در این میان در بعضی از مراکز موجود به علت عدم آگاهی مشاوران یا مسئولین مربوطه حتی الزامات اولیه کالیبراسیون اعم از دانش فنی ،تجهیزات مناسب ،قابلیت ردیابی و ...رعایت نمی شود.حتی از گواهی نامه های کالیبراسیون صادره علیرغم هزینه هایی که در بر دارد نیز اطلاعات لازم جهت استفاده در سیستم اخذ نمی شود.بنابراین به نظر می رسد که درک صحیح و کامل از مفهوم کالیبراسیون، واجرای درست آن، در بهینه سازی سیستم اندازه گیری و نیز در جلو گیری از هزینه های اضافی کمک شایانی می کند .

کالیبراسیون چیست ؟

تعاریف متعددی برای کالیبراسیون ارائه شده است.

دراستاندارد ملی ایران در بخش "واژه ها واصطلاحات پایه و عمومی اندازه شناسی" کالیبراسیون چنین تعریف شده است : مقایسه ابزار دقیق با یک مرجع استاندارد آزمایشگاهی در شرایط استاندارد ، جهت اطمینان از دقت و سلامت آن و تعیین میزان خطای این وسیله نسبت به آن استاندارد وتنظیم آن در مقایسه با استاندارد .

تعریف دیگری که میتوان ارائه داد این است که : کالیبراسیون مقایسه دو سیستم یا وسیله اندازه گیری است(یکی باعدم قطعیت معلوم ودیگری با عدم قطعیت نامعلوم)به منظورمحاسبه عدم قطعیت وسیله ای که عدم قطعیت آن نامعلوم است.

تعریف دیگری که در ایزو 10012 آمده است کالیبره کردن را چنین معرفی کرده است: مجموعه ای ازعملیات که تحت شرایط مشخصی برقرار می شود و رابطه ی بین مقادیر نشان داده شده توسط وسیله اندازه گیری و مقادیر متناظر آن کمیت توسط استاندارد مرجع را مشخص می نماید.

معمولا کالیبراسیون اولیه دستگاه آزمون و اندازه گیری (TME) در مرحله ی ساخت و تولید آن انجام می گیرد که می تواند شامل این مراحل باشد : درجه بندی دستگاه ، تنظیم مدارات الکتریکی موجود روی وسیله مانند تنظیم نشان دهنده های دیجیتالی،تخمین عدم قطعیت و پایداری دستگاه .

پس از این مراحل وسیله اندازه گیری با توجه به طول عمر آن مورد استفاده قرار می گیرد.

کالیبراسون مجدد جهت اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه ها و کنترل کیفیت اجزای آنها مورد نیاز است.

بنابراین با کالیبراسیون مجدد می توان عوامل و اجزایی از دستگاه را که کیفیت خود را از دست داده است، شناسایی کرد .

علت کالیبراسیون: کالیبراسیون اولیه وسیله اندازه گیری چگونگی کارایی مورد ادعای سازنده را به مشتری نشان می دهد .پارامتر هایی که توسط دستگاه اندازه گیری می شود به استاندارد های اندازه گیری قابل ردیابی ارجاع داده می شود که اگر چنین نباشد اطمینانی به آنها نمی توان داشت.

کالیبراسیون مجدد به خاطر کنترل و نگهداری فرایند های اندازه گیری که با وسیله ی اندازه گیری انجام می شود لازم است .

معمولا عدم قطعیت وسیله نسبت به زمان و با استفاده های مکرر از آن افزایش می یابد .

شناسایی رشد تدریجی عدم قطعیت و افزایش آن به راحتی توسط کاربران امکان پذیرنیست .

آنچه که در اندازه گیری بسیار ضروری است قابلیت ردیابی است .

برقراری قابلیت ردیابی که با کالیبراسیون امکان پذیر می شود در کنترل سیستم اندازه گیری و تجارت بین المللی ضروری می باشد .

قابلیت رد یابی عبارت است از : قابلیت ارتباط مقدار یک استاندارد یا نتیجه ی یک اندازه گیری با مرجع های ملی و بین المللی، از طریق زنجیره ی پیوسته ی مقایسه ها که همگی عدم قطعیتی معین دارند که به صورت ملی یا بین المللی تعیین یا مشخص می شوند .

از ملزومات هر تحقیقات ،طراحی فعالیت های تولیدی ،آزمون های نهایی و کالیبراسیون تولیدات و تجهیزات قبل از تحویل می باشد .

همچنین کالیبراسیون قابل ردیابی ،حصول اطمینان از عدم قطعیت اندازه گیری در یک بخش از فرایند را که بر بخش های دیگر فرایند تاثیر گذار است امکان پذیر می سازد.

اعتبار اندازه گیری ها مربوط به تحقیقات بستگی به درستی برآورد پدیده های تحت مطالعه و عدم قطعیت های به دست آمده دارد.

کالیبراسیون وسیله هایی که در تحقیقات مورد استفاده قرار می گیرند، عدم قطعیت و کنترل رشد عدم قطعیت را مشخص می نماید و به محقق کمک می کند که به نتایج حاصل از تحقیقات خود اطمینان داشته باشد؛ که این نتایج ناشی از تغییرات واقعی پدیده هاست؛ نه ناشی از عدم درستی در تخمین عدم قطعیت های اندازه گیری.

زمان کالیبراسیون: تعیین زمان کالیبراسیون یکی از تصمیمات مهم و قابل توجه است که البته به نظر برخی منجر به اتلاف وقت و پول می گردد.

عدم قطعیت های اندازه گیری سبب اتخاذ تصمیمات نادرستی می شود که این تصمیمات نادرست، ناشی از نتایج اندازه گیری فریبنده می باشد.

هدف، انجام کالیبراسیون مجدد در فواصل زمانی بهینه است؛ به طوری که بین هزینه کالیبراسیون و هزینه های ناشی از عدم کالیبراسیون تعادل ایجاد شود .

در حال حاضر برای تعیین فواصل کالیبراسیون مجدد، بیشتر به درصد درستی مورد انتظار وسیله های اندازه گیری توجه می شود؛ که این درصد را می توان از مشخصات آن به دست آورد .

بزرگی این درصد نشانگر کم بودن شانس بروز اندازه گیری نادرست بوسیله دستگاه اندازه گیری است.

برخی از کاربران این درصد را به منظور اطمینان بیشتر از کنترل کیفیت اندازه گیری، 95 درصد و یا بیشتر انتخاب می کنند؛ که آن هم بستگی به سیاست و خط مشی کلی کیفیت در شرکت مربوطه دارد.

بنابراین انتخاب این درصد قرار دادی بوده و راحت ترین انتخاب قابل قبول 85 تا 90 درصد است .

فرایند تعیین زمان کالیبراسیون از محاسبات مشکل ریاضی و آماری است و نیازمند داده های درست و کافی در حین کالیبراسیون است .

مکان کالیبراسیون: کالیبراسیون در آزمایشگاه های مرجع انجام می پذیرید.

کالیبراسیون می تواند در مکانی که وسیله اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرد نیز انجام شود.

این عمل از مزایای زیر برخوردار است: 1-تنش های ناشی از جابجایی وسیله به حداقل می رسد 2-کاربران می توانند از حفاظت دستگاههای خود مطمئن باشند 3- کالیبراسیون در کوتاه ترین زمان خود انجام می گیرد و در عملکرد دستگاه انقطاعی پیش نمی آید از معایب این عمل می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1-تغییرات شرایط محیطی روی دستگاه های مرجع ممکن است تاثیر گذار باشد 2-ابعاد دستگاه های مرجع ممکن است مشکل ایجاد کند 3- کالیبراسیون در محل، هزینه های اضافی دربر دارد 3- کالیبراسیون در محل، هزینه های اضافی دربر دارد چگونگی کالیبراسیون: کیفیت و هزینه کالیبراسیون بستگی به روش کالیبراسیون و تعداد نقاط مورد بررسی دارد.

هزینه کالیبراسیون از عوامل مهم و تعیین کننده در انجام آن می باشد .

در روش های مختلف کالیبراسیون هزینه ها متغیر است؛ بنابر این لازم است توضیحات بیشتری درباره انواع روش های کالیبراسیون ارائه شود.

سیستم های کالیبراسیون را می توان به چهار گروه زیر تقسیم کرد : 1-کالیبراسیون جهت بازرسی و تصحیح باتوجه به نتایج حاصل از بازرسی ،تصحیح اعمال می شود.

تا وقتی که خطا در حدود قابل قبول سیستم اندازه گیری باشد، نیازی به تصحیح نیست و از وسیله ی اندازه گیری می توان استفاده کرد.

اما اگر خطای مقادیر مورد اندازه گیری از حدود قابل قبول بیشتر باشد اعمال تصمیمات لازم ضروری است.

2- کالیبراسیون فقط به منظور بازرسی اگر خطای مقادیر مورد اندازه گیری که از اعمال بازرسی حاصل می شوند در حدود تعریف شده باشد، از دستگاه اندازه گیری می توان استفاده کرد.از آنجا یی که تصحیح ویا تعمیر دستگاه اندازه گیری گران است با بازرسی های دوره ای تا زمانی که خطای وسیله اندازه گیری در حدود تعریف شده باشد استفاده از آن بلامانع است.چنانچه خطاها ازحدود تعریف شده تجاوز کنند وسیله اندازه گیری را باید کنار گذاشت ویا تقلیل رده وکلاس داد.

3-کالیبراسیون فقط به منظور تصحیح در این روش بازرسی انجام نمی شود اما تصمیمات لازم جهت رسیدن به مفهومی معادل کالیبراسیون جدید واستفاده از وسیله اندازه گیری انجام می شود.

به عنوان مثال تصحیح نقطه صفر وسیله اندازه گیری که به صورت دوره ای انجام می پذیرد، استفاده مجدد از آن را امکان پذیر می نماید.چنانچه نقطه صفر تغییر کرده باشد ، با تصحیح مجدد می توان وسیله اندازه گیری را تنظیم نمود.

4- عدم کالیبراسیون در این روش بدون انجام بازرسی و تصمیمات لازم از دستگاه اندازه گیری استفاده می شود .

در این حالت به دلیل آنکه مقدار بعضی از خطاهای مشخص دستگاه از حدود کنترل تعریف شده برای وسیله اندازه گیری در فرایند تولید کوچکترند، بدون انجام کالیبراسیون دوره ای از وسیله اندازه گیری استفاده می شود .

وضعیت کالیبراسیون : پس از انجام کالیبراسیون وضعیت کالیبراسیون ابزار باید مشخص باشد .

این بدین معنی است که به طریقی ابزارهایی که کالیبره شده اند را مشخص کنیم .

برای این منظور معمولا از یک برچسب کالیبراسیون استفاده می شود .توصیه می شود که این برچسب با برچسبی که برای شناسایی ابزار استفاده می شود متفاوت باشد .

مواردی که باید در وضعیت کالیبراسیون مشخص شوند عبارتند از : 1- کالیبره بودن ابزار 2- دقت و صحت واقعی ابزار 3- تاریخ انجام کالیبراسیون بعدی 4- محدودیت های کاربرد و استفاده از ابزار نگهداری سوابق کالیبراسیون : بعداز انجام کالیبراسیون سوابق کالیبراسیون باید نگهداری شود دلایل نگهداری این سوابق عبارتند از : 1- امکان بررسی وضعیت و تغییرات ابزار در طول زمان جهت تعیین توالی انجام کالیبراسیون و نحوه بکارگیری ابزار 2- اثبات ادعای کالیبره بودن ابزار سوابق کالیبراسیون باید موارد زیر را شامل شود : 1 اطلاعات شناسایی دقیق ابزار مورد نظر (نوع ، نام ، شماره سریال و ...

) 2 نام مسئول و محل نگهداری 3 تاریخی که کالیبراسیون انجام شده است 4 نتیجه کالیبراسیون در قالب مقادیر خوانده شده پیش از تنظیم و پس از تنظیم برای هریک از پارامترهای مورد کالیبراسیون (این مورد برای بررسی وضعیت و روند تغییرات ابزار ضروری است) 5 تاریخ کالیبراسیون بعدی 6 حدود خطای قابل قبول 7 شماره سریال استانداردهایی که برای کالیبره کردن ابزار به کار رفته اند 8 شرایط محیطی در حین کالیبراسیون 9 بیان مقدار خطای احتمالی (در قالب دقت و صحت) 10 جزئیات تمامی تنظیمات ، خدمات ، تعمیرات و تغییراتی که انجام شده است 11 نام شخصی که عمل کالیبراسیون را انجام داده است 12جزئیات هر گونه محدودیت استفاده در اینجا یکی از ابزارهای مورد استفاده جهت انجام کالیبراسیون معرفی می گردد.

سنجه های مکعب مستطیلی Gage Blocks با اینکه متر بین الملی به عنوان استاندارد اصلی اندازه گیری طول مناسب می باشد؛ برای کارهای روزمره در هر کارخانه ،ناگزیر هستیم که از استانداردهای ثانوی یا عملی برای اندازه گیری دقیق استفاده کنیم.

سنجه های مکعب مستطیلی این نیاز را بر آورده می سازند.

این سنجه ها مکعب مستطیل هایی کوچک از جنس فولاد آلیاژی می باشند و دارای دو وجه بسیار مسطح و متوازی به فاصله ی بسیار دقیق از یکدیگر هستند.

این دو وجه به شدت پرداخت کاری وصیقل کاری شده تا سطوح کاملا صافی با دقت بسیار بالایی را ایجاد نمایند .

دقت صافی سطح این دو وجه که برای اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند حدود 50 تا200 میلیونیم میلی مترمی باشد .

این قطعات به طور متوالی تحت حرارت و برودت شدید قرار داده می شوند تا ساختمان کریستالی آنها عاری از هرگونه تنش باقی بماند.

کاربرد سنجه های مکعب مستطیلی 1- برای کنترل دقت ابعادی گیج های ثابت برای تعیین میزان سایش وانقباض آنها 2- برای کالیبره کردن گیج های متغیر و وسایل اندازه گیری دقیق مثل میکرومترها و کولیس ها 3- برای تنظیم ساعتهای اندازه گیری 4- برای تنظیم میله های سینوسی و صفحه های اندازه گیری 5 – برای تنظیم ماشینهای ابزار 6- برای اندازه گیری دقت قطعات پرداخت شده این سنجه های در مجموعه های متنوع و مختلفی به بازار عرضه می شود .

اما معمولی ترین آن ها ، مجموعه های اینچی 83 تایی و مجموعه های میلیمتری 88 تایی است .

این سنجه ها از نظر دقت در سه کلاس ساخته می شوند .

1- درجه آزمایشگاهی (AA) با میزان دقت 0.00005 mm 2- درجه بازبینی یا مرجع (A) با میزان دقت 0.00005تا 0.00015 3- درجه کار (B) با میزان دقت 0.00015 تا 0.00025 این سنجه ها