Kalibrering i praksis.

Transkript

1 Kalibrering i praksis

2 Kalibrering i praksis Agenda Onsdag 15/ Kalibrering hvorfor? Hvad er en kalibrering? Torsdag 16/ Reference / sporbarhed - Måleevne - Præcision og Nøjagtighed - Sporbar / akkrediteret kalibrering Praktiske udfordringer - Tilgang til opgaven - Anvendelse af resultater 2

3 Kalibrering i praksis Hvem er vi En troværdig og kompetent partner Insatech A/S blev en del af Addtech AB, Stockholm i 2005 og har siden etableringen i 1989 haft en positiv udvikling til i dag, hvor vi er >75 medarbejdere Vores mission er at være en troværdig og kompetent partner, der leverer tekniske løsninger og rådgivning inden for proces instrumentering og automation. Søren Skovhus Project Engineer Morten Kristensen Product manager Calibration [email protected] [email protected] 3

4 Kalibrering i praksis Kalibrering hvorfor?? Vi oplever et stigende krav fra vores kunder i forhold til.. At kunne styre, kontrollere, optimere, kvalitet sikre og dokumentere processer. Dette forudsætter systematiske kalibreringer og dokumentering for anvendt udstyr. 4

5 Kalibrering i praksis Hvad er en kalibrering?? Calibration: set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between values of quantities indicated by a measuring instrument or measuring system, or values represented by a material measure or reference material, and the corresponding values realized by standards. * VIM (Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology ) 5

6 Kalibrering i praksis Hvad er en kalibrering?? Med andre ord (kraftigt simplificeret) Kalibrering er en sammenligning mellem en målt værdi og en sand værdi Enhed Under Test 6

7 Kalibrering i praksis Sand værdi?? International reference Sand værdi Primær (nationale lab.) Sekundær (andre lab.) Industrielle ( bærbar ) 7

8 Kalibrering i praksis Sporbarhed den ubrudte kæde HUSK.. En kalibrering indeholder ikke en justering - As found ( kalibrering før justering) - Justering - As left ( kalibrering efter justering) 8

9 Kalibrering i praksis Kalibreringsudstyr Kalibrerings system Stabil/konstant source Sammenligning Reference EUT. 9

10 Kalibrering i praksis Sand værdi?? Begrebet sand værdi en tilnærmelse Alle kalibreringssystemer bidrager med en målenøjagtighed. Referencen er udmålt med en given nøjagtighed, ud over referencens egne specifikationer Måleevnen er laboratoriets evne til at måle UDEN indflydelse fra enheden under test ved et uendeligt antal målinger. 10

11 Kalibrering i praksis Resultat af en kalibrering Resultatet af kalibreringen vil som et minimum være angivet med en nøjagtighed ( afvigelse ) i forhold til referencen. 11

12 Kalibrering i praksis Resultat af en kalibrering Gentagelser, repeterbarhed for kalibreringen Einmal ist keinmal Usikkerheden (præcisionen) er afledt af antallet af gentagelser, repeterbarhed for kalibreringen, kalibreringssystemets/laboratoriets måleevne, enheden under test, omgivelsespåvirkninger etc. 12

13 Kalibrering i praksis Hvad er godt nok accepteret? Et realistisk acceptkriterie skal tage højde for enhedens specifikationer samt repeterbarhed for kalibreringen og enheden under test, Kalibreringssystemets / laboratoriets måleevne, omgivelsespåvirkninger etc. Acceptkriterium?? Hvad indeholder usikkerhedsbudgettet overvejet kvantificering 13

14 Kalibrering i praksis Sporbar eller akkrediteret kalibrering? Sporbar kalibrering Kalibrering er udført med reference udstyr der typisk har 4-5 gange højere nøjagtighed end emnet under test. Akkrediteret kalibrering Kalibrering sker i henhold til gældende specifikation af måleområde og måleevne. Der sættes krav til kompetence, krav til lokaler, udstyrets egnethed. Endelig vurderes laboratoriets evne til at opnå acceptable resultater sammenlignet med andres resultater. Ex. DANAK som kontrollerende enhed 14

15 Kalibrering i praksis Valg af udstyr til opgaven. Kend din applikation Forhold dig til virkeligheden Stil ikke større krav end nødvendigt 15

16 Kalibrering i praksis

17 Usikkerhedsbudget Kvantificeret usikkerhedsbudget. - Sammenlignings kalibrering ( temperatur eksempel ) - Opbygning / kvantificering af usikkerhedsbudget - Eksempel 1

18 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Reference. Kalibrering Opløsning Drift Repeterbarhed Temp. koefficienter etc.. 100,000 C 100,009 C DUT. Kalibrering Opløsning Drift Repeterbarhed Temp. koefficienter etc.. Isotermiske volumen Stabilitet Homogenitet 2

19 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Der er to typer af temperatur stabilitet Absolut stabilitet Temperatur variationen i den isotermiske volumen over tid, målt med et termometer der typisk skal kalibreres (DUT.), eller bruges som reference. - Variationen afhænger af forholdet mellem termisk masse og tidskonstanten for termometre. Relative stabilitet Afvigelsen mellem reference og DUT. termometer. - Hvis den isotermiske volumen variere langsomt vil reference og DUT. være i fase => at afvigelsen vil være konstant. 3

20 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Absolut stabilitet ± 0,030 C Ref. 100,000 C Fejl 0,009 C DUT. 100,009 C Relativ stabilitet ± 0,009 C 4

21 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Skal den absolutte eller Relative stabilitet anvendes? Hvad vurdere du selv / hvad kan forsvares. - Det har jo afgørende betydning for den resulterende usikkerhed. Valget ( og ansvaret ) er dit! Normalt.. vil man anvende worst case ± 0,030 C ( 0,060 C peak to peak ) ~ ± 30mK 5

22 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Homogenitet / ensartethed i den isotermiske volumen. Aksial ( AH ) : Temperatur variationen langs den isotermiske volumen 0,08 C ~ ± 40mK Radial ( RH ) : Temperatur variationen på tværs isotermiske volumen 0,004 C ~ ± 2mK Usikkerheden på den isotermiske volumen. Stabilitet : ± 30mK AH : ± 40mK RH : ± 2mK 6

23 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Temperatur målingen Usikkerheden er mindst opbygget af følgende: 1. Kalibreringen 2. Opløsningen 3. Drift 4. Repeterbarhed 5. Temperatur koefficient etc. 7

24 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Kalibrering Usikkerheden på den eksterne kalibrering af termometer. Udstyr normalt 4 til 5 gange bedre nøjagtighed. ( eks: ± 10mK) Opløsning Den mindste værdi der kan aflæses (LSD for digital instrumenter). Eks. mindste udlæsning 0,001 C ~ ± 1mK Drift Er enten opgivet af fabrikanten eller bygger på historikken på termometeret. Eks. 0,02 C / år ~ ± 10mK Repeterbarhed Gentagelses nøjagtigheden / usikkerheden ved måling af den samme værdi flere gange. 8

25 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. De fleste temperatur repeterbarhed estimater er baseret på 2 til 5 gentagelser Middelværdi n=3 Standardafvigelse af observationerne 9

26 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Middelværdiens standardafvigelse = 3,22 Normalfordeling = 6,44 Dvs. for eksemplet betyder det at aflæsningen 100,004 C kan repeteres inden for ± 6mK 10

27 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Temperatur koefficient Mange instrumenter er afhængig af omgivelses temperaturen. Eks. ± 0,001% / C uden for 20 C Laboratorium def. 20 C ± 2 C = ± 2mK Usikkerheden ved temperatur målingen. Kalibreringen : ± 10mK Opløsning : ± 1mK Drift : ± 10mK Repeterbarhed : ± 6mK Temp. Koef. : ± 2mK 11

28 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. DUT ( Device Under Test ). Dut en har samme type af usikkerheder som referencen, Typisk er referencen valgt 4 til 5 gange bedre end EUT Kalibreringen : Beregnes Opløsning : ± 1mK Drift : ± 16mK Repeterbarhed : ± 8mK Temp. Koef. : ± 6mK Værdier angivet ved en gennemsnitlig værdi på 100,009 C. 12

29 Usikkerhedsbudget Sammenlignings kalibrering. Resulterende usikkerhed. Kilde Værdi ± mk Distributions type Værdi 1. Std. ± mk Isotermiske Volumen Stabilitet 30 Firkant 17,3 AH 40 Firkant 23,1 AR 2 Firkant 1,2 Referencen Kalibrering 10 Normal 5,0 Opløsning 1 Firkant 0,6 Drift 10 Firkant 5,8 Repeterbarhed 6 Normal 3,2 Temp. Koef. 2 Firkant 1,2 DUT Opløsning 1 Firkant 0,6 Drift 16 Firkant 9,2 Repeterbarhed 8 Normal 4,0 Temp. Koef. 6 Firkant 3,5 Sum 31,9 Inden for 95% k=2 63,8 Endelige resultat for DUT. 100,009 C ± 65mK 13

30 Usikkerhedsbudget Mass Flow Controller M13V14I Coriolis MFC for væsker og gas 14

31 Usikkerhedsbudget Mass Flow Controller M13V14I Coriolis MFC for væsker og gas M13V14I Aktuel værdi 1019 g/h 1019 g/h ~ 1 ln/h FS 1100 g/h Max temp var 10 C Relativt til 20 C Medie 1 molær Eddike syre Densitet (est.) 1001 kg/m³ ved 20 C ved 5 Barg AFV i % 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 g/h AFV i % K2 Dist Acc 0,50% RDG 5,095 g/h Normal Repetab. 0,05% RDG 1/2 (ZS x 100/Flow)% 0, g/h Normal ZS 0,2 g/h 0,2 g/h Normal RMS noice 0,8 g/h 0,8 g/h Normal Temp. Effect. 0,02 g/h / C 0,2 g/h Normal Samlede usikkerhed ln/min (K2) 5,190 g/h Normal 0,51 % RDG 15

32 32