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                  技術文章

                  淺談校準工作在測試測量中的重要性

                  引言

                    校準工作好像總是安排在項目的最關鍵時刻進行,比如工作團隊忙著準備年度行業展會時。作為說明校準對項目影響的例子,我們假設某臺測試設備的校準周期為6個月。在第5個月時,設計工程師啟動了一項持續時間為兩個月的測試項目。如果在測試期間對該儀器進行重新校準,那么前5個月累積形成的漂移或誤差將比較大,這將導致需要重新進行測試。在啟動需要該設備的大型項目之前校準該設備是否會更好?又或者說推遲校準以防意外是否妥當?與其它任何事件一樣,應該在項目規劃軟件中制定校準計劃,并且應處于關鍵路徑中。如果忽視校準,會造成項目延遲。

                    什么是校準?

                    有些人將讀數相同的兩臺儀器(例如示波器和萬用表)認為是“校準過”的。然而,這種方法存在問題,至少是完全不科學的。這就好比讓一個會計審計自己的賬目。如果按這種方式進行校準,有三種顯而易見的情況是無法解釋的:首先,如果一臺儀器正確,另一臺儀器錯誤,那么誰是誰非?其次,如果兩臺儀器發生錯誤的方式相反,工程師怎么能說明兩者都不正確?最后,如果兩臺儀器發生錯誤的方式相同,結果就是錯誤的,而工程師毫不知情。如果沒有真正的可溯源外部標準,就不能說某臺儀器是正確的。

                     校準標準的精度必須遠遠高于被測儀器的精度。不要忘了,標準也存在容差。如果被測設備(DUT)的容差范圍與標準的容差范圍重疊,就不能實現完全校準。這正是校準時通常要求標準的精度至少比DUT的精度高10倍的原因。如果標準的容差非常確定、足夠小,就能夠調節DUT,防止其在兩次校準期間由于正常漂移而造成讀數超標。當校準采用新技術的儀器時,標準的精度不可能比其高10倍。根據實踐經驗,可使用比精度高4倍的標準,但要配合更復雜的過程,包括與其它標準進行交叉檢驗。

                    計量實驗室

                    嚴謹的工程師購買頂端品牌的儀器,并且預期這些電子測試儀器的精度較高。隨著使用時間加長,有些參數發生漂移,所以工程師將儀器送至計量實驗室進行校準。但計量實驗室的真實情況如何呢?

                    大多數計量實驗室是好的、有效的。不幸的是,有些則是不合格的。有些公司選擇的實驗室價格低,而不調研其資質,由工程師負責核實實驗室的真實性。好的實驗室非常樂意讓您參觀,并為其標準的溯源性而自豪。您可以拿著儀器的校準手冊,與實驗室人員坐在一起,確認實驗室擁有完成高精度校準所必需的儀器。

                    您還必須確保實驗室的儀器經過正確校準,具有可溯源性。大多數國家擁有自己的國家標準實驗室,比如美國的國家標準與技術研究院(NIST)1。好的計量實驗室會有記錄證明其儀器與標準鏈進行了正確比對,可溯源至由NIST或其它國家標準維護的主標準。

                    測試儀器的內部零件(例如電壓基準、輸入分壓器、放大器增益,以及失調)會隨時間變化而發生漂移。好的校準方式可確保典型的小漂移不會影響測量。校準就是要發現并修正這種漂移。但有時也會有意外:儀器可能會跌落或操作人員可能會滑倒以及探測較高電壓。例如,數字萬用表(DMM)可能會過載,從而產生較大誤差。由于數字萬用表的輸入有保險絲或斷路器保護,所以有些人錯誤的認為這種情況不會造成其超標。然而,高電壓可能會跳過輸入保護裝置,或者會在保護裝置發揮作用之前的瞬間對電路造成破壞。

                    當我們將儀器送去校準時,我們希望計量實驗室使儀器恢復至校準狀態。工程師還應該收到一份校準報告,其中列出儀器在校準前及調節后的指標偏移。如果校準報告顯示儀器存在較大的校準誤差,可能有必要重新執行已使用該儀器完成的測試項目,進行新的測量。

                    校準的頻度有何要求?

                   問題不能一概而論,因為隨儀器、環境和應用的不同而有所不同。測試儀器制造商會給出典型條件下的建議校準周期;特殊條件以及關鍵測量時,可能需要更頻繁地校準。以下是關于校準周期的一些通用規則:

                    1.根據用戶合同、質量標準組織、jun規范或其它行業要求的規定,必須進行例行校準。在測試之前,必須考慮適用的要求,以確保滿足測試設備的校準或驗證。

                    2.關鍵測量項目之前和之后。例如,完成新產品的試運行后,設計工程師將對產品進行特征分析,以確保滿足技術要求,并優化測試步驟。此時進行的最終測試調整會從根本上縮短測試時間并影響收益。完備而可靠的測試要求在測試周期之前和之后驗證儀器的狀態。

                    3.懷疑測量錯誤,或者儀器過載或跌落時。檢查確認校準和安全狀態(例如儀器跌落時造成導線與外殼短路)非常重要。

                    高精度校準不是可有可無的奢侈品——校準確保了測試儀器的可靠性甚至人員安全性。例如,在使用設備之前,工程師可能會測量儀表電壓以確保其安全。如果儀表損壞或提供的信息不準確,就會造成人員傷害甚至死亡。此外,校準是質量的保證,可確保產品最終測試結果的準確性,以及在交付客戶時滿足技術指標要求。

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