CƠ BẢN VỀ HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG

Mỗi thiết bị đo lường thường có ít nhất 1 đầu vào và một đầu ra. Đối với 1 bộ cảm biến áp lực, đầu vào sẽ là áp suất của chất lỏng và đầu ra là 1 tín hiệu điện. Đối với cảm biến tốc độ động cơ, đầu vào sẽ là tín hiệu điện và đầu ra sẽ là nguồn điện cấp cho động cơ. Hiệu chỉnh một thiết bị đo có nghĩa là kiểm tra và điều chỉnh (nếu cần thiết) kết quả ở đầu ra của nó sao cho tương ứng với đầu vào của nó trong dải đo được quy định. Ngay cả một thiết bị quan trọng cũng sẽ trở nên vô dụng khi không được hiệu chỉnh.

Trong quá trình hiệu chuẩn, điều chỉnh 1 bộ phận của thiết bị hay cả thiết bị để đảm bảo nó hoạt động như mong đợi,cung cấp và truyền về kết quả chính xác,tin cậy đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng. những điều chỉnh trong quá trình hiệu chuẩn phải chắc chắn sự chênh lệch nằm trong dung sai. Dung sai rất là nhỏ, là độ sai lệch có thể chấp nhận được của thiết bị.

Định nghĩa của hiệu chuẩn.

Hiệu chuẩn thiết bị đo có thể định nghĩa theo nhiều cách. Một cách đơn giản, hiệu chuẩn là quá trình của việc điều chỉnh một thiết bị đo lường hay thiết bị để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của nhà sản xuất. Hiệu chuẩn cũng có thể được định nghĩa là quá trình đưa ra dữ liệu bao gồm cả báo cáo, chứng nhận hiệu chuẩn của người dùng cuối cùng về sự phù hợp của sản phẩm và các yêu cầu kỹ thuật của nó. Đối với các kỹ sư hay kỹ thuật viên đo lường, hiệu chuẩn là quá trình xác định các mối quan hệ giữa giá trị của đại lượng cần đo và chỉ thị trên thiết bị đo lường. Việc hiệu chỉnh một thiết bị đo có thể được thực hiện bằng các so sánh giá trị đọc được trên thiết bị đo với giá trị được đưa ra bởi một thiết bị đo lường làm chuẩn hay thiết bị mẫu. sau một thời gian, thiết bị làm chuẩn của nhà sản xuất sẽ được chuyển đến một trung tâm hiệu chuẩn để hiệu chuẩn lại theo các tiêu chuẩn quốc gia. Khi mua một thiết bị đo thì dữ liệu hiệu chuẩn thường được các nhà sản xuất cung cấp. Hầu hết các nhà sản xuất thiết bị đo đều có bộ dụng cụ đo chuẩn để hiệu chuẩn cho tất cả các thiết bị đo lường mà họ sản xuất .

Tại sao phải hiệu chuẩn thiết bị đo lường ?

Hầu như tất cả các thiết bị đều bị biến đổi theo thời gian (lão hóa), và các thiết bị điện, điện tử cũng vậy, một bộ phận chính trong quá trình sản xuất hiện nay cũng không ngoại lệ. Khi các thành phần bị già hóa, chúng sẽ mất đi sự ổn định và bị trôi các thông số kỹ thuật lúc sản xuất. Ngay cả việc xử lý thông tin bình thường cũng ảnh hưởng đến sự chuẩn hóa, và sự xử lý thô có thể làm thiết bị không còn chính xác ngay cả khi bề ngoài nó vẫn bình thường. Thường xuyên hiệu chuẩn đảm bảo cho thiết bị đáp ứng liên tục các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc khi cài đặt và nó phải được thường xuyên kiểm tra ngay sau đó. Việc hiệu chuẩn là bắt buộc sau khi có bất kỳ một hành động sửa chữa hay bảo dưỡng để đảm bảo rằng thiết bị vẫn còn đúng như các dữ liệu hiệu chuẩn tham khảo. việc hiệu chỉnh có lịch trình thường mang lại nhiều lợi ích về mặt chất lượng, năng suất và tăng doanh thu.

Tại sao chúng ta nên thường xuyên hiệu chuẩn thiết bị đo?

Điều này có thể khác nhau trong các ngành hay các nhà máy. Các nhà sản xuất thường hiệu chuẩn ban đầu cho thiết bị của họ. Lần hiệu chuẩn tiếp theo sẽ được thực hiện bởi người dùng cuối hoặc cũng bởi các nhà sản xuất như trước đây. Tần suất hiệu chuẩn sẽ khác nhau tùy vào loại thiết bị và điều kiện môi trường nơi mà thiết bị được ứng dụng. Quyết định khi nào hiệu chỉnh lại mội thiết bị đo lường chủ yếu phụ thuộc vào thiết bị được ứng dụng như thế nào. Như là một quy tắc, việc tái hiệu chuẩn phải được thực hiện ít nhất mỗi năm một lần. Tuy nhiên trong các ứng dụng quan trọng, tần suất hiệu chuẩn sẽ lớn hơn nhiều.

Các khái niện chung trong hiệu chuẩn thiết bị đo:

Dải hiệu chuẩn(Calibration Range): Dải hiệu chuẩn của 1 thiết bị đo được định nghĩa là vùng giữa các giới hạn mà trong đó là các đại lượng đo được, được nhận hay truyền đi, được biểu thị bắt đầu bằng giá trị dưới của dải (LRV) và giá trị trên của dải (URV). Các giới hạn này được xác định bởi các giá trị ZERO và SPAN. Giá trị ZERO là giá trị dưới cùng của dải hay LRV và giá trị trên của dải là URV. Ví dụ, một thiết bị đo áp suất được hiệu chuẩn để đo áp lực trong khoảng 0 – 400psi, khi đó LRV = 0 và URV = 400psi. Dải hiệu chuẩn ở đây là 0 đến 400psi

Span:

Span được định nghĩa là hiệu số giữa giá trị trên và dưới của dải. SPAN = URV – LRV. Đối với ví dụ lúc nãy, ở đây dải hiệu chuẩn là 0 – 400psi. Do đó SPAN = 400 – 0 = 400psi

 Dải đo của thiết bị đo (instrument range):

Dải đo ở đây nói đến khả năng của thiết bị đo. Nó thường được ghi trên nhãn mác của thiết bị đo. Ví dụ đọc được trên thiết bị đo lường: instrument range 0 – 800psi: output 4 to 20 mA.  Không bao giờ được nhầm lẫn dải đo của thiết bị đo và dải đo hiệu chuẩn. Chúng là 2 khái niệm hoàn toàn khác nhau. Mặc dù dải đo là 0 – 800psi nhưng chúng ta có thể quyết định hiệu chuẩn nó ở dải 0 – 400psi hay thậm chí 0 – 800psi đối với ứng dụng đo áp suất, trong trường hợp đó thì dải đo trở thành dải hiệu chỉnh của thiết bị.

Khoảng Đo (ranging an intrument):

Công cụ để thiết lập giá trị trên và dưới của dải để nó phản ứng với độ nhạy mong muốn từ thay đổi đầu vào. Giả sử chúng ta muốn sử dụng 1 bộ chuyển đổi áp suất để đo áp suất trong dải từ 0 – 100bar để cung cấp đầu ra 4 – 20mA. Đối với dải của bộ chuyển đổi này, chúng ta chỉ đơn giản là thiết lập : 0bar = 4mA, 100bar = 20mA. dải trước và sau liên quan chặt chẽ với nhau, chỉ hiểu đơn giản là đặt lại giá trị trên và dưới ở một dải đo khác. Ví dụ , giả sử chúng ta muốn thay đổi dải của 1 transmitter đo áp suất 50 – 150bar, chúng ta chỉ đơn giản là cài đặt lại như sau : 50bar = 4mA, 150bar = 20mA.

Điều chỉnh ZERO và SPAN:

Điều chỉnh ZERO và SPAN thường được thực hiện trên thiết bị đo analog và thiết bị đo thông minh(smart instrument). Bằng cách điều chỉnh cả 2 thông số ZERO và SPAN, chúng ta có thể thiết lập thiết bị đo cho bất kỳ dải đo nào trong dải đo được giới hạn bởi nhà sản xuất. Đối với tất cả thiết bị đo analog, điều chỉnh ZERO, SPAN có sự ảnh hưởng đến nhau. điều đó có nghĩa bất kỳ 1 điều chỉnh nào sẽ ảnh hưởng đến giá trị khác. Cụ thể là những thay đổi khi điều chỉnh SPAN gần như luôn luôn làm thay đổi điểm ZERO của thiết bị đo. Để hiệu chỉnh chính xác thì đòi hỏi một thiết bị đo với những điều chỉnh ZERO và SPAN không có sự ảnh hưởng đến nhau như là chuyển đổi qua lại  giữa điểm giá trị dưới và trên của dải để điều chỉnh cho chính xác. Tuy nhiên đối với bộ chuyển đổi thông minh (smart transmitter) không có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa điều chỉnh ZERO Và SPAN.

Bộ định chuẩn:

Bộ định chuẩn dùng để hiệu chuẩn thiết bị đo cần được hiệu chuẩn. Chúng có hình thức và chức năng khác nhau với mỗi thiết bị hay là thiết bị được thiết kế để hiệu chuẩn. Các loại bộ định chuẩn điển hình: (a) Khối định chuẩn và bồn hơi dùng để hiệu chuẩn đầu đo nhiệt – RTDs, Cặp nhiệt…

(b) Tín hiệu chuẩn: Dùng để hiệu chuẩn đồng hồ và bộ điều khiển nhiệt độ, nó là 1 bộ định chuẩn có thể tạo một tín hiệu điện biết trước. Bao gồm điện áp, dòng điện, tín hiệu tần số chuẩn. Một tín hiệu từ 1 bộ tín hiệu chuẩn đi vào một thiết bị chưa biết, giá trị hiển thị hoặc giá trị đầu ra của thiết bị có thể được điều chỉnh cho đến khi nó trùng với tín hiệu đã biết trước. Trong mô phỏng, một loại tín hiệu chuẩn được tạo ra từ một đầu ra của cảm biến. Bộ tín hiệu chuẩn và mô phỏng thường dùng để đọc cũng như tạo ra tín hiệu.

(c) Bộ khí nén chuẩn. Đây là bộ định mẫu cung cấp 1 áp suất nhất định để kiểm tra hiệu chuẩn thiết bị đo áp suất. Chúng thường được sử dụng với chức năng như là một nguồn cấp áp suất.

 Hồ sơ hiệu chuẩn:

Hồ sơ hiệu chuẩn là tài liệu được tạo ra nhằm đảm bảo lịch sử của thiết bị hoặc là thiết bị đo không bị mất, xóa. Nó cũng hỗ trợ khắc phục sự sai lệch theo thời gian trong quá trình hoạt động của thiết bị. Hồ sơ hiệu chuẩn nên hiển thị:

(a) Dữ liệu trước khi hiệu chuẩn (as found data)

(b) Ngày hiệu chuẩn

(c) Dữ liệu hiệu chuẩn cuối cùng

(d) Tên hoặc chữ ký của kỹ thuật viên đã hiệu chuẩn

(e) Ngày hiệu chuẩn thiết bị lần sau Dữ liệu trước khi hiệu chuẩn (as found data)

Dữ liệu trước khi hiệu chuẩn của 1 thiết bị đo đã được hiệu chuẩn là các phản hồi (đọc được) từ thiết bị tại các điểm của quá trình hiệu chuẩn (05,25%,50%,75%,100%) trước khi thực hiện hiệu chuẩn Dữ liệu sau khi hiệu chuẩn (as left data)

 Dữ liệu sau khi hiệu chuẩn của 1 thiết bị đo là phản hồi (đọc được) từ thiết bị tại các điểm của quá trình hiệu chuẩn (0%,25%,50%,75%,100%) sau khi thiết bị đo đã được hiệu chuẩn.