Consideratii Generale Masurare Si Calibrare

În prezent, schimburile de energie și de informație se fac tot mai des pe baza mărimilor electromagnetice, a căror măsurare precisă condiționează desfășurarea normală a proceselor implicate.

Se poate afirma, că amploarea măsurărilor electrice și electronice este astăzi comparabilă cu aceea a măsurării tuturor celorlalte mărimi fizice la un loc. Odată cu extinderea măsurărilor electrice a crescut și precizia acestora, ajungându-se la o precizie de 10-6, performanțe care odinioara aparțineau numai etaloanelor.[http://www.et.upt.ro]

O altă tendință a progresului măsurărilor electrice este lărgirea intervalului de măsurare, mai ales către valori mici și foarte mici ale tensiunii și curentului.

Măsurările electrice în știința și tehnologia din prezent sunt caracterizate prin precizie, sensibilitate, necesitatea de a se efectua măsurători rapide, repetate în puncte multiple și în general măsurări în care factorul timp intervine tot timpul. Măsurările electrice reprezintă domeniul în care precizia, pragul de sensibilitate și viteza de măsurare ajung cel mai aproape de limitele teoretice.[http://www.et.upt.ro]

Măsurările pot fi clasificate după mai multe criterii. Actualmente este predominantă clasificarea după natura mărimii măsurate. În acest sens prin măsurări electrice se înțelege măsurarea mărimilor electromagnetice, prin orice mijloace: electromecanice, electrotermice, electrooptice etc. Desigur, separarea mărimilor electromagnetice în mărimi electrice și în mărimi magnetice este în bună parte arbitrară. O împărțire mult mai avantajoasă pentru măsurări ar fi aceea în mărimi de circuit, mărimi de câmp și mărimi de material.

Unii autori clasifică mărimile din punct de vedere al măsurărilor în:

mărimi de gradul zero (rezistență, inductanță, impedanță etc.);

mărimi de gradul unu (tensiune, curent);

mărimi de gradul doi (putere, energie etc.).[ http://biblioteca.regielive.ro/]

O altă observație importantă este aceea că în cadrul măsurărilor electrice, măsurarea mărimilor de circuit este esențială. Măsurarea mărimilor de câmp și a mărimilor de material prezintă numeroase particularități și acestea dependente de domeniile de aplicație concrete.

Ca și în alte domenii și în cel al măsurătorilor electrice se distinge alternanța: metodă – aparat (de măsurare) sau cum se folosește azi în unanimitate soft – hard. În aceste condiții se poate afirma că:

Soft → reprezintă ansamblul metodelor, tehnicilor și procedeelor de măsurare, corecta alegere și utilizare a aparaturii, evaluarea erorilor de măsurare etc.;

Hard → reprezintă ansamblul mijloacelor de măsurare, a aparatelor și circuitelor componente, tehnologia și construcția aparaturii de măsurat etc.

[http://biblioteca.regielive.ro/]

Dezvoltarea lor este în general paralelă. În ultimul timp însă, odată cu creșterea performanțelor și complexității aparatelor, se acordă o atenție sporită softului.

Ce înseamnă de fapt a măsura, adică a efectua o măsurătoare? A măsura corect înseamnă în principal a realiza judicios sinteza și analiza procesului de măsurare, adică a alege aparatele corespunzătoare și a fixa condițiile elaborând cea mai potrivită metodă. [http://biblioteca.regielive.ro/]

Foarte important într-o măsurătoare, în conceperea acesteia, este mărimea ce urmează să fie măsurată; de la aceasta se pornește și apoi urmează metoda de măsurare și în fine se aleg aparatele de măsurare.

Un aspect urmărit în procesul de măsurare, aspect care condiționează de fapt corectitudinea operației este reducerea erorilor de măsurare. [http://www.scribd.com/]

Evident aceste erori pot proveni nu numai de la aparatul de măsurat, ci și de la obiectul supus măsurării, de la interacțiunea aparat – obiect sau ca urmare a unor factori de influență exteriori.

Pentru descrierea unui aparat de măsurat, acesta este prezentat ca un ansamblu funcțional de circuite.

Fiecărei valori a mărimii de măsurat X, în numite condiții exterioare, trebuie să-i corespundă o singură valoare a mărimii perceptibile bine determinată α. În caz contrar, indicațiile aparatului sunt greșite. Pentru aceasta este necesar ca mărimea perceptibilă să depindă numi de mărimea de măsurat, ca ambele funcții de transfer să fie uniforme, ca variația parametrilor elementelor constructive ale aparatului produsă de variația diferiților factori externi (temperatură, umiditate sau presiunea mediului înconjurător, câmpuri magnetice și electrice exterioare, frecvența mărimilor de măsurat etc.), să ducă la variații ale indicațiilor aparatului pe cât posibil mai mici.[ http://www.scribd.com/]

2.1. Elemente componente ale aparatelor de măsurat electrice

Așa cum rezultă din figura 2.1., orice aparat de măsurat electric se compune dintr-un traductor și un dispozitiv de măsurat.

Traductorul are rolul de a transforma mărimea fizică de măsurat X într-un semnal electric intermediar Y, care de obicei este curentul sau tensiunea electrică. [http://www.et.upt.ro]

Traductoarele electrice sunt diferite din punct de vedere a semnalelor de ieșire: cele analogice furnizează un semnal continuu variabil cu mărimea măsurată (variația unei impedanțe, o tensiune, variația frecvenței sau fazei unei oscilații sinusoidale, variația debitului sau duratei unor impulsuri etc.); cele numerice furnizează un semnal discontinuu, o succesiune de impulsuri sau o combinație de tensiuni care, după un anumit cod, reprezintă valoarea numerică a mărimii măsurate.

La unele aparate de măsurat electrice traductorul poate lipsi. Pentru măsurarea temperaturilor, de exemplu, se folosește un traductor electric (termorezistență sau termocuplu), pe când pentru măsurarea tensiunii sau curentului nu este necesar traductorul. [http://www.et.upt.ro]

Dispozitivul de măsurat reprezintă partea activă a aparatului asupra căruia acționează semnalul electric care este preluat, dând naștere unei mărimi perceptibile, cu ajutorul căreia se determină valoarea mărimii măsurate.

Mărimea perceptibilă poate fi deplasarea liniară sau unghiulară a unui sistem mecanic mobil sau un semnal codificat, de obicei electric, exprimat sub forma numerică. [http://www.et.upt.ro]

2.2. Clasificarea aparatelor de măsurat electrice.

Aparatele de măsurat electrice sunt de construcție foarte diferite, diversitatea provenind din:

metodele de măsurare foarte diverse;

principiile de funcționare;

precizia de măsurare;

natura mărimii măsurate;

după utilizare.

OBSERVAȚII:

În general, mărimea de ieșire nu depinde numai de mărimea de intrare ci și de alte mărimi care afectează indicația aparatului. Aceste mărimi sunt numite mărimi de influență. Componența mărimilor de influență este redată în figura 2.3.

Pe de altă parte, mărimea de ieșire a aparatului de măsurat depinde și de comenzile, care au fost date aparatului prin organele de comandă cu care acesta este prevăzut.

O reprezentare mai generală a aparatului de măsurat are forma:

Mărimile de intrare ale aparatului sunt caracterizate prin:

natura mărimii (tensiune, curent, rezistență etc.);

intervalul de valori măsurabile (valoarea minimă, valoarea maximă);

variația în timp (mărimi constante, variabile periodic sau variabile neperiodic) etc.

Mărimile de măsurat sunt aplicate la bornele de intrare (sau bornele de măsurare) ale aparatului. De obicei, pentru măsurarea mărimilor de gradul 1 (tensiune și curent), aparatele sunt prevăzute cu două borne de intrare, pentru măsurarea mărimilor de gradul 2 (putere, energie), cu patru borne de intrare, iar pentru măsurarea mărimilor de gradul zero (rezistență, capacitate, inductivitate, factor de putere) cu două, trei sau patru borne de intrare. Din punct de vedere practic, prezintă importanță izolarea bornelor față de masa aparatului (carcasa metalică). Aparatele la care una din borne este conectată electric la masă se numesc aparate cu intrare nesimetrică. Bornele izolate față de masă se numesc borne flotante. Aparatele moderne sunt prevăzute cu borne flotante, deoarece în acest fel este diminuată la maximum influența unor factori perturbatori. [http://biblioteca.regielive.ro/]

Dacă este necesară ecranarea electrostatică completă a circuitului de măsurare se folosesc borne auxiliare (sau conectoare coaxiale). Deoarece conexiunile, adică conductoarele de legătură dintre aparatul de măsurat și obiectul supus măsurării pot influența măsurarea este important, mai ales la măsurările de mare precizie să se precizeze un plan de referință, transversal pe conexiuni, la care se raportează rezultatul măsurării.

Semnalele de ieșire ale aparatului pot fi adresate operatorului uman sau unui sistem tehnic (calculator) interconectat cu aparatul (pentru prelucrare ulterioară, înregistrare, comandă etc.). În primul caz, semnalele de ieșire sunt de obicei vizuale și mai rar auditive; semnalele vizuale au formă analogică (indicatori și scară gradată) sau numerică. În al doilea caz, semnalele de ieșire sunt de obicei electrice și pot fi la rândul lor analogice (de cele mai multe ori tensiune continuă) sau digitale (tensiune în impulsuri pe baza unui anumit cod). [http://www.et.upt.ro]

Comenzile cele mai importante pot fi din următoarele măsurători:

funcțiune, de exemplu măsurarea tensiunii, a curentului și a rezistenței la un multimetru;

game de măsurare;

calibrare internă;

reglarea zeroului;

echilibrare;

repetarea măsurării.

Aparatele specializate de măsurare pot avea diferite comenzi. Ele pot fi împărțite în două categorii și anume:

pentru introducere de date;

pentru manevrarea aparatului. [http://www.et.upt.ro]

2.3. Calibrarea și mentenanța instrumentelor de proces

Ce sunt calibrările? 

Conform definiției, procesul de calibrare este compararea dintre două măsurători, cea care trebuie verificată (efectuată cu un echipament uzual, supus testării) și cea cunoscută (efectuată de către un echipament etalon) și apoi înregistrarea rezultatelor. În practică, este văzut drept procesul prin care se ajustează ieșirea sau indicația unui instrument de măsură pentru a atinge valoarea indicată de un etalon, într-o anumită clasă de precizie.  [http://www.msdi.ro]

De ce calibrăm?

 Deseori este necesar un sistem care să asigure trasabilitatea măsurătorilor dintr-un proces industrial pentru încadrarea în diverse sisteme de calitate, precum ISO 9000, sau demonstrarea urmăririi producției către clienți. Calibrările periodice asigură faptul că se menține calitatea și repetabilitatea produsului finit. De asemenea, se oferă încrederea că echipamentele funcționează în parametrii stabiliți anterior, reducând-se opririle neprevăzute ale producției. 

Verificările periodice sunt parte integrantă a sistemelor de sănătate și securitate a muncii și a protejării mediului înconjurător. [http://www.msdi.ro]

Când calibrăm?

  Calibrăm fie atunci când un echipament de măsură este produs, pentru a se asigura specificația din fila de catalog, fie după o perioadă  prestabilită de utilizare, fie când un echipament a fost supus unor șocuri sau evenimente potențial dăunătoare, fie de fiecare dată când există vreun dubiu cu privire la măsurare.

Erorile de măsură se materializează prin problemele de calitate asupra produsului finit, loturi neconforme, pierderi de bani prin procese ineficiente sau amenzi pentru poluare/emisii.

O linie de producție oprită poate însemna sute de mii de euro pierderi pe zi. Este esențial ca utilizatorii să fie echipați astfel încât să poată răspunde unor astfel de urgențe, să poată depista și remedia rapid problemele neprevăzute.[http://txp.ro]

Cum calibrăm?

Calibrarea traductoarelor este parte integrantă a oricărui program de mentenanță al unei instalații industriale, fără dubiu. Întrebarea se pune doar asupra modului în care aceasta se face. Instrumentele pot fi verificate metrologic în două feluri: pe poziție, cu ajutorul calibratoarelor portabile sau pot fi demontate și duse în laborator sau în atelier pentru o calibrare pe banc.

Echipamentele de laborator din ziua de azi oferă comunicație cu software gata să genereze instant buletine de verificare și certificate de etalonare.[http://txp.ro]

Echipamentele portabile însă combină accesul la nenumărate instrumente capabile să fie incluse într-un echipament compact și ușor de cărat. Sunt PC-uri portabile care pot nu numai automatiza metodele de calibrare, utilizând proceduri prestabilite, calculând erori și generând automat concluzii admis/respins, dar pot în același timp conține întreaga bază de date a traductoarelor dintr-o anume fabrică, împreună cu istoricul fiecăruia și procedurile necesare. 

Avantajele calibrărilor pe teren sunt nenumărate: timpi morți mult mai mici (nu trebuie ca traductoarele să fie demontate și transportate spre laborator), testele se efectuează în condiții de proces (umiditate, temperatură, vibrații), răspuns mai rapid în caz de avarii etc.

Dezavantajele calibrărilor în teren se referă în principal la capabilitățile uzuale de lucru ale etaloanelor în zonele de producție. Puține echipamente de calibrare sunt capabile să reziste condițiilor de temperatură, umiditate sau chiar să poată fi folosite în zone clasificate ca fiind periculoase. [http://txp.ro]

Concluzie:

Acțiunea de calibrare a fost multă vreme percepută ca fiind o activitate separată de mentenanță generală. În urma avansului tehnologic, totuși, și a modificării legislației, aceasta poate fi integrată și efectuată în cele mai multe cazuri de către personalul intern al fiecărei companii, cu un minim de instructaj. În final, această integrare duce la economii substanțiale de bani și de resurse.[http://www.msdi.ro]

Calibratoare de precizie – Ce este calibrarea electrică?

Calibrarea electrică se referă la procesul de verificare a performanței sau ajustare a unui instrument care măsoară sau testează parametrii electrici. Parametrii principali includ tensiunea, curentul, rezistența, inductanța, capacitatea, timpul și frecvența. Alți parametri, inclusiv energia electrică și faza, sunt, de asemenea, în acest segment de metrologie. Comparații rațiometrice de parametri similari sunt adesea efectuate pentru a compara un parametru cunoscut cu un parametru similar necunoscut. [http://ferociously4.rssing.com/]

Calibrarea electrică implică utilizarea de dispozitive de precizie care evaluează performanța unor proprietăți cheie pentru alte dispozitive numite unități din cadrul testelor. Deoarece aceste dispozitive precise au caracteristici de performanță perfecte în comparație cu unitățile din cadrul testelor, evaluarea performanțelor și/sau calibrarea acestora pentru a identifica sau minimiza erorile este posibilă. De obicei, performanța acestor dispozitive de precizie ar trebui sa fie de patru sau de mai multe ori mai mare decât cea a unităților din cadrul testelor.

Aceste dispozitive de precizie se împart în două mari categorii. Sursele de semnal electrice sunt cunoscute ca fiind calibratoare sau standarde. Aparatele de măsură de precizie sunt adesea clasificate ca multimetre digitale de precizie sau standarde de măsurare. [http://ferociously4.rssing.com/]

Calibratoare sau standarde

Un calibrator este, de obicei, capabil să ofere o gamă largă de semnale de ieșire de precizie, cum ar fi setările de tensiune care variază de la doar câțiva microvolți, crescând prin mai multe decade de milivolți si volți, până la o maximă comună de aproximativ un kilovolt.

Figura 2.5. Calibrator [https://aparatemasura.wordpress.com/2014/09/11/]

În plus, calibratoarele moderne oferă de obicei ieșiri pentru diverse funcții electrice diferite (cum ar fi tensiunea, rezistența și curentul).

Un standard este considerat a fi chiar mai precis decât un calibrator. Este capabil de a oferi o performanță care este de aproximativ patru ori sau de mai multe ori mai mare decât un calibrator. Dar această performanță îmbunătățită este de obicei limitată, comparativ cu cea a unui calibrator. Deseori, un standard poate oferi doar o funcție electrică, cu doar o setare de ieșire sau puține setări de ieșire. [https://aparatemasura.wordpress.com/2014/09/11/]

Multimetre digitale de precizie sau standarde de măsurare

Multimetrele digitale de precizie oferă performanțe excelente de măsurare a unor parametri electrici diferiți. Funcțiile de măsurare includ, de obicei, tensiunea, curentul și rezistența. Mai rar aceste funcții fac referire la capacitate, frecvență și alte funcții. Categoria cea mai performantă a unui dispozitiv de măsurare este denumită standard de măsurare. Aceste dispozitive au de obicei mai puține funcții, dar o performanță mai bună decât multimetrele digitale de precizie.

Figura 2.6. Multimetru [https://aparatemasura.wordpress.com/2014/09/11/]

Pentru o calibrare corectă, există nevoi suplimentare, pe lângă folosirea dispozitivelor de precizie, pentru evaluarea unităților din cadrul testelor. Aceste dispozitive de precizie trebuie să fie și ele la rândul lor calibrate în conformitate cu standardele internaționale. [https://aparatemasura.wordpress.com/2014/09/11/]