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校正——可有可無還是必不可少?

本文作者:策略應用工程師       點擊: 2013-10-25 09:17
前言:

引言

 

校正工作好像總是安排在專案的最關鍵時刻進行,比如在工作團隊忙著準備年度產業展的時候。作為說明校正對項目影響的例子,我們假設某台測試設備的校正週期為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正,那麼前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專案之前校正該設備是否會更好?又或者說推遲校正以防意外是否妥當?與其它任何事件一樣,應該在專案規劃軟體中制定校正計畫,並且應處於關鍵路徑中。如果忽視校正,會造成項目延遲。

 

什麼是校正?

 

有些人將讀數相同的兩台儀器(例如示波器和萬用表)認為是「校正過」的。然而,這種方法存在問題,至少可以說是完全不科學的。這就好比讓一個會計審計自己的帳目。如果按這種方式進行校正,有三種顯而易見的情況是無法解釋的:首先,如果一台儀器正確,另一台儀器錯誤,那麼誰是誰非?其次,如果兩台儀器發生錯誤的方式相反,工程師怎麼能說明兩者都不正確?最後,如果兩台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。如果沒有真正的可追溯來源的外部標準,就不能說某台儀器是正確的。

 


1 NASA的火星探測漫遊者利用其導航攝影機記錄2011717日行動之後的畫面。對於該項任務而言,校正標準(圓圈標示)至關重要。感謝NASA/JPL-Caltec提供圖片。

 

校正標準的精確度必須遠遠高於被測儀器的精確度。不要忘了,標準也存在容差。如果被測設備(DUT)的容差範圍與標準的容差範圍重疊,就不能實現完全校正。這正是校正時通常要求標準的精確度至少比DUT的精確度高10倍的原因。如果標準的容差非常確定、足夠小,就能夠調整DUT,防止其在兩次校正期間因正常漂移而造成讀數超標。當校正採用最新技術的儀器時,標準的精確度不可能比其高10倍。根據實踐經驗,可使用比精確度高4倍的標準,但要配合更複雜的過程,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尖品牌的儀器,並且預期這些電子測試儀器的精確度較高。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正。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。有些公司選擇價格最低的實驗室,而不調查和研究其資質,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,並為其可被追溯的標準而自豪。您可以拿著儀器的校正手冊,與實驗室人員坐在一起,確認實驗室擁有完成高精確度校正必備的儀器。

 

您還必須確保實驗室的儀器經過正確校正,具有可追溯性。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正確的比對,可追溯至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。好的校正方式可確保典型的小漂移不會影響測量。校正就是要發現並修正這種漂移。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,數位萬用表(DMM)可能會超載,從而產生較大誤差。由於數字萬用表的輸入有保險絲或斷路器保護,所以有些人會錯誤的以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正時,我們希望計量實驗室使儀器恢復至校正狀態。工程師還應該收到一份校正報告,其中列出儀器在校正前及調整後的指標偏移。如果校正報告顯示儀器存在較大的校正誤差,可能有必要重新執行已使用該儀器完成的測試專案,進行新的測量。

 

校正的頻率有何要求?

 

這個問題不能一概而論,因為隨儀器、環境和應用的不同而有所不同。測試儀器製造商會給出典型情狀之下的建議校正週期;極端條件以及關鍵測量時,可能需要更頻繁地校正。以下是關於校正週期的一些通用規則:

 

根據使用者合同、品質標準組織、軍用規範或其它行業要求的規定,必須進行例行校正。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正或驗證。

 

關鍵測量專案之前和之後。例如,完成新產品的試運行後,設計工程師將對產品進行特徵分析,以確保滿足技術要求,並優化測試步驟。此時進行的最終測試調整會從根本上縮短測試時間並影響收益。完備而可靠的測試要求在測試週期之前和之後驗證儀器的狀態。

 

懷疑測量錯誤,或者儀器超載或跌落時。檢查確認校正和安全狀態(例如儀器跌落時造成導線與外殼短路)非常重要。

 

高精確度校正不是可有可無的奢侈品——校正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錶電壓以確保其安全。如果儀錶損壞或提供的資訊不準確,就會造成人員傷害甚至死亡。此外,校正是品質的保證,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。

 

 

參考文獻

美國國家標準與技術研究院(NIST)是美國商務部的一個部門。http://www.nist.gov/index.html

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