Kalibrierung ist ein Vergleich zwischen Maßen - einer des bekannten Umfangs oder der Genauigkeit, die gemacht oder mit einem Gerät und einem anderen Maß gesetzt ist, das auf eine so ähnliche Weise gemacht ist wie möglich mit einem zweiten Gerät.

Das Gerät mit der bekannten oder zugeteilten Genauigkeit wird den Standard genannt. Das zweite Gerät ist die Einheit unter dem Test, Testinstrument oder einigen von mehreren anderen Namen für das Gerät, das wird kalibriert.

Geschichte

Die Wörter "kalibrieren", und "Kalibrierung" ist in die englische Sprache während des amerikanischen Bürgerkriegs in Beschreibungen der Artillerie eingegangen. Viele der frühsten Messgeräte waren intuitiv und leicht begrifflich gültig zu machen. Der Begriff "Kalibrierung" wurde zuerst wahrscheinlich mit der genauen Abteilung der geradlinigen Entfernung und Winkel mit einem sich teilenden Motor und dem Maß der Gravitationsmasse mit einer wiegenden Skala vereinigt. Diese zwei Formen des Maßes allein und ihre direkten Ableitungen haben fast die ganze Handel- und Technologieentwicklung von den frühsten Zivilisationen bis ungefähr 1800AD unterstützt.

Die Industrielle Revolution hat breiten Skala-Gebrauch des indirekten Maßes eingeführt. Das Maß des Drucks war ein frühes Beispiel dessen, wie indirektes Maß zum vorhandenen direkten Maß derselben Phänomene hinzugefügt wurde.

Vor der Industriellen Revolution war das allgemeinste Druck-Maß-Gerät ein hydrostatisches Manometer, das nicht praktisch ist, um Hochdruck zu messen. Eugene Bourdon hat das Bedürfnis nach dem Maß des Hochdrucks mit seinem Tube-Druck-Eichmaß von Bourdon erfüllt.

Im direkten lesenden hydrostatischen Manometer-Design links stößt unbekannter Druck die Flüssigkeit unten die linke Seite der Manometer-U-Tube (oder unbekanntes Vakuum zieht die Flüssigkeit die Tube, wie gezeigt), wo eine Länge-Skala neben der Tube den Druck misst, der zum anderen, offenem Ende des Manometers auf der richtigen Seite der U-Tube Verweise angebracht ist. Der resultierende Höhe-Unterschied "H" ist ein direktes Maß des Drucks oder Vakuums in Bezug auf den atmosphärischen Druck. Die Abwesenheit des Drucks oder Vakuums würde H=0 machen. Die selbstangewandte Kalibrierung würde nur verlangen, dass die Länge-Skala auf die Null an diesem demselben Punkt gesetzt wird.

In einer Tube von Bourdon, die in den zwei Ansichten rechts gezeigt ist, versucht angewandter Druck, der vom Boden auf der Silberpfeife mit Stacheln hereingeht, eine gekrümmte Tube gerade zu machen (oder Vakuum versucht, die Tube in einem größeren Ausmaß zu locken), das freie Ende der Tube bewegend, die mit dem Zeigestock mechanisch verbunden wird. Das ist indirektes Maß, das von Kalibrierung abhängt, um Druck oder Vakuum richtig zu lesen. Keine Selbstkalibrierung ist möglich, aber allgemein ist der Nulldruck-Staat durch den Benutzer korrigierbar.

Sogar in letzter Zeit wird direktes Maß verwendet, um Vertrauen zur Gültigkeit der Maße zu vergrößern.

In den frühen Tagen des US-Kraftfahrzeuggebrauches haben Leute das Benzin sehen wollen, das sie vorgehabt haben, in einem großen Glaskrug, einem direkten Maß des Volumens und der Qualität über das Äußere zu kaufen. Vor 1930 wurden Drehdurchflussmesser als indirekter Ersatz akzeptiert. Ein hemisphärisches Betrachtungsfenster hat Verbrauchern erlaubt, die Klinge der Durchflussmesser-Umdrehung zu sehen, weil das Benzin gepumpt wurde. Vor 1970 waren die Fenster weg, und das Maß war völlig indirekt.

Indirektes Maß ist immer mit Verbindungen oder Konvertierungen von einer Art verbunden. Es ist selten möglich, das Maß intuitiv zu kontrollieren. Diese Tatsachen verstärken das Bedürfnis nach der Kalibrierung.

Die meisten Maß-Techniken verwendet sind heute indirekt.

Kalibrierung gegen die Metrologie

Es gibt keine konsequente Abgrenzung zwischen Kalibrierung und Metrologie. Allgemein würde der grundlegende Prozess unten Metrologie - wenn er neue oder fremde Ausrüstung und Prozesse einschlösse. Zum Beispiel würde ein von einem erfolgreichen Schöpfer von Mikrofonen besessenes Kalibrierungslaboratorium in der elektronischen Verzerrung und dem gesunden Druck-Maß tüchtig sein müssen. Für sie, die Kalibrierung eines neuen Frequenzspektrums ist Analysator eine alltägliche Sache mit dem umfassenden Präzedenzfall. Andererseits kann ein ähnliches Laboratorium, das einen koaxialen Kabelhersteller unterstützt, nicht so mit diesem spezifischen Kalibrierungsthema vertraut sein. Ein umgepflanzter Kalibrierungsprozess, der gut gearbeitet hat, um die Mikrofon-Anwendung zu unterstützen, kann oder kann nicht die beste Antwort oder sogar entsprechend für die koaxiale Kabelanwendung sein. Ein vorheriges Verstehen der Maß-Voraussetzungen der koaxialen Kabelherstellung würde die Kalibrierung unter dem erfolgreicheren in einer Prozession gehen lassen.

Grundlegender Kalibrierungsprozess

Der Kalibrierungsprozess beginnt mit dem Design des Messgeräts, das kalibriert werden muss. Das Design muss im Stande sein, eine Kalibrierung" durch seinen Kalibrierungszwischenraum "zu halten. Mit anderen Worten muss das Design zu Maßen fähig sein, die "innerhalb der Techniktoleranz", wenn verwendet, innerhalb der festgesetzten Umweltbedingungen im Laufe einer angemessenen Zeitspanne sind. Ein Design mit diesen Eigenschaften zu haben, vergrößert die Wahrscheinlichkeit der wirklichen Messgeräte, die, wie erwartet, leisten.

Der genaue Mechanismus, um Toleranz-Werte zuzuteilen, ändert sich durch das Land und den Industrietyp. Der Messausrüstungshersteller teilt allgemein die Maß-Toleranz zu, schlägt einen Kalibrierungszwischenraum vor und gibt die Umweltreihe des Gebrauches und der Lagerung an. Die Verwenden-Organisation teilt allgemein den wirklichen Kalibrierungszwischenraum zu, der auf dem wahrscheinlichen Gebrauch-Niveau dieser spezifischen Messausrüstung abhängig ist. Ein sehr allgemeiner Zwischenraum in den Vereinigten Staaten seit 8-12 Stunden des Gebrauches 5 Tage pro Woche ist sechs Monate. Dass dasselbe Instrument im 24/7 Gebrauch allgemein einen kürzeren Zwischenraum bekommen würde. Die Anweisung von Kalibrierungszwischenräumen kann ein formeller auf den Ergebnissen von vorherigen Kalibrierungen gestützter Prozess sein.

Der nächste Schritt definiert den Kalibrierungsprozess. Die Auswahl an einem Standard oder Standards ist der am meisten sichtbare Teil des Kalibrierungsprozesses. Ideal hat der Standard weniger als 1/4 der Maß-Unklarheit des Geräts, das wird kalibriert. Wenn diese Absicht entsprochen wird, wie man betrachtet, ist die angesammelte Maß-Unklarheit von allen beteiligten Standards unbedeutend, wenn das Endmaß auch mit 4:1 Verhältnis gemacht wird. Dieses Verhältnis wurde wahrscheinlich zuerst im Handbuch 52 formalisiert, das MIL-STD-45662A, eine frühe US-Verteidigungsministerium-Metrologie-Programm-Spezifizierung begleitet hat. Es war 10:1 von seinem Beginn in den 1950er Jahren bis zu den 1970er Jahren, wenn zunehmende Technologie gemacht 10:1 unmöglich für die meisten elektronischen Maße.

4:1 aufrechterhält, ist das Genauigkeitsverhältnis mit der modernen Ausrüstung schwierig. Die Testausrüstung, die wird kalibriert, kann genauso genau sein wie das Arbeitsnormal. Wenn das Genauigkeitsverhältnis weniger ist als 4:1, dann kann die Kalibrierungstoleranz reduziert werden, um zu ersetzen. Wenn 1:1 erreicht wird, ist nur ein genaue Match zwischen dem Standard und dem Gerät, das wird kalibriert, eine völlig richtige Kalibrierung. Eine andere übliche Methodik, um sich mit dieser Fähigkeitsfehlanpassung zu befassen, soll die Genauigkeit des Geräts reduzieren, das wird kalibriert.

Zum Beispiel kann ein Eichmaß mit Hersteller-festgesetzter 3-%-Genauigkeit zu 4 % geändert werden, so dass ein 1-%-Genauigkeitsstandard an 4:1 verwendet werden kann. Wenn der Eichmaß in einer Anwendung verwendet wird, die verlangt, dass 16-%-Genauigkeit, die Eichmaß-Genauigkeit auf 4 % reduzierend, die Genauigkeit der Endmaße nicht betreffen wird. Das wird eine beschränkte Kalibrierung genannt. Aber wenn das Endmaß 10-%-Genauigkeit verlangt, dann kann der 3-%-Eichmaß nie besser sein als 3.3:1. Dann vielleicht würde die Anpassung der Kalibrierungstoleranz für den Eichmaß eine bessere Lösung sein. Wenn die Kalibrierung an 100 Einheiten durchgeführt wird, würde der 1-%-Standard wirklich überall zwischen 99 und 101 Einheiten sein. Die annehmbaren Werte von Kalibrierungen, wo die Testausrüstung an 4:1 Verhältnis ist, würden 96 bis 104 Einheiten einschließlich sein. Das Ändern der annehmbaren Reihe zu 97 bis 103 Einheiten würde den potenziellen Beitrag von allen Standards entfernen und 3.3:1 Verhältnis bewahren. Wenn sie weitergeht, stellt eine weitere Änderung zur annehmbaren Reihe zu 98 bis 102 mehr als 4:1 Endverhältnis wieder her.

Das ist ein vereinfachtes Beispiel. Die Mathematik des Beispiels kann herausgefordert werden. Es ist das was für das Denken geführt dieser Prozess in einer wirklichen Kalibrierung wichtig, die zu registrieren und zugänglich ist. Zwanglosigkeit trägt zu Toleranz-Stapeln und anderem schwierigem bei, um Postkalibrierungsprobleme zu diagnostizieren.

Auch im Beispiel oben ideal würde der Kalibrierungswert von 100 Einheiten der beste Punkt in der Reihe des Eichmaßes sein, um eine Kalibrierung des einzelnen Punkts durchzuführen. Es kann die Empfehlung des Herstellers sein, oder es kann die Weise sein, wie ähnliche Geräte bereits kalibriert werden. Vielfache Punkt-Kalibrierungen werden auch verwendet. Abhängig vom Gerät kann ein Nulleinheitsstaat, die Abwesenheit des Phänomenes, das wird misst, auch ein Kalibrierungspunkt sein. Oder Null kann resettable durch den Benutzer-dort sein sind mehrere mögliche Schwankungen. Wieder sollten die Punkte, um während der Kalibrierung zu verwenden, registriert werden.

Es kann spezifische Verbindungstechniken zwischen dem Standard und dem Gerät geben, das wird kalibriert, der die Kalibrierung beeinflussen kann. Zum Beispiel, in elektronischen Kalibrierungen, die mit analogen Phänomenen verbunden sind, kann der Scheinwiderstand der Kabelanschlüsse das Ergebnis direkt beeinflussen.

Die ganze Information wird oben in einem Kalibrierungsverfahren gesammelt, das eine spezifische Testmethode ist. Diese Verfahren-Festnahme-alle Schritte mussten eine erfolgreiche Kalibrierung durchführen. Der Hersteller kann ein zur Verfügung stellen, oder die Organisation kann denjenigen vorbereiten, der auch alle anderen Voraussetzungen der Organisation gewinnt. Es gibt Abrechnungsstellen für Kalibrierungsverfahren wie Government-Industry Data Exchange Program (GIDEP) in den Vereinigten Staaten.

Dieser genaue Prozess wird für jeden der bis zu Übertragungsstandards verwendeten Standards wiederholt, beglaubigte Nachschlagewerke und/oder natürliche physische Konstanten, die Maß-Standards mit kleinster Unklarheit im Laboratorium, werden erreicht. Das gründet die Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung.

Sieh Metrologie für andere Faktoren, die während der Kalibrierungsprozess-Entwicklung betrachtet werden.

Nach all diesem können individuelle Instrumente des spezifischen Typs, der oben besprochen ist, schließlich kalibriert werden. Der Prozess beginnt allgemein mit einer grundlegenden Schaden-Kontrolle. Einige Organisationen wie Kernkraftwerke versammeln sich "als - gefundene" Kalibrierungsdaten, bevor jede alltägliche Wartung durchgeführt wird. Nachdem alltägliche Wartung und während der Kalibrierung entdeckte Mängel, gerichtet werden, "weil - verlassen" Kalibrierung durchgeführt wird.

Allgemeiner wird ein Kalibrierungstechniker mit dem kompletten Prozess anvertraut und unterzeichnet das Kalibrierungszertifikat, das die Vollziehung einer erfolgreichen Kalibrierung dokumentiert.

Kalibrierungsprozess-Erfolg-Faktoren

Der grundlegende Prozess, der oben entworfen ist, ist eine schwierige und teure Herausforderung. Die Kosten für die gewöhnliche Ausrüstungsunterstützung sind allgemein ungefähr 10 % des Einkaufspreises auf einer jährlichen Basis als eine allgemein akzeptierte Faustregel. Exotische Geräte wie Abtastung von Elektronmikroskopen, Gaschromatograph-Systemen und Laser interferometer Geräte können noch kostspieliger sein, um aufrechtzuerhalten.

Das Ausmaß des Kalibrierungsprogramms stellt den Kernglauben der beteiligten Organisation aus. Die Integrität der weiten Organisation Kalibrierung wird leicht in Verlegenheit gebracht. Sobald das geschieht, können die Verbindungen zwischen der wissenschaftlichen Theorie, Technikpraxis und Massenproduktion, die Maß zur Verfügung stellt, vom Anfang auf der neuen Arbeit vermisst oder schließlich auf der alten Arbeit verloren werden.

Das 'einzelne Maß' Gerät, das in der grundlegenden Kalibrierungsprozess-Beschreibung oben verwendet ist, besteht wirklich. Aber, abhängig von der Organisation, kann die Mehrheit der Geräte, die Kalibrierung brauchen, mehrere Reihen und viele Funktionalitäten in einem einzelnen Instrument haben. Ein gutes Beispiel ist ein allgemeines modernes Oszilloskop. Es konnte leicht 200,000 Kombinationen von Einstellungen geben, um völlig zu kalibrieren, und Beschränkungen darauf, wie viel der ganzen einschließlichen Kalibrierung automatisiert werden kann.

Jede Organisation mit Oszilloskopen hat ein großes Angebot an für sie offenen Kalibrierungsannäherungen. Wenn ein Qualitätssicherungsprogramm in der Kraft ist, können Kunden und Programm-Gehorsam-Anstrengungen auch die Kalibrierungsannäherung direkt beeinflussen. Die meisten Oszilloskope sind Anlagevermögen, das den Wert der Organisation zusätzlich zum Wert der Maße vergrößert, die sie machen. Die individuellen Oszilloskope sind dem Wertverlust zu Steuerzwecken mehr als 3, 5, 10 Jahre oder eine andere Periode in Ländern mit komplizierten Abgabenordnungen unterworfen. Die Steuerbehandlung der Wartungstätigkeit auf jenem Vermögen kann Kalibrierungsentscheidungen beeinflussen.

Neue Oszilloskope werden von ihren Herstellern seit mindestens fünf Jahren im Allgemeinen unterstützt. Die Hersteller können Kalibrierungsdienstleistungen direkt oder durch Agenten zur Verfügung stellen, die mit den Details der Kalibrierung und Anpassungsprozesse anvertraut sind.

Sehr wenige Organisationen haben nur ein Oszilloskop. Allgemein fehlen sie entweder oder Gegenwart in großen Gruppen. Ältere Geräte können für den weniger anspruchsvollen Gebrauch vorbestellt werden und eine beschränkte Kalibrierung oder keine Kalibrierung überhaupt bekommen. In Produktionsanwendungen können Oszilloskope in Gestellen verwendet nur zu einem spezifischem Zweck gestellt werden. Die Kalibrierung dieses spezifischen Spielraums muss nur diesen Zweck richten.

Dieser ganze Prozess im wiederholten für jeden der grundlegenden Instrument-Typen präsentiert in der Organisation wie das Digitalvielfachmessgerät, das unten geschildert ist.

Auch das Bild zeigt oben das Ausmaß der Integration zwischen Qualitätssicherung und Kalibrierung. Die kleinen horizontalen ungebrochenen Papiersiegel, die jedes Instrument mit dem Gestell verbinden, beweisen, dass das Instrument nicht entfernt worden ist, seitdem es kalibriert letzt war. Diese Siegel werden auch verwendet, um unentdeckten Zugang zu den Anpassungen des Instrumentes zu verhindern. Es gibt auch Etiketten, das Datum der letzten Kalibrierung zeigend, und wenn der Kalibrierungszwischenraum diktiert, wenn der folgende erforderlich ist. Einige Organisationen beauftragen auch einzigartige Identifizierung jedem Instrument damit, den recordkeeping zu standardisieren und Zusätze nachzugehen, die zu einer spezifischen Kalibrierungsbedingung integriert sind.

Wenn die Instrumente, die kalibrieren werden, mit Computern integriert werden, sind die einheitlichen Computerprogramme und irgendwelche Kalibrierungskorrekturen auch unter der Kontrolle.

Qualität

Um die Qualität der Kalibrierung zu verbessern und die Ergebnisse durch Außenorganisationen akzeptieren zu lassen, ist es für die Kalibrierung und nachfolgenden Maße wünschenswert, auf die international definierten Maß-Einheiten "nachweisbar" zu sein. Das Herstellen der Rückverfolgbarkeit wird durch einen formellen Vergleich zu einem Standard vollbracht, der direkt oder indirekt mit nationalen Standards (NIST in den USA), internationalen Standards oder bescheinigten Nachschlagewerken verbunden ist.

Qualitätsverwaltungssysteme verlangen nach einem wirksamen Metrologie-System, das formelle, periodische und dokumentierte Kalibrierung aller Messgeräte einschließt. ISO 9000 und ISO 17025 Sätze von Standards verlangen, dass diese nachweisbaren Handlungen zu einem hohen Niveau und dargelegt sind, wie sie gemessen werden können.

Instrument-Kalibrierung

Kalibrierung kann verlangt werden:

• mit einem neuen Instrument
• wenn eine Periode der festgelegten Zeit vergangen wird
• als ein angegebener Gebrauch (Betriebsstunden) vergangen hat
• als ein Instrument einen Stoß oder Vibrieren gehabt hat, das es potenziell aus der Kalibrierung gestellt haben kann
• plötzliche Änderungen im Wetter
• wann auch immer Beobachtungen zweifelhafter erscheinen

Im allgemeinen Gebrauch wird Kalibrierung häufig als das Umfassen des Prozesses betrachtet, die Produktion oder Anzeige auf einem Maß-Instrument anzupassen, um mit Wert des angewandten Standards innerhalb einer angegebenen Genauigkeit übereinzustimmen. Zum Beispiel konnte ein Thermometer so kalibriert werden der Fehler der Anzeige oder der Korrektur wird bestimmt und angepasst (z.B über Kalibrierungskonstanten), so dass es die wahre Temperatur im Celsius-an spezifischen Punkten auf der Skala zeigt. Das ist die Wahrnehmung des Endbenutzers des Instrumentes. Jedoch können sehr wenige Instrumente angepasst werden, um die Standards genau zu vergleichen, im Vergleich zu denen sie sind. Für die große Mehrheit von Kalibrierungen ist der Kalibrierungsprozess wirklich der Vergleich eines unbekannten einem bekannten und Aufnahme der Ergebnisse.

International

In vielen Ländern wird National Metrology Institute (NMI) bestehen, der primäre Standards des Maßes aufrechterhalten wird (die Haupt-SI-Einheiten plus mehrere abgeleitete Einheiten), der verwendet wird, um Rückverfolgbarkeit den Instrumenten des Kunden durch die Kalibrierung zur Verfügung zu stellen. Der NMI unterstützt die metrological Infrastruktur in diesem Land (und häufig andere) durch das Herstellen einer ungebrochenen Kette vom Spitzenniveau von Standards zu einem für das Maß verwendeten Instrument. Beispiele von Nationalen Metrologie-Instituten sind NPL im Vereinigten Königreich, NIST in den Vereinigten Staaten, PTB in Deutschland und viele andere. Seitdem der Gegenseitige Anerkennungsvertrag geschlossen wurde, ist es jetzt aufrichtig, um Rückverfolgbarkeit von jeder Teilnahme NMI zu nehmen, und es ist für eine Gesellschaft nicht mehr notwendig, Rückverfolgbarkeit für Maße vom NMI des Landes zu erhalten, in dem es gelegen ist.

Um die Qualität einer Kalibrierung mitzuteilen, wird der Kalibrierungswert häufig durch eine nachweisbare Unklarheitsbehauptung zu einem festgesetzten Vertrauensniveau begleitet. Das wird durch die sorgfältige Unklarheitsanalyse bewertet.

Siehe auch

• Kalibrierte Geometrie
• Kalibrierung (Statistik)
• Eichkurve
• Farbenkalibrierung - hat gepflegt, einen Computermonitor oder Display zu kalibrieren.
• Eigengewicht-Prüfer
• Maß-Mikrofon-Kalibrierung
• Maß-Unklarheit
• Musical-Einstimmung - Einstimmung, in der Musik, bedeutet, Musikinstrumente ins Spielen des richtigen Wurfs zu kalibrieren.
• Präzisionsmaß-Ausrüstungslaboratorium
• Skala-Testauto - ein Gerät, das verwendet ist, um Waagen zu kalibrieren, die Gleise-Autos wiegen.
• Systeme des Maßes

Hockstellung, Stanley & Skoog, Douglas A. (2007). Grundsätze der Instrumentalen Analyse. Pazifisches Wäldchen: Brooks Cole. Internationale Standardbuchnummer 0-495-01201-7.