การสอบเทียบเครื่องมือวัด

งานนำเสนอเรื่อง: "การสอบเทียบเครื่องมือวัด"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การสอบเทียบเครื่องมือวัด
Calibration

2 การสอบเทียบเครื่องมือวัด
การวัดและการทดสอบที่มีความถูกต้องและแม่นยำเป็นหลักประกันทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดสำหรับแสดงว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามข้อกำหนดทางคุณภาพ ความสำคัญของการวัดและทดสอบได้รับการยอมรับและถือเป็นข้อกำหนดของมาตรฐานการประกันคุณภาพที่สำคัญๆ เช่น ISO 9000, ISO และ ISO/IEC เป็นต้น

3 การสอบเทียบเครื่องมือวัด
การยืนยันความถูกต้อง และแม่นยำของการวัดก็ต้องอาศัยหลักประกันที่เป็นเอกสารที่สามารถทำให้เกิดความเชื่อถือในความถูกต้องและความแม่นยำที่อ้างถึงได้เช่นเดียวกัน และหลักประกันดังกล่าวก็คือ ใบรับรองการสอบเทียบเครื่องมือวัดที่แสดงผลการวัด และความไม่แน่นอนของการวัดที่สามารถสอบกลับได้สู่หน่วยวัด SI Units ที่ทำให้เป็นจริง และรักษาไว้ในฐานะที่เป็นมาตรฐานการวัดแห่งชาติ ซึ่งรักษาไว้โดยสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ

4 มาตรฐานของการวัดและการสอบเทียบ
การสอบเทียบ (Calibration) เป็นการป้อนอินพุตที่รู้ค่าแน่นอน (ค่าที่ใช้ในการสอบเทียบนี้เรียกว่า ค่ามาตรฐาน) ให้กับระบบการวัดที่ต้องการ สังเกตเอาต์พุตของระบบ จากนั้นทำการปรับแต่งระบบการวัด เพื่อให้เอาต์พุตของระบบการวัดอ่านค่าได้เท่ากับ หรือใกล้เคียงกับค่ามาตรฐานมากที่สุด

5 มาตรฐานของการวัดและการสอบเทียบ
ในบางจุดระหว่างการเตรียมระบบการวัดจำเป็นต้องรู้ขนาดของปริมาณอินพุตที่จะป้อนให้กับตัวรับรู้ หรือ ทรานสดิวเซอร์และต้องสังเกตพฤติกรรมของระบบเอาต์พุต การสอบเทียบนี้จะทำให้สเกลเอาต์พุตถูกต้อง สำหรับระบบการวัด

6 มาตรฐานของการวัดและการสอบเทียบ
ความสัมพันธ์ระหว่างอินพุตที่ป้อนเข้าระบบการวัดกับเอาต์พุตของระบบจะได้ในระหว่าง การสอบเทียบระบบการวัด ถ้าเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับอินพุตอย่างถูกต้องจะได้ เอาต์พุต = ค่าคงตัว x อินพุต

7 มาตรฐานของการวัดและการสอบเทียบ
การสอบเทียบในลักษณะนี้เรียกว่าการสอบเทียบจุดเดียว (Single point calibration) ถ้าสัดส่วนของเอาต์พุตกับอินพุตไม่เท่ากันตลอดช่วงการวัดจะต้องแบ่งการสอบเทียบเป็นหลายช่วง แต่ละช่วงจะมีค่าคงตัวที่คูณกับอินพุตไม่เท่ากัน การสอบเทียบแบบนี้เรียกว่า การสอบเทียบหลายจุด (Muti point calibration)

8 วิธีดำเนินการสอบเทียบ
วิธีดำเนินการสอบเทียบ (Calibration Procedures) ในการสอบเทียบเครื่องมือวัด อินพุตที่รู้ค่าจะถูกป้อนเข้าเครื่องมือวัดการตอบสนองของเครื่องมือวัดต่ออินพุตที่รู้ค่านี้จะถูกสังเกต และเครื่องมือวัดจะถูกปรับแต่งเพื่อที่จะแสดงค่าของอินพุต โดยปกติอินพุตที่รู้ค่าจะตั้งไว้ที่ 10% 50% และ 90% ของค่าเต็มสเกลของเครื่องมือวัด การสอบเทียบสามารถแบ่งออกได้ดังนี้

9 วิธีดำเนินการสอบเทียบ
1. การสอบเทียบปฐมภูมิ (Primary calibration) เมื่ออุปกรณ์หรือระบบถูกสอบเทียบกับค่ามาตรฐานปฐมภูมิ เรียกว่าการสอบเทียบปฐมภูมิ ภายหลังการสอบเทียบปฐมภูมิอุปกรณ์ที่ได้จะใช้เป็นอุปกรณ์สอบเทียบทุติยภูมิ (Secondary calibration device) ตัวอย่างของอุปกรณ์สอบเทียบปฐมภูมิ เช่น เซลล์ไฟฟ้ามาตรฐาน หรือ ความต้านทานมาตรฐาน

10 วิธีดำเนินการสอบเทียบ
2. การสอบเทียบทุติยภูมิ เมื่อใช้อุปกรณ์สอบเทียบมาตรฐานทุติยภูมิในการสอบเทียบอุปกรณ์อื่นๆซึ่งต้องการความถูกต้องน้อยลง เรียกวิธีการสอบเทียบแบบนี้ว่าการสอบเทียบทุติยภูมิ อุปกรณ์สอบเทียบทุติยภูมิมีใช้กันกว้างขวางมากในห้องปฏิบัติการทั่วๆไป เช่นเดียวกับในโรงงานอุตสาหกรรม เพราะเป็นแหล่งสอบเทียบในทางปฏิบัติ

11 วิธีดำเนินการสอบเทียบ
3. การสอบเทียบโดยตรงกับแหล่งอินพุตที่รู้ค่า (Direct calibration with known input source) การสอบเทียบโดยตรงกับแหล่งอินพุตที่รู้ค่า มีระดับความถูกต้องเท่ากับการสอบเทียบปฐมภูมิ ดังนั้นอุปกรณ์ที่ได้รับการสอบเทียบโดยวิธีนี้สามารถนำไปใช้เป็นอุปกรณ์สอบเทียบทุติยภูมิได้ ตัวอย่างเช่น มาตรวัดอัตราไหลแบบเทอร์ไบน์อาจเปรียบเทียบโดยตรงโดยใช้การวัดปฐมภูมิ เช่น การชั่งปริมาณที่แน่นอนของน้ำในถังและบันทึกการไหลผ่านเทอร์ไบน์ของน้ำนี้เทียบกับเวลาที่ใช้ มาตรวัดอัตราไหลนี้อาจใช้เป็นอุปกรณ์สอบเทียบทุติยภูมิสำหรับมาตรวัดอัตราไหลอื่นๆ เช่น ออริฟิซ หรือ เวนจูรีมิเตอร์

12 วิธีดำเนินการสอบเทียบ
4. การสอบเทียบโดยอ้อม (Indirect calibration) การสอบเทียบโดยอ้อมอยู่บนพื้นฐานของความสมมูลกันของอุปกรณ์สองชนิดที่ใช้วัดปริมาณทางกายภาพค่าเดียวกัน ซึ่งสามารถแสดงด้วยตัวอย่างที่เหมาะสม เช่น มาตรวัดอัตราไหลแบบ เทอร์ไบน์ ความต้องการความเหมือนพลวัต (Dynamic similarity) ระหว่างมาตรวัดอัตราไหลที่มีรูปร่างเรขาคณิตเหมือนกัน 2 อัน ได้จากการทำให้ตัวเลขเรย์โนลด์เท่ากัน เช่น 𝐷 1 𝜌 1 𝑉 1 𝜇 1 = 𝐷 2 𝜌 2 𝑉 2 𝜇 2 เมื่อตัวห้อย 1 และ 2 แทนอุปกรณ์มาตรฐาน และอุปกรณ์ที่นำมาสอบเทียบตามลำดับ

13 วิธีดำเนินการสอบเทียบ
5. การสอบเทียบประจำตามปกติ (Routine calibration) เป็นวิธีการของการตรวจสอบความถูกต้องและการใช้งาน เครื่องมือวัดให้ถูกต้องเป็นระยะ หรือตรวจสอบบ่อยๆ กับค่ามาตรฐานที่รู้ค่า และสามารถวัดซ้ำได้อย่างถูกต้อง วิธีการทั้งหมด โดยปกติวางไว้เพื่อทำการปรับแต่งต่างๆ การตรวจสอบการอ่านสเกล ฯลฯ ซึ่งเป็นการยืนยันการยอมรับมาตรฐาน

14 การปฏิบัติการสอบเทียบมาตรฐาน
กระบวนการสอบเทียบมาตรฐานที่มีประสิทธิผล มีดังนี้ 1. ทำความเข้าใจถึงคุณค่าของข้อมูลที่จะได้จากการวัด 2. กำหนดเครื่องมือวัดที่จะใช้ 3. จัดตั้งกระบวนการที่เหมาะสมในการสอบเทียบมาตรฐาน เครื่องมือวัด

15 ความต้องการ การสอบเทียบมาตรฐาน
ความต้องการระบบสอบเทียบมาตรฐานเครื่องมือวัดปกติแล้วจะถูกกำหนดตามกฎระเบียบท้องถิ่นนั้น ๆ หรือความต้องการจากภายในองค์กร ในกรณีตามกฎหมาย ก็จะต้องทำเต็มรูปแบบของการสอบเทียบที่ออกแบบไว้ กรณีตามความต้องการของลูกค้าที่มีการใช้มาตรฐานบริหารคุณภาพ (QMS) เช่น ISO 9000:2000, QS 9000, ISO16949:2002, Good Laboratory Practice: GLP ต่างก็มีข้อกำหนดต่ำสุด และแนวทางปฏิบัติเรื่องการบำรุงรักษาเครื่องมือวัดของแต่ละมาตรฐานที่เลือกใช้

16 มาตรฐานบริหารคุณภาพ ISO 9000:2000 สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต และการบริการต่าง ๆ 2. QS 9000 สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ และชิ้นส่วน 3. ISO/TS 16949:2002 สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์และชิ้นส่วน 4. Good Laboratory Practice: GLP สำหรับห้องปฏิบัติ-การทดสอบ

17 มาตรฐานบริหารคุณภาพ 5. ISO Measurement Management Systems สำหรับการบำรุงรักษาเครื่องมือวัดโดยเฉพาะ 6. ISO/IEC สำหรับห้องปฏิบัติการทดสอบ และสอบเทียบมาตรฐาน ใช้ในการรับรองคุณภาพ และความสามารถที่ใช้อย่างกว้างขวาง 7. ANSI/NCSL Z 540 สำหรับห้องปฏิบัติการทดสอบและสอบเทียบมาตรฐาน ใช้ในการรับรองคุณภาพ และความสามารถ้องปฏิบัติการทดสอบและสอบเทียบมาตรฐานในสหรัฐอเมริกา 8. MIL-STD-45662A สำหรับห้องปฏิบัติการทดสอบและสอบเทียบมาตรฐานในสหรัฐอเมริกาได้เลิกใช้ไปตั้งแต่ 27 กุมภาพันธ์ 2538 ถ้าต้องการใช้ ให้ใช้ ISO หรือ ANSI/NCSL Z 540 แทน

18 การสอบกลับมาตรฐานสากล (traceability)
การให้บริการสอบเทียบมาตรฐานแต่ละชนิด จะต้องดำรงการเชื่อมโยงการสอบกลับถึงมาตรฐานสากลได้อย่างมีประสิทธิผล มาตรฐานที่ใช้งานจะต้องได้รับการสอบเทียบจากห้องปฏิบัติการภายนอกองค์กรมาก่อน จึงจะนำมาใช้สอบเทียบภายในองค์กร (in-house) ต่อไป ถ้ามีมาตรฐานระดับ Working Standard ก็จะต้องถูกสอบเทียบกับ Primary Standards รวมทั้งการวัด สนับสนุนอื่น ๆ เช่น

19 การสอบกลับมาตรฐานสากล (traceability)
1. การสอบเทียบทางความดัน อุณหภูมิของเครื่องมือจะต้องถูกวัด และนำมาคำนวณค่าแก้ไข (correction) เทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้วัดก็จะต้องถูกสอบเทียบมาตรฐานด้วย 2. การสอบเทียบเครื่องแปลงสัญญาณความดัน (pressure transmitter) ส่งเป็นสัญญาณออก 4-20 mA มัลติมิเตอร์ที่ใช้วัดกระแส 4-20 mA ก็จะต้องถูกสอบเทียบมาตรฐานด้วย และจะให้สมบูรณ์ตามนิยามของการสอบกลับมาตรฐานสากล การวัดเหล่านี้จะต้องระบุค่าประมาณความไม่แน่นอนของการวัดไว้อย่างชัดเจนด้วย

20 ความใช้ ได้ของการสอบเทียบ (validity of calibration)
ใบรับรองการสอบเทียบแสดงสมรรถนะของเครื่องมือวัด ณ เวลาที่ทำการสอบเทียบ และสภาพขณะสอบเทียบ หลังการสอบเทียบฯแล้ว เครื่องมือวัดควรถูกปิดผนึก(sealed) เพื่อปกป้องความสมบูรณ์หลังการปรับจากการสอบ-เทียบ มาแล้ว

21 ความใช้ ได้ของการสอบเทียบ (validity of calibration)
ระบบคุณภาพจะต้องมีการกำหนดกระบวนการ (procedure) ประเมินระยะเวลาทำการสอบเทียบใหม่ไว้ ระยะเวลานี้จะต้องถูกบันทึกในระบบบำรุงรักษาเครื่องมือวัดของแต่ละเครื่อง เครื่องมือวัดแต่ละเครื่องจะต้องมีสติ๊กเกอร์ ติดแสดงวันสอบเทียบครั้งต่อไป ศูนย์สอบเทียบฯต้องมีกระบวนการในระบบคุณภาพว่าจะดูแลจับถือเครื่องมือวัด และนำออกจากการบริการอย่างไร เมื่ออายุการสอบเทียบฯเกินเวลาที่กำหนดหรือสติ๊กเกอร์สอบเทียบหรือตราผนึกการสอบ-เทียบฯ ฉีกขาดหรือหายไปต้องมีกระบวนการในระบบคุณภาพว่าการใช้การวัดที่ต้องการที่สุดนั้นมีการรักษาความปลอดภัยและความมั่นคงอย่างไร