کالیبراسیون دماسنج فرآیندی است برای مقایسه و تنظیم خوانش دماسنج در مقابل یک مرجع استاندارد تا دقت آن تضمین شود. کالیبراسیون دماسنج تضمین می‌کند اندازه گیری دما قابل ردیابی، مستند و مطابق استانداردهای مورد نیاز باشد.
دماسنج ها با گذشت زمان، ضربه، تغییرات محیطی و فرسایش سنسور دقت خود را از دست می‌دهند. در صنایع حساس مانند غذا، دارو، آزمایشگاه و کنترل کیفیت، خطای دما می‌تواند منجر به خسارت اقتصادی، خطرات ایمنی و عدم رعایت الزامات قانونی شود.
کالیبراسیون منظم باعث میشود اختلاف بین مقدار واقعی و خوانده شده شناسایی و اصلاح یا مستند سازی شود. بدون کالیبراسیون، نتایج اندازه گیری غیرقابل اعتماد خواهند بود و اثبات انطباق با استانداردها دشوار میشود. بنا براین نقش یک شرکت کالیبراسیون حرفه ای برای کالیبراسیون تجهیزات پزشکی و کالیبراسیون تجهیزات آزمایشگاهی اینجا مشخص میشود.
علاوه بر این، کالیبراسیون نقش مهمی در ردیابی خطاها و تعیین عدم قطعیت اندازه گیری دارد که برای تصمیم گیری فنی و ممیزی کمّی ضروری است.
کالیبراسیون انواع دماسنج
دماسنج های جیوه ای یا الکلی سنتی نیاز به بررسی نقاط مرجع ثابت مانند نقطه انجماد و نقطه جوش دارند. این دماسنج ها حساس به شکستگی و تغییر حجم مایع هستند و معمولا در آزمایشگاه های مرجع کمتر استفاده می‌شوند اما برای برخی کاربردهای میدانی هنوز مورد استفاده هستند.
دماسنج های الکترونیکی دیجیتال شامل ترموکوپل ها و سنسورهای RTD هستند. ترموکوپل بر پایه ولتاژ تفاوت حرارتی کار می‌کند و RTD بر پایه تغییر مقاومت. هر نوع نیاز به روش کالیبراسیون متفاوتی دارد: ترموکوپل معمولا با مرجع ولتاژ یا حمام دمایی مقایسه میشود و RTD با اندازه گیری مقاومت در دماهای معلوم کالیبره میشود.
دماسنج های غیرتماسی مادون قرمز عملکردشان تحت تأثیر تابش سطح، زاویه و فاصله است. کالیبراسیون صنعتی این نوع با استفاده از منبع دمای سطح یکنواخت یا بلاک مرجع تابشی انجام میشود تا ضریب بازتاب سطح و فاصله لحاظ گردد.
روشهای متداول کالیبراسیون دماسنج
- روش نقطه یخ: قرار دادن سنسور در حمام یخ خالص (آب مقطر + یخ) که در دمای تقریبی 0°C است. این روش یک نقطه مرجع ساده و ارزان فراهم می‌کند اما دقت وابسته به خلوص آب و شرایط تماس است.
- روش نقطه جوش: قرار دادن سنسور در بخار آب جوش که در فشار محیطی مشخص دمای 100°C را فراهم می‌کند. این روش برای بررسی خطا در نقطه بالا مفید است اما دقت آن نیاز به اصلاح براساس فشار اتمسفری محل دارد.
- حمام کالیبراسیون (Calibration Bath) و dry-well: حمام مایع یا چاهک خشک که دما را در بازه های مورد نیاز با پایداری و همدما نگه می‌دارد. این روش مناسب برای ترموکوپل و RTD است و امکان اندازه گیری در چند نقطه دمایی را فراهم می‌کند.
مراحل کالیبراسیون معمول
- مرحله 1: آماده سازی مرجع. یک دماسنج مرجع ردیابی شده به استاندارد با عدم قطعیت کمتر از دستگاه تحت آزمون انتخاب کنید و آن را در حمام یا چاهک خشک نصب کنید تا همدما و پایداری تامین شود.
- مرحله 2: رسیدن به نقطه دمایی. حمام را به اولین نقطه دمایی مورد نظر (مثلاً 0°C، 25°C، 100°C یا نقاط میانی) ببرید و اجازه دهید تا سیستم پایدار شود؛ معمولاً 10 تا 30 دقیقه برای همدما شدن لازم است بسته به حجم و جنس حمام.
- مرحله 3: ثبت خوانش‌ها. پس از پایداری، مقدار مرجع و مقدار دماسنج تحت آزمون را در بازه زمانی مشخص ثبت کنید (ترجیحاً چند بار و میانگین گرفتن). سپس به نقطه بعدی دما بروید و مراحل را تکرار کنید تا کل بازه مورد نیاز پوشش داده شود.
محاسبه انحراف، تصحیح و عدم قطعیت
در هر نقطه دمایی، اختلاف بین مقدار اندازه گیری شده دستگاه و مقدار مرجع محاسبه میشود. این اختلاف نقطه ای نشانگر خطای دستگاه در آن دماست. الگوهای خطا را بررسی کرده و در صورت امکان دستگاه را تنظیم یا ضریب تصحیح تعیین کنید.
عدم قطعیت ترکیبی کالیبراسیون از اجزای مختلف شامل عدم قطعیت مرجع، پایداری حمام، عدم قطعیت خواندن دستگاه و تکرارپذیری محاسبه میشود. گزارش کالیبراسیون باید مقدار عدم قطعیت را با سطح پوشش مشخص (معمولاً k=2 برای ~95% پوشش) اعلام کند.
اگر دستگاه قابل تنظیم باشد، ضرایب تصحیح اعمال و صحت خوانش‌ها دوباره بررسی میشود. در مواردی که تصحیح ممکن نیست، جدول تصحیح برای اعمال در اندازه‌گیری‌های عملی ارائه میشود.
ردیابی پذیری، گواهی کالیبراسیون و مستندسازی
گزارش یا گواهی کالیبراسیون باید شامل اطلاعاتی مانند مشخصات دستگاه تحت آزمون، شماره سریال، مرجع مورد استفاده، روش آزمون، نقاط اندازه‌گیری، نتایج خام، انحراف‌ها و مقدار عدم قطعیت باشد. ردیابی پذیری یعنی ارتباط نتایج مرجع تا استانداردهای ملی یا بین‌المللی باید واضح باشد.
گواهی کالیبراسیون معمولاً حاوی تاریخ انجام، تاریخ انقضا یا پیشنهاد زمانی برای کالیبراسیون بعدی، و مهر یا امضای آزمایشگاه کالیبراسیون است. این سند برای ممیزی ها و کنترل کیفیت ضروری است.
ثبت سوابق شامل نگهداری فایل نتایج، نمودار انحرافات و اقدامات اصلاحی در صورت بروز ناهنجاری است. این سوابق باید در دسترس تیم کیفیت و ممیزان قرار داشته باشد.
فواصل زمانی کالیبراسیون
فواصل زمانی کالیبراسیون دماسنج بستگی به کاربرد دستگاه، شرایط کاری، حساسیت فرایند و تاریخچه عملکرد دستگاه دارد. در محیط‌های حساس مانند تولید دارو یا آزمایشگاه های مرجع ممکن است فواصل هر ۳ تا ۶ ماه لازم باشد.
عواملی که فواصل را کوتاهتر می‌کنند شامل کار در دماهای شدید، لرزش یا شوک مکانیکی، تماس با محیط های خورنده و نتایج نامنظم در کالیبراسیون‌های گذشته است. اگر دستگاه پایدار باشد و تاریخچه خوب داشته باشد، فاصله می‌تواند طولانی‌تر شود.
توصیه میشود یک برنامه کالیبراسیون مبتنی بر ریسک تدوین شود که براساس اهمیت اندازه‌گیری، هزینه خطا و سوابق عملکرد، فواصل را مشخص کند و از بازنگری دوره‌ای برخوردار باشد. برای دریافت خدمات شرکت بهبود طب پارس میتوانید از طریق فرم صفحه درخواست کالیبراسیون اقدام نمایید.
استفاده از مواد مرجع مناسب و با کیفیت در آزمایشگاهها و صنایع از اهمیت بالایی برخوردار است.
خطاهای رایج در کالیبراسیون دماسنج
تماس ناکافی بین سنسور و محیط مرجع، استفاده از مراجع نامعتبر، نادیده گرفتن زمان پایداری و ثبت تنها یک خوانش از خطاهای متداول است. اطمینان از تماس حرارتی مناسب و زمان کافی برای همدما شدن بسیار حیاتی است.
استفاده از مراجع با عدم قطعیت بزرگتر از آنچه مورد نیاز است باعث گمراهی نتایج میشود. همیشه از مرجع کالیبراسیون دارای گواهی ردیابی استفاده کنید و تاریخ انقضای آن را چک کنید.
ثبت ناقص داده ها، عدم محاسبه عدم قطعیت و عدم تعریف محدوده عملکرد قابل قبول می‌تواند در آینده مشکلات حقوقی و فنی ایجاد کند. مستندسازی دقیق و استاندارد کمک کننده است.
مراحل کالیبراسیون
| مرحله | عمل | نکته |
|---|---|---|
| آماده‌سازی | انتخاب مرجع ردیابی شده و نصب دستگاه در حمام/چاهک | اطمینان از تمیزی و تماس حرارتی |
| پایداری | رسیدن به دما و انتظار برای همدما شدن | صبر کافی 10-30 دقیقه براساس سیستم |
| ثبت | ثبت چند نمونه خوانش برای میانگین گیری | ثبت شرایط محیطی مانند فشار و رطوبت |
| تحلیل | محاسبه اختلاف و عدم قطعیت | تصمیم برای تنظیم یا صدور جدول تصحیح |
سوالات متداول
کالیبراسیون دماسنج چقدر زمان میبرد؟
زمان بستگی به روش و تعداد نقاط دمایی دارد؛ معمولا بین 30 دقیقه تا چند ساعت. حمام های بزرگ و اندازه گیری چند نقطه ای زمان بیشتری می‌طلبند.
برای کالیبراسیون ساده در یک نقطه، ممکن است کمتر از یک ساعت زمان ببرد اما برای برنامه های چند نقطه ای و محاسبه عدم قطعیت کامل زمان بیشتری لازم است.
توصیه میشود زمان پایداری را دست کم نادیده نگیرید چون ثبت در زمان ناپایداری منجر به نتایج غلط میشود.
آیا می‌توان دماسنج را در محل کار کالیبره کرد یا باید به آزمایشگاه فرستاده شود؟
بسیاری از کالیبراسیون‌ها قابل انجام در محل هستند به شرطی که مرجع مناسب و شرایط لازم فراهم باشد. کالیبراسیون در محل مخصوصا برای دستگاههای بزرگ یا حساس اقتصادی منطقی است.
اما در مواردی که نیاز به ردیابی رسمی و گواهی معتبر از آزمایشگاه مرجع مورد تایید استاندارد است، ارسال به آزمایشگاه معتبر با گواهی ردیابی توصیه میشود.
برای انطباق با استانداردهای بین‌المللی و ممیزی، گواهی آزمایشگاه معتبر اغلب لازم است.
چه مدارکی باید بعد از کالیبراسیون نگهداری شود؟
کپی گواهی کالیبراسیون، گزارش نتایج خام، نمودار انحرافات، محاسبات عدم قطعیت و سوابق تعمیر یا تنظیم باید نگهداری شوند. این مدارک برای ممیزی و پیگیری عملکرد الزامی هستند.
همچنین تاریخ‌های پیشنهادی کالیبراسیون بعدی و هر اقدام اصلاحی باید در سوابق ثبت گردد تا برنامه نگهداری به‌روز بماند.
نگهداری سوابق دیجیتال با پشتیبان‌گیری منظم و کنترل دسترسی برای تضمین تمامیت اطلاعات توصیه میشود.
