کالیبراتور چیست؟ آشنایی کامل با انواع و کاربرد آن‌ها

کالیبراتورها ابزارهای مهمی هستند که در صنایع مختلف ازجمله صنعت الکترونیک، پزشکی، نیروگاهی و… استفاده می‌شوند. این ابزارها به دلیل قابلیت بررسی و تعیین دقیق اندازه‌گیری‌های صورت گرفته در سیستم‌ها، تجهیزات و ابزارهای دیگر، از اهمیت فراوانی برخوردارند. کالیبراتورها برای صنعت‌هایی که نیاز دارند دستگاه‌های اندازه‌گیریشان همیشه بهترین وضعیت قرار داشته باشند، حیاتی هستند. امیدواریم که این مقاله به شما کمک کند تا بیشتر با انواع کالیبراتورها و کاربردهای آن‌ها آشنا شوید.

کالیبراتور چیست؟

تعریف رسمی و فنی کالیبراتور به این صورت است:

یک استاندارد اندازه‌گیری است که در کالیبراسیون استفاده می‌شود.

این تعریف از سوی BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) شورای بین‌المللی وزن و اندازه که در فرانسه قرار دارد، ارائه شده است. BIPM سیستم اندازه‌گیری جهانی را هماهنگ می‌کند و به اتحاد اندازه‌گیری‌ها در سراسر جهان کمک می‌کند.

به بیان دیگر، کالیبراتور ابزاری است که به عنوان یک مرجع (همچنین یک استاندارد) استفاده می‌شود و اندازه‌گیری‌های آن با اندازه‌گیری‌های یک ابزار با دقت کمتر به نام دستگاه تحت آزمون یا DUT مقایسه می‌شود. دلیل انجام این آزمون، این است که آیا دستگاه تحت آزمون به اندازه‌ای که باید باشد، دقیق است یا خیر.

از کالیبراتور به چندین نام شناخته می‌شود. با توجه به متداول بودن این عبارت‌ها، از آن‌ها به‌عنوان مترادف هم استفاده می‌شود:

• تجهیزات کالیبراسیون
• ابزار کالیبراسیون
• کالیبراتور تجهیزات
• کالیبراتور ابزار
• دستگاه کالیبراسیون
• ابزار کالیبراسیون

گاهی اوقات ابزاری مانند مولتی متر دیجیتال نیز به عنوان کالیبراتور استفاده می‌شود، اما عملکرد آن مشابه است – مقایسه اندازه‌گیری‌های یک ابزار دقیق‌تر با اندازه‌گیری‌های یک ابزار با دقت کمتر. نسبت دقت اندازه‌گیری این تجهیزات معمولاً به اندازه چهار به یک (4:1) است؛ به عبارت دیگر، بهترین شیوه برای کالیبراسیون این است که کالیبراتور حداقل چهار برابر دقیق‌تر از دستگاه تحت آزمون باشد.

چگونه کالیبراسیون انجام می‌شود؟

همان‌طور که گفته شده کالیبراتور برای تأیید این استفاده می‌شود که دستگاه زیر آزمایش (DUT) برای اندازه‌گیری در محدوده‌ای که توسط سازنده آن مشخص شده است عمل می‌کند یا خیر. مراحل کلی استفاده از کالیبراتور به شرح زیر است:

1. با ابزار یک بار اندازه‌گیری انجام دهید.
2. همان اندازه‌گیری را با DUT (Device Under Test) انجام دهید.
3. عدم قطعیت فرآیند اندازه‌گیری را ارزیابی کنید.
4. تفاوت بین اندازه‌گیری‌ها را محاسبه کنید. این کار به شما اندازه خطا در بین کالیبراتور و DUT را می‌دهد.
5. اندازه‌گیری‌ها و نتایج را ثبت کنید.
6. برای تمامی نقاط اندازه‌گیری مورد نیاز در روند کالیبراسیون، این مراحل را ادامه دهید.
7. پس از انجام اندازه‌گیری‌ها و مقایسه آن‌ها، می‌توانید تأیید کنید که خطای DUT کمتر از مشخصات محصول (در محدوده تحمل) است یا خیر. درصورتی‌که نباشد، باید تصمیم بگیرید که آیا DUT می‌تواند تعمیر شود یا تنظیم شود و سپس دوباره کالیبره شود تا تأیید کنید که در محدوده مشخصات عمل می‌کند.

اگر کالیبراتور به عنوان یک منبع (به جای دستگاه اندازه‌گیری) استفاده شود، روند مشابهی خواهد بود، با این تفاوت که شما DUT را به کالیبراتور متصل می‌کنید و مقدار مشخصی (به‌عنوان مثال ۱۰ ولت در مورد یک کالیبراتور الکتریکی یا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد در مورد یک کالیبراتور دما) را از کالیبراتور به DUT ارسال می‌کنید. شما می‌دانید که سیگنال منبع کالیبراتور چقدر دقیق است و به همین دلیل می‌توانید به نحوی که سیگنال روی DUT نمایش داده می‌شود را بررسی کنید و محاسبه کنید که DUT در داخل مشخصات خود قرار دارد یا خیر.

دلایل اهمیت کالیبراسیون

بیایید یک مثال از زندگی روزمره را بررسی کنیم. فرض کنید می‌خواهید یک کیلو گوشت چرخ کرده بخرید. بی‌تردید فکر می‌کنید که در هر جایی که آن را خریداری کنید، از هر سوپرمارکت نزدیک به محل کارتان یا از هر فروشگاه کوچکی نزدیک به خانه، یک کیلو واقعی از گوشت چرخ کرده دریافت خواهید کرد. این به خاطر آن است که شما می‌دانید کسی در هر فروشگاه قبل از بسته‌بندی مواد غذایی آن‌ها را بازرسی کرده و وزن آن‌ها را اندازه‌گیری کرده است.

اما شاید به ذهنتان نرسیده که چگونه می‌دانیم ترازبندی میزان وزن هر مغازه دقیق است؟ دلیل ساده آن این است که این اندازه‌گیری‌ها کالیبره شده‌اند – یعنی هر یک از ترازوها با یک دستگاه اندازه‌گیری وزن دقیق‌تر مقایسه شده‌اند؛ اما بیایید یک قدم دیگر به جلو برویم. چگونه می‌دانیم که میزان دقیق کالیبره‌کننده دستگاه‌های اندازه‌گیری را بررسی کردیم؟ پاسخ این است که آن با یک مرجع دیگر که حتی دقیق‌تر است مقایسه شده است. بازهم آن با یک مرجع دقیق‌تر مقایسه شد و به همین ترتیب تا رسیدن به آخرین تعریف دقت – در این مورد وزن – که کیلوگرم است.

قابلیت ردیابی

فرآیند ردیابی دقت اندازه‌گیری‌ها از پایین‌ترین به بالاترین سطح، قابلیت ردیابی نامیده می‌شود و این فرآیندی است که اندازه‌گیری‌ها را قادر می‌سازد تا به طور یکنواخت در سراسر جهان انجام شوند. درک کیفیت هر مقایسه نیز مهم است که با عدم قطعیت اندازه‌گیری هر مقایسه ارتباط برقرار می‌کند. بدون عدم قطعیت اندازه‌گیری، قابلیت ردیابی اندازه‌گیری وجود ندارد.

اندازه‌گیری‌های یکنواخت بسیار مهم هستند، زیرا همان‌طور که می‌خواهید بدانید که یک کیلو گوشت چرخ کرده دریافت می‌کنید، می‌خواهید به این باور برسید که پیچ و مهره‌هایی که پل‌ها را به هم متصل می‌کنند، ترکیب فلزی صحیح و اندازه درست را دارند، یا قطعات الکترونیکی موجود در تلفن همراه شما به درستی عمل می‌کند. به طور کلی، یکنواختی اندازه‌گیری‌ها، داد و ستد جهانی را ممکن می‌سازد. کالیبره به اطمینان از مقادیر دقیق و یکنواخت کمک می‌کند و به همین دلیل، کالیبراسیون مهم است.

معرفی انواع کالیبراتور

کالیبراتور ها با توجه به پارامترهای مورد اندازه‌گیری، کاربرد و رنج اندازه‌گیری به انواع پرتابل و رومیزی دسته‌بندی می‌گردند. انواع مختلفی از کالیبراتورها برای کاربردهای مختلف موجود هستند. در ادامه نام و توضیح کوتاهی از برخی از انواع کالیبراتور موجود آورده شده است:

1- کالیبراتور فشار

کالیبراتور فشار دستگاهی است که برای اندازه‌گیری و تنظیم فشار در دستگاه‌های دیگر استفاده می‌شود. این دستگاه اغلب در محیط‌های صنعتی، آزمایشگاه‌ها، کارخانه‌های فرآوری و تولید، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و مهندسی پزشکی استفاده می‌شود.

عملکرد اصلی کالیبراتور فشار، تولید فشار دقیق و قابل تنظیم با استفاده از یک منبع فشار ثابت درون دستگاه است. با استفاده از کالیبراتور فشار، می‌توان فشار دقیق و ایده‏آل را در سایر دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار تنظیم و تأیید کرد. همچنین، با استفاده از کالیبراتور فشار، می‌توان تنظیمات دستگاه‌هایی مانند منبع فشار، سنسور فشار و ترانسمیترهای فشار را بررسی و تنظیم کرد.

در کاربردهای پزشکی، کالیبراتور فشار به عنوان یک ابزار تست فشار خون، اندازه‌گیری فشار اکسیژن و CO2 در تجهیزات تنفسی و برای کنترل فشار در تجهیزات پیشرفته پزشکی نیز استفاده می‌شود. با توجه به اهمیت دقت و قابلیت اعتماد در اندازه‌گیری فشار، کاربرد کالیبراتور فشار در بسیاری از صنایع و بخش‌های تجاری ضروری است.

2- کالیبراتور صدا

کالیبراتور صدا یک دستگاه اندازه‌گیری است که برای تنظیم و کالیبره کردن دقیق سنسورهای صوتی و دستگاه‌های اندازه‌گیری صوتی استفاده می‌شود. کاربردهای عمده این دستگاه شامل تنظیم دقیق تجهیزات اندازه‌گیری صوتی، بررسی وضوح صدای دستگاه‌های پخش، بلندگوها و هدفون‌ها، کالیبره کردن میکروفون‌ها و دستگاه‌های رکورد صدا، بررسی صدای محیط داخلی و بیرونی یک فضا برای تنظیم سیستم‌های صوتی و گوشی‌های تلفن همراه، است. به کمک کالیبراتور صدا می‌توان نتایج تستی از مقایسه اندازه‌گیری صوتی مختلف را به دست آورد و دستگاه‌های صوتی را به راحتی و به صورت دقیقی کالیبره کرد.

3- کالیبراتور ولتاژ و جریان

کالیبراتور ولتاژ و جریان یک دستگاه اندازه‌گیری است که برای بررسی دقت و صحت اندازه‌گیری‌های ابزار دقیق استفاده می‌شود. با کالیبره کردن یک ولت‌متر یا آمپر‌متر با استفاده از یک کالیبراتور ولتاژ و جریان، می‌توانید به دقت مطمئن شوید که اندازه‌گیری‌های شما به درستی انجام شده‌اند. از کاربردهای کالیبراتور ولتاژ و جریان می‌توان به شرح زیر اشاره کرد:

• کالیبره کردن ابزار دقیق در صنایع مختلف مانند الکترونیک، برق، خودروسازی و …
• انجام آزمون‌ها و بررسی‌های دوره‌ای روی دستگاه‌های اندازه‌گیری برای اطمینان از صحت داده‌ها
• کالیبره کردن و پایدارسازی دستگاه‌های اندازه‌گیری بعد از تعمیرات و تعویض قطعات
• انتقال مشخصات ولتاژ و جریان در سیستم‌های اندازه‌گیری به دستگاه‌های کنترل و راهبری

به طور کلی، کالیبراتور ولتاژ و جریان به عنوان یک ابزار مهم در کنترل کیفیت، بررسی صحت و دقت اندازه‌گیری‌های ابزار دقیق، تعمیر و نگهداری دستگاه‌های اندازه‌گیری به کار گرفته می‌شود.

4- مولتی کالیبراتور (Multi-Calibrator)

مولتی کالیبراتور، یک وسیله اندازه‌گیری الکترونیکی است که برای کالیبره کردن دستگاه‌های اندازه‌گیری و تنظیم پارامترهای مختلف در آن‌ها، به کار می‌رود. این وسیله‌ی اندازه‌گیری با استفاده از چندین سیگنال از نوع مختلف مثل ولتاژ، جریان، فرکانس و…، می‌تواند در تمامی محدوده‌های دقت دستگاه‌های اندازه‌گیری عمل کند.

مولتی کالیبراتورها در بسیاری از صنایع کاربرد دارند، شامل صنایع الکترونیکی، خودروسازی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، پزشکی و سایر صنایع دقیق. با استفاده از این وسیله، دقت و صحت اندازه‌گیری دستگاه‌های اندازه‌گیری بهینه شده و مشکلاتی مانند اشتباهات دستگاه‌های اندازه‌گیری را رفع می‌کند.

روش استفاده از کالیبراتور

استفاده از کالیبراتور، همراه با پروتکل مشخص، می‌تواند در تضمین دقت و صحت اندازه‌گیری‌ها و همچنین باعث افزایش عمر دستگاه‌های اندازه‌گیری شود. برای استفاده از کالیبراتور به شرح زیر عمل کنید:

1. دستگاه اندازه‌گیری را باز کنید و آن را به کالیبراتور متصل کنید.
2. کالیبراتور را روشن کنید و مقدار مورد نظر برای کالیبراسیون را وارد کنید.
3. دستگاه اندازه‌گیری را با استفاده از پروتکل مشخصی با کالیبراتور هماهنگ کنید.
4. مقدار خروجی دستگاه اندازه‌گیری را با مقدار خروجی کالیبراتور مقایسه کنید و ایجاد تفاوت در دو مقدار از طریق تنظیمات کالیبراسیون برطرف کنید.
5. تنظیمات کالیبراسیون را ثبت کنید و در سیستم جایی قرار دهید تا بتوانید به آن‌ها در آینده دسترسی داشته باشید.

هر چند وقت یک‌بار باید از کالیبراتور استفاده کرد؟

پاسخ این سؤال به ماهیت حجم کاری شما (انواع چیزهایی که کالیبره می‌کنید و تعداد دفعات آن)، استانداردهای کیفیتی که با آن‌ها مطابقت دارید، الزامات شما برای دقت و کاربردهای خاص شما بستگی دارد. اکثر ابزارهایی که کالیبره می‌کنید فواصل کالیبراسیون توصیه شده توسط سازندگانشان را دارند. همچنین ممکن است تصمیم بگیرید که کالیبراسیون‌ها را به صورت منظم انجام دهید، مانند سالانه یا دوسالانه. اگر مرتباً اندازه‌گیری‌های حیاتی انجام می‌دهید، ممکن است بخواهید حتی بیشتر – حتی ماهانه – کالیبره کنید.

نکات مهم برای خرید کالیبراتور مناسب

برای خرید کالیبراتور مناسب، به برخی از نکات زیر توجه کنید:

• نوع کالیبراتور:  برای خرید کالیبراتور مناسب، باید نوع آن را بر اساس نیاز خودتان انتخاب کنید. نوع کالیبراتور به دستگاه و واحد اندازه‌گیری شما بستگی دارد.
• دقت کالیبراتور: باید به دقت کالیبراتور توجه کنید. دقت کالیبراتور باید با دقت دستگاه اندازه‌گیری شما تطبیق داشته باشد تا بتوانید خطای صفر را تضمین کنید.
• استحکام ساخت: برای خرید کالیبراتور مناسب، باید به استحکام ساخت آن توجه کنید. کالیبراتور باید قابلیت تحمل شرایط کاری سخت و شرایط کاری زیاد داشته باشد.
• قابلیت هماهنگی: کالیبراتور باید با واحد اندازه‌گیری شما هماهنگ باشد تا بتوانید دقت اندازه‌گیری را تضمین کنید.
• قیمت: برای خرید کالیبراتور مناسب، باید به قیمت آن توجه کنید. با توجه به نوع، دقت و استحکام ساخت کالیبراتور، باید قیمت آن را بازبینی کنید تا برای شما مناسب باشد.
• برند: انتخاب برند مناسب برای خرید کالیبراتور مهم است. برندهای معتبر معمولاً کالیبراتورهای با کیفیتی ارائه می‌دهند.
• پشتیبانی: برای خرید کالیبراتور مناسب، باید به پشتیبانی آن توجه کنید. مطمئن شوید که شرکت تولیدکننده یا فروشنده قادر به ارائه پشتیبانی و خدمات پس از فروش است.

با توجه به این نکات، می‌توانید کالیبراتور مناسب خود را به راحتی پیدا کنید.