Mitä on kalibrointi? Kalibroinnin määritelmä

Mitä on kalibrointi? Mitä metrologinen kalibrointi tarkoittaa?

Tarkastellaanpa ensin peruskysymystä – mitä on kalibrointi?

Kalibrointi-termiä voidaan käyttää (ja väärinkäyttää) monessa yhteydessä, mutta mittausteknologian maailmassa puhutaan metrologisesta kalibroinnista.

Virallisesti kalibroinnilla tarkoitetaan kalibroitavan mittauslaitteen dokumentoitua vertaamista jäljitettävään referenssilaitteeseen.

Referenssistandardia voidaan niin ikään kutsua ”kalibraattoriksi”, ja referenssi on tietenkin aina tarkempi kuin kalibroitava laite. Myös itse referenssilaite on kalibroitava jäljitettävästi, mutta siitä kerromme lisää myöhemmin.

Joidenkin suureiden kohdalla referenssinä ei aina käytetä laitetta, vaan esimerkiksi massaa, mekaanista osaa, fysikaalista referenssiä, referenssinestettä tai -kaasua.

Edellä esitetty virallinen määritelmä on peräisin kansainväliseltä paino- ja mittatoimistolta, BIPM (Bureau International des Poids et Mesures).

Kaikki perustuu mittaukseen

Monet itsestäänselvyyksinä pitämämme arkipäiväiset asiat, kuten ruokaostosten tekeminen, auton tankkaaminen, kodinkoneiden käyttäminen tai lääkkeiden ottaminen, perustuvat mittaamiseen.

Mittauksilla varmistetaan elintarvikkeiden, polttoaineen ja energian oikeat määrät samoin kuin lääkkeiden turvallisuus. Ne ovat välttämättömiä yhteiskunnan toimivuuden kannalta ja luovat perustan turvallisemmalle ja kestävämmälle yritystoiminnalle.

Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI-järjestelmä)

Kansainvälinen yksikköjärjestelmä eli SI-järjestelmä määrittelee mittaustieteen perusyksiköt. SI-järjestelmään kuuluu seitsemän perusyksikköä (metri, kilogramma, sekunti, ampeeri, kelvin, mooli ja kandela) ja 22 johdettua yksikköä. Perusyksiköt on johdettu luonnonvakioista.

Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto BIPM ylläpitää SI-järjestelmää. Lisätietoja löytyy BIPM:n verkkosivustolta.

Vaakojen kalibrointi - Beamex CMX kalibrointiohjelmisto

Kalibrointi on avainasemassa

Kalibrointi on avainasemassa, kun halutaan varmistaa tarkat mittaukset sekä parantaa tehokkuutta, vaatimustenmukaisuutta ja turvallisuutta minimoiden samalla päästöt, jätteet ja riskit.

Beamex edistää älykkäämpää liiketoimintaa auttamalla varmistamaan mittausdatan luotettavuuden ja vähentämään mittausvirheitä. Näin tuemme kestävää kasvua ja autamme luomaan turvallisemman ja vakaamman maailman.

Virittäminen

Jos vertaat kalibroitavan laitteen ja referenssilaitteen mittaustuloksia keskenään, saatat havaita niissä pieniä eroja. On itsestään selvää, että haluat säätää testattavan laitteen niin, että se mittaa tarkasti. Tätä prosessia kutsutaan usein virittämiseksi tai säätämiseksi.

Virallisesti kalibrointi ja virittäminen ovat kaksi erillistä prosessia. Arkikielessä kalibroinnilla voidaan kuitenkin tarkoittaa myös virittämistä. Mutta kuten edellä mainittiin, virittäminen on useimpien virallisten lähteiden mukaan erillinen prosessi.

Kalibroinnin terminologia

Kalibroinnin terminologiaa koskien katso kalibrointisanastomme tai kalibrointisanakirjamme.

Kalibrointisanakirja [ENG]

Miksi kalibrointi suoritetaan?

Prosessiteollisuudessa kalibrointiin voi olla monia eri syitä, kuten esimerkiksi:

Mittaustarkkuuden heikkeneminen ajan myötä
Säännösten noudattaminen edellyttää säännöllistä kalibrointia
Laatujärjestelmät vaativat kalibrointia
Maksu- ja rahaliikenne ovat mittaustarkkuudesta riippuvaisia
Valmistettujen tuotteiden laatu
Asiakkaiden ja työntekijöiden turvallisuus
Ympäristötekijät
Monet muut syyt

Lue lisää siitä, miksi kalibrointi suoritetaan, alla olevasta blogikirjoituksesta ja aiheeseen liittyvästä julkaisusta: Miksi pitää kalibroida?

Kuinka usein tulee kalibroida?

Tähän kysymykseen ei ole yhtä oikeaa vastausta, sillä sopiva kalibrointiväli riippuu monista eri tekijöistä. Kalibrointiväliä määritettäessä kannattaa ottaa huomioon esimerkiksi seuraavat asiat:

Toteutettavan mittauksen kriittisyys
Valmistajan suositus
Instrumentin vakaushistoria
Sääntelyvaatimukset ja laatujärjestelmät
Epäonnistuneen kalibroinnin seuraukset ja kustannukset
Muut näkökohdat

Lue kattava tietopakettimme siitä, kuinka usein instrumentit tulee kalibroida, blogitekstistä: Kuinka usein instrumentit tulee kalibroida?

Mitä jäljitettävyys tarkoittaa?

Kuten edellä mainittiin, kalibroinnissa käytetyn referenssistandardin tulee olla jäljitettävissä. Jäljitettävyys tarkoittaa sitä, että myös referenssistandardi on täytynyt kalibroida käyttämällä vielä korkeamman tason standardia. Jäljitettävyyden tulee muodostaa katkeamaton kalibrointiketju, jossa korkeimman tason kalibrointi suoritetaan aina kansallisessa kalibrointikeskuksessa tai vastaavassa.

Esimerkiksi sellaisessa tilanteessa, jossa mittausinstrumentti kalibroidaan kannettavalla prosessikalibraattorilla, on tämä kalibraattori täytynyt ensin kalibroida vielä tarkemman referenssikalibraattorin avulla. Referenssikalibraattori puolestaan on täytynyt kalibroida vielä korkeamman tason standardilla tai lähettää akkreditoituun tai kansalliseen kalibrointikeskukseen kalibroitavaksi.

Kansalliset kalibrointikeskukset varmistavat kansainvälisten kalibrointilaboratorioiden tai kansainvälisten vertailujen avulla, että kyseisen maan jäljitettävyys on oikealla tasolla.

Jos jäljitettävyysketju katkeaa, kaikki ketjun alemmalla tasolla saadut mittaustulokset ovat epäluotettavia.

Lue alla olevasta blogikirjoituksesta lisää metrologisesta jäljitettävyydestä: Metrologinen jäljitettävyys kalibroinnissa – oletko jäljitettävissä?

Kalibroinnin epävarmuus, mittausepävarmuus

Kun kalibroit instrumenttisi korkeamman tason laitteella, prosessiin liittyy aina jonkin verran epävarmuutta. Epävarmuus tarkoittaa tietynlaista ”heittoa” kalibrointituloksissa kertoen siitä, kuinka hyvin kalibrointi on onnistunut. Epävarmuus voi johtua monista eri tekijöistä, kuten testattavasta laitteesta, referenssistandardista, kalibrointimenetelmästä tai ympäristöolosuhteista.

Pahimmassa tapauksessa, jos kalibrointiprosessin epävarmuus on suurempi kuin itse kalibroitavan laitteen tarkkuus tai toleranssi, kalibroinnista ei ole lainkaan hyötyä.

Kalibroinnin kokonaisepävarmuuden on määrä olla riittävän alhainen kalibroitavan laitteen toleranssirajaan verrattuna. Kalibrointitodistukseen tulee aina merkitä tiedot kalibroinnin kokonaisepävarmuudesta.

Lue lisää kalibroinnin epävarmuudesta oheisesta blogikirjoituksesta: Johdatus kalibroinnin epävarmuuden perusteisiin.

Mitä TAR ja TUR tarkoittavat?

TAR (Test Accuracy Ratio) ja TUR (Test Uncertainty Ratio) ovat kalibroinnin yhteydessä käytettyjä laskentamenetelmiä, jotka kuvaavat testattavan laitteen ja käytetyn referenssistandardin välistä eroa. TAR-suhde tarkoittaa testattavan laitteen tarkkuutta ja TUR-suhde puolestaan epävarmuutta referenssistandardiin verrattuna.

Kalibroinnissa käytetään yleisesti TAR-suhdetta 4:1, mikä tarkoittaa, että referenssistandardi on 4 kertaa tarkempi kuin testattava laite. Referenssistandardin tarkkuusvaatimuksen tulee siis olla 4 kertaa parempi (tai pienempi) kuin testattavan laitteen.

Tietyn TAR/TUR-suhteen (esim. 4:1) on määrä varmistaa, että referenssistandardi on tarkoitukseen riittävä.

On hyvä muistaa, että esimerkiksi TAR ottaa huomioon vain instrumenttien tarkkuusvaatimukset, eikä sisällä kaikkia kalibrointiprosessin epävarmuuskomponentteja. Kalibrointityypistä riippuen nämä epävarmuuskomponentit voivat joskus olla suurempia kuin tarkkuusvaatimukset.

On suositeltavaa laskea aina kalibroinnin kokonaisepävarmuus.

Lue lisää kalibroinnin epävarmuudesta seuraavasta blogikirjoituksesta: Johdatus kalibroinnin epävarmuuden perusteisiin.

Mitä toleranssiraja, sen ylittäminen ja hyväksytty/hylätty kalibrointi tarkoittavat?

Useimmiten instrumenttia kalibroitaessa kalibroinnille on ennalta määritetty toleranssiraja (hyväksymisraja), joka tarkoittaa kalibroinnin suurinta sallittua virhettä. Jos virhe (testattavan laitteen ja referenssin välinen ero) missä tahansa kalibroidussa pisteessä ylittää toleranssirajan, kalibrointi on ”hylätty”.

Kalibroinnin epäonnistuessa on suoritettava korjaavia toimenpiteitä, kunnes kalibrointi on hyväksytty. Tällöin joudut yleensä säätämään testattavaa laitetta, kunnes se on riittävän tarkka.

Lisätietoa kalibroinnin toleranssista löytyy alla olevasta blogikirjoituksesta: Toleranssin ylittyminen kalibroitaessa: Mitä se tarkoittaa ja miten se korjataan?

Mitä As Found ja As Left tarkoittavat kalibroinnissa?

Kalibroinnissa käytetään yleisesti termejä ”As Found” ja ”As Left”.

”As Found” ilmaisee ensimmäisen kalibroinnin tuloksen eli sen, millaisena ”löysit” instrumentin. Jos havaitset tuloksessa virheitä, säädät instrumentin ja suoritat kalibroinnin uudelleen, niin saat ”As left” -tuloksen eli sen, millaisena ”luovutit” instrumentin.

Kalibrointiprosessin vaiheet ovat siis lyhyesti: Suorita ”As Found” -kalibrointi – Tee tarvittavat säädöt – Suorita ”As Left” -kalibrointi.

Mitä As Found ja As Left tarkoittavat kalibroinnissa?

Mikä on kalibrointitodistus?

Kalibroinnin yhteydessä puhutaan usein myös dokumentoinnista. Dokumentointi tarkoittaa kalibroinnin vertailutulosten kirjaamista asiakirjaan, jota tavallisesti kutsutaan kalibrointitodistukseksi.

Kalibrointitodistus sisältää vertailun tulokset ja muuta tärkeää tietoa kalibroinnista, kuten käytetyt laitteet, ympäristöolosuhteet, allekirjoittajat, kalibrointipäivämäärän, todistuksen numeron, kalibroinnin epävarmuuden jne.

Mikä on akkreditoitu kalibrointilaboratorio?

Kalibrointilaboratorion akkreditointi on kolmannen osapuolen myöntämä tunnustus laboratorion pätevyydestä. Akkreditointi suoritetaan maailmanlaajuisesti yhtenäisten periaatteiden mukaisesti, ja yleisimmin kalibrointilaboratorion akkreditointi perustuu kansainväliseen ISO/IEC 17025 -standardiin.

Useimmat kansalliset akkreditointielimet ovat ILAC (International Laboratory Accreditation Cooperation) ja MRA (Mutual Recognition Arrangement) -sopimuksen jäseniä. Yli 100 allekirjoittajatahoa on allekirjoittanut ILAC:n vastavuoroista tunnustamista koskevan sopimuksen (ILAC MRA).

Pietarsaaren pääkonttorissa sijaitseva Beamex Oy:n kalibrointilaboratorio on ollut akkreditoitu vuodesta 1993 lähtien.

Digitaalinen kalibrointidatavirta

Ennen muinoin kalibrointi suoritettiin käyttämällä kalibrointireferenssiä ja kirjaamalla tulokset käsin paperille.

Nykyaikaisissa sähköisissä ja digitaalisissa järjestelmissä kaikki tapahtuu paperittomasti. Suunnittelu voidaan tehdä kunnossapidon hallintajärjestelmässä, josta työmääräykset lähetetään sähköisesti kalibroinninhallintaohjelmistoon, josta ne voidaan puolestaan sähköisesti siirtää kannettaviin dokumentoiviin kalibraattoreihin. Kun työssä käytetään dokumentoivia kalibraattoreita, tulokset tallentuvat automaattisesti muistiin ja kalibroinnin suorittamisen jälkeen ne voidaan ladata kalibraattorista kalibroinninhallintaohjelmistoon. Lopuksi kalibrointiohjelmisto lähettää kunnossapidon hallintajärjestelmään kuittauksen työn valmistumisesta.

Älykäs data-analyysi

Data on arvokkain omaisuutesi. Optimaalinen kalibrointiratkaisu kerää dataa mittauskohteesta digitaalisesti ja varmistaa turvallisen datavirran laitteiden ja järjestelmien välillä.

Jäljitettävien ja luotettavien kalibrointitietojen täysin digitaalinen datavirta koko yrityksesi sisällä parantaa tehokkuutta, lisää turvallisuutta ja varmistaa vaatimustenmukaisuuden.

Voit käyttää korkealaatuista dataa toimintasi jatkuvaan parantamiseen.

Analysoi trendejä, optimoi huoltotoimenpiteet, paranna jäljitettävyyttä, mukaudu muutoksiin ja varmista vaatimustenmukaisuus. Datapohjainen päätöksenteko auttaa koko tiimiäsi työskentelemään älykkäämmin.

Johtopäätökset

Kalibrointi on testattavan laitteen mittaustuloksen dokumentoitua vertaamista jäljitettävään referenssistandardiin. Kalibrointi on tärkeää mittausten luotettavuuden varmistamiseksi. Mittausten on oltava luotettavia monista syistä, kuten esimerkiksi turvallisuuden ja laadun varmistamiseksi. Parhaan tuloksen ja luotettavuuden saavuttamiseksi kalibroinnin epävarmuuden on oltava riittävän alhainen tai on käytettävä kalibraattoria, jonka tarkkuusvaatimukset ovat monin kerroin suurempia kuin testattavan laitteen. Kalibrointitoleranssit ja kalibrointiväli puolestaan riippuvat monista eri tekijöistä, kuten esimerkiksi instrumentin kriittisyydestä.