تاريخچه اندازه گيري در جهان

سابقه اندازه گيري به عهد باستان باز مي گردد و مي توان آن را به عنوان يكي از قديمي ترين علوم به حساب آورد .
در اوايل قرن ۱۸ جيمز وات (JAMES WATT) مخترع اسكاتلندي پيشنهاد نمود تا دانشمندان جهان دور هم جمع شده يك سيستم جهاني واحد براي اندازه گيريها به وجود آورند . به دنبال اين پيشنهاد گروهي از دانشمندان فرانسوي براي به وجود آوردن سيستم متريك (METRIC SYS) وارد عمل شدند .

سيستم پايه اي را كه داراي دو استاندارد يكي «متر» براي واحد طول و ديگري «كيلوگرم» براي وزن بوده ، به وجود آوردند . در اين زمان ثانيه (SECOND) را به عنوان استاندارد زمان (TIME) و ترموسانتيگراد را به عنوان استاندارد درجه حرارت مورد استفاده قرار مي دادند .

در سال ۱۸۷۵ ميلادي دانشمندان و متخصصات جهان در پاريس براي امضاء قراردادي به نام پيمان جهاني متريك (INTERNATIONAL METRIC COMVENTION) دور هم گرد آمدند . اين قرارداد زمينه را براي ايجاد يك دفتر بين المللي اوزان و مقياسها در سورز (SEVRES) فرانسه‌ آماده كرد. اين مؤسسه هنوز به عنوان يك منبع و مرجع جهاني استاندارد پابرجاست .

امروزه سازندگان دستگاههاي مدرن آمريكايي ، دقت عمل استانداردهاي اصلي خود را كه براي كاليبراسيون دستگاه هاي اندازه گيري خود به كار مي برند ، به استناد دفتر

استانداردهاي ملي (N.B.S)تعيين مي نمايند .
لازم به يادآوري است دستگاه هاي اندازه گيري و آزمون به دلايل گوناگون از جمله فرسايش ، لقي و ميزان استفاده ، انحرافاتي را نسبت به وضعيت تنظيم شده قبلي نشان مي دهند .

هدف كاليبراسيون اندازه گيري مقدار انحراف مذكور در مقايسه با استانداردهاي سطوح بالاتر و همچنين دستگاه در محدوده «تلرانس» اصلي خود مي باشد .

تعريف اندازه گيري :
اندازه گيري يعني تعيين يك كميت مجهول با استفاده از يك كميت معلوم و يا مجموعه‌اي از عمليات ، با هدف تعيين نمودن تعداد يك كميت .

صحت :
نزديكي نتيجه انداره گيري يك كميت را با ميزان واقعي آن كميت گويند ، اين مقدار به صورت درصدي از ظرفيت كلي دستگاه مي باشد .

رواداري :
حداكثر انحراف يك قطعه ساخته شده از اندازه خاص خودش را گويند .

دقت :
نزديكي ميزان تفاوت نتايج حاصل از چند اندازه گيري متوالي را مشخص مي نمايد . دقت دستگاه دلالت بر صحت دستگاه ندارد .

تكرارپذيري :
نزديكي مقدار خروجيهاي يك دستگاه در شرايطي كه مقدار ورودي به دستگاه ، روش اندازه گيري شخص اندازه گيرنده ، دستگاه اندازه گيري ، محل انجام كار ، شرايط محيطي يكسان باشد .

دامنه و ميزان تغييرات :
حداقل و حداكثر ظرفيت اندازه گيري يك دستگاه را محدوده آن دستگاه گويند .

خطاي ثابت :
خطايي كه به طور ثابت كه در تمام مراحل دامنه اندازه گيري با دستگاه همراه مي باشد كه اين خطا با كاليبره كردن دستگاه برطرف خواهد شد.

خطاي مطلق :
نتيجه اندازه گيري يك دستگاه منهاي مقدار واقعي اندازه برداشت شده را گويند .
تصحيح :
مقدار عددي كه به نتيجه تصحيح نشده يك اندازه گيري افزوده مي شود تا يك خطاي سيستماتيك فرضي را جبران نمايد .

منابع خطاي اندازه گيري :
تمام پارامترهاي مراحل توليد و مشخصات نهايي توليد بايستي به منظور رعايت صحت استاندارد به وسيله Q.C ارزيابي شوند . طراح سيستم اندازه گيري بايستي روشي را اتخاذ نمايد تا ميزان خطا در خروجي دستگاهها كاهش يابد و حداكثر خطاي باقي مانده شناسايي شوند .

خطاهاي ناشي از دستگاه اندازه گيري :
عيوب باطني دستگاه
استفاده غيرصحيح از دستگاه
اثرات بارگذاري دستگاه

خطاهاي ناشي از مشاهده در اندازه گيري :
اين نوع خطا شامل وضعيت هاي مختلف در هنگام خواندن دستگاه نشان دهنده با زواياي مختلف مي باشد .
تجزيه و تحليل اطلاعات اندازه گيري :
– استفاده از روش ميانگين يا عدد مياني (MEAN AND MEDIAN VALUES)
ــــــــــــــــــــــــــــ = ميانگين

استاندارد
بين المللي

استاندارد
اوليه يا ملي

استاندارد ثانويه
(آزمايشگاه)

استاندارد عملي

وسايل و تجهيزات توليد
هرم استانداردهاي كاليبراسيون

وسايل اندازه گيري :
وسايل اندازه گيري بايد داراي خصوصيات مقياس شناسي مورد نياز براي كاربرد موردنظر مانند دقت ، پايداري ، محدوده ، ريزنگري (RESOLUTION) را دارا باشد .

كاربرد برچسبهاي كاليبراسيون
به منظور نشان دادن وضعيت دستگاهها بعد از انجام كاليبراسيون از برچسبهايي استفاده
مي شود . اين برچسبها در اندازه ها و رنگهاي مختلف مي باشد . قطعاتي كه امكان نصب برچسب بر روي آنها نيست با چسباندن باندهاي رنگي كه هر رنگ مشخص كننده تاريخ انقضاي كاليبراسيون در ماه بخصوصي است صورت مي گيرد .
اگر دستگاهي مانند سيستم هاي مورد استفاده در مايعات چرب و شيميائي و يا مواد‌آلي كه ضدچسب است و امكان چسباندن هيچ نوع برچسب يا باند رنگي نباشد از رنگهاي روغني مشخص كننده تاريخ انقضاي كاليبراسيون مي توان استفاده كرد . اين برچسبها عموماً به صورت حروف مقطعه مي باشد كه به شرح زير است :
– عدم نياز به كاليبراسيون
NCR=NO CALIBRATION REQUIRED
– عدم نياز به كاليبراسيون دوره اي
NPCR=NO PERIODIC CALIBRATION REQUIRED
– قبل از استفاده كاليبره شود .
C.B.U=CALIBRETE BEFORE USE
– برچسب اعتباري كاليبراسيون
CALIBRATION VOID IF SEAL BROKEN
اين برچسب به شكل يك نوار مستطيي و يا دايره اي براي كاربرد در موارد مختلف طراحي شده و معمولاً در صورت پارگي برچسب ، كاليبراسيون از اعتبار ساقط است . در مواقع ضرورت مثل تعويض فيوز اطمينان دستگاه ويا جايگزيني باطري هاي فرسوده كه سبب باز شدن دستگاه گرديده بايد به وسيله يك كارت اضافي هشدار دهنده ذكر و به دستگاه آويزان گردد تا احتمال دستكاري دستگاه توسط افراد غيرمجاز از بين برود . در اين كارت بايد تاريخ باز شدن دستگاه‌، دليل باز شدن و عمليات صورت گرفته بر روي دستگاه به وضوح با تأييد و امضاء سرپرست قسمت مربوط ذكر گردد .

نمونه اي از يك برچسب كاليبراسيون
IDENTIFICATION
AUTHORITY
CALIBRATION
SPECIAL

FUNCTION

ACCURACY

DATE CALIBRATED CALIBRATED BY
DATE DUE

نيازمنديهاي آزمايشگاه دستگاه هاي اندازه گيري دقيق
آزمايشگاه مكاني است با خصوصيات ويژه كه مجاز به داشتن استانداردهاي مرجع است و مسئوليت كاليبراسيون ، تأئيد و تعمير و نگهداري وسايل اندازه گيري دقيق را عهده دار مي باشد . در برنامه مترولوژي و كاليبراسيون كه مجموعه اي متشكل از استانداردهاي اندازه گيري ، نيروي انساني متخصص و مجرب ، وسايل سنجش و تجهيزات اندازه گيري دقيق و منابع علمي موردنياز براي يك سيستم جامع از امكانات آزمايشگاهي منطبق با استانداردهاي جهاني است ، آزمايشگاه تجهيزات اندازه گيري دقيق از اركان مهم محسوب مي شود . شرايط محيطي در يك آزمايشگاه اندازه گيري دقيق بيشترين ميزان تأثير را در كيفيت عمليات كاليبراسيون دستگاه ها دارد .
موارد زير شامل شرايط محيطي آزمايشگاه كاليبراسيون محسوب مي شوند :

روشنايي :
مقدار نور موردنياز يك آزمايشگاه بين ۵۰ تا ۱۵۰ فوت شمع است . به طوري كه روي ميز كار ايجاد سايه نكند در شرايطي كه نياز به نور بيشتر براي دستگاه هاي بسيار دقيق باشد مي توان از لامپهاي اضافي استفاده كرد .

دما :
ميزان دما آزمايشگاه بايستي بطور دايم تحت كنترل باشد . دما مورد نياز براي آزمايشگاه الكترونيك و براي بخش مكانيك است .

فشار
مقدار فشار داخل آزمايشگاه بايستي بيشتر از فشار بيرون باشد . اين امر باعث
جلوگيري از ورود گرد و غبار به داخل آزمايشگاه مي شود . CLEAN ROOM بايد فشار مثبت حداقل اينچ آب بيشتر از فشار هواي بيرون داشته باشد .

گرد و غبار
آزمايشگاه از لحاظ عدم وجود ذرات گرد و غبار به كلاسهاي مختلف تقسيم مي شود . اين كلاسها شامل ۳۰۰۰۰۰ ، ۱۰۰۰۰۰ ، ۱۰۰۰۰ ، ۱۰۰۰ و بين ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ است .
هر چه شماره اين كلاسها كمتر شود وجود ذرات گرد و غبار هم به همان نسبت كمتر است و كلاس براي انجام آزمايشات دقيق تر مناسبتر است .

رطوبت :
مقدار رطوبت نسبي آزمايشگاه بين ۳۵ تا ۵۵ درصد است . مقدار رطوبت محل همانند دما بايستي دايماً كنترل شود .

لرزش :
محيط آزمايشگاههاي اندازه گيري دقيق بايد به نحوي طراحي شوند تا حتي الامكان از انواع لرزشهاي احتمالي به دور باشند ، يا لرزشهايي كه سبب كاهش راندمان كار كاليبراسيون مي شوند به نحوي حذف شوند .

صدا :
مقدار صدا بايستي كمتر از باشد .

كنترل امواج مغناطيسي :
اين امواج در اندازه گيري‌هاي ميرايي و فركانس اثر دارد . در آزمايشگاه معمولاً اطاقي تحت عنوان اطاق فاراده يا SHIELDING ROOM براي كنترل امواج مغناطيسي وجود دارد كه از فلز مس ساخته شده است و داراي ميرايي است .

ساير امكانات :
يك محفظه بسته (AIR LOCK) و يك كفش پاك كن برقي با سيستم مكش سرخود بايد در مبادي ورودي آزمايشگاهها نصب گردد . اطراف دربها و پنجره و ديواره هاي متحرك كه امكان نفوذ گر و غبار از آنها وجود دارد بايد كاملاً ايزوله شود تا از نفوذ ذرات خارج به داخل جلوگيري كرد . براي تأمين درجه حرارت كل آزمايشگاهها و اطاقها يك سيستم تهويه مركزي استفاده شود .