خانه / اتوماسیون صنعتی / ابزار دقیق و سنسورینگ / اندازه گیری جریان سیالات در صنعت – بخش ۴

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت – بخش ۴

خطای مطلق اختلاف بین اندازه­ واقعی و اندازه­ حاصل از عمل اندازه­ گیری، خطای مطلق نامیده می­ شود. به بیان دیگر و در حالت کلی اختلاف بین میانگین اندازه­ حاصل در هر یک از اندازه­ گیری ­ها همان خطای مطلق است که در صورت تکرار چند باره آزمایش­ ها، بزرگ ­ترین اختلاف بین اندازه­ گیری­ ها و میانگین خطای مطلق خواهد بود.

خطای نسبی حاصل تقسیم خطای مطلق بر اندازه واقعی (یا میانگین اندازه­ واقعی) خطای نسبی نامیده می شود.

خطای جابجایی صفر در این حالت، در حالی­که هیچ ورودی به دستگاه اندازه­ گیر اعمال نشده است عقربه­ دستگاه چیزی به جز صفر را نشان می دهد (منظور میزان صفر در پهنه­ اندازه­ گیری است). در این حالت الزاماً نباید گستره­ اندازه­ گیری از حالت تنظیم خارج شده باشد و اغلب با یک تنظیم صفر دستگاه، کالیبراسیون برقرار خواهد شد.

خطای گستره­ اندازه­ گیری منظور از این خطا این است که وقتی دستگاه را در طول گستره­ اندازه­ گیری به قصد کالیبراسیون آزمایش می­ کنیم، مقادیر به دست آمده نسبت به مرجع، دارای تفاوت ­های معنی­ داری خواهد بود. در این حالت الزاماً با تنظیم صفر به نتیجه­ مطلوب نخواهیم رسید و باید مطابق با توصیه­ های سازنده عمل کالیبراسیون انجام شود.

نکته تمام حالت­ های نام­برده شده­ خطا، می­ توانند به صورت خطی ظاهر شوند و یا رفتار غیرخطی از خود نشان دهند. در تمام حالات رعایت دستورالعمل­ های سازنده در تنظیم دستگاه یا دست­یابی به رقم صحیح اندازه گیری الزامی است.

حساسیت – نسبت تغییرات پاسخ دستگاه اندازه­ گیری به تغییرات متناظر در عامل تحریک (مقدار اندازه­ گیری شده) حساسیت[۱] نامیده می شود. به عبارتی، حساسیت عبارت است از نسبت تغییر مکان خطی عقربه سنجش دستگاه اندازه­ گیری به تغییر در متغیر اندازه ­گیری شده.

قابلیت اعتماد این ویژگی دارای دامنه  کاربرد وسیع بوده و صرفاً در اندازه­ گیری و یا سامانه ­های کنترل کاربرد ندارد. به بیان اول، منظور از قابلیت اعتماد[۲]، ذکر این احتمال است که یک دستگاه و یا یک سامانه بتواند در یک دوره زمانی مشخص، یک عملیاتی را به دفعات و به طور پایدار و مطمئن انجام دهد. در بیان دیگر (که بیشتر در علم اندازه­ گیری مطرح می شود) منظور از قابلیت اعتماد، نزدیکی توافقی[۳] بین دو رقم خوانده شده در دو اندازه ­گیری پی در پی است. ذکر این موضوع ضروری است که در بیان اول منظور همان درجه­ اعتبار[۴] است که معمولاً با قابلیت اعتماد (بیان دوم) یکسان تلقی می ­شود.

Rangeability طبق تعریف، قابلیت کارکرد سامانه یا دستگاه در اجزای کوچک ­تر از گستره­ نامی خودش با حفظ دقت و درستی آن، Rangeability نامیده می ­شود. در بعضی از دستگاه­ های اندازه­ گیری (به ویژه در اندازه­ گیری جریان سیالات) گاهی نیاز است دستگاهی را در گستره ­های متفاوت به­ کار ببریم. این فاکتور به صورت نسبت بیان می­ شود، مثلاً: ۱ به ۳، زمانی که گفته شود Rangeability دستگاهی ۱ به ۳ است، یعنی این­که، چنان­چه دامنه­ اندازه ­گیری دستگاه را به ۳/۱ کاهش دهیم یا تا ۳ برابر افزایش دهیم، هنوز همان درستی از دستگاه قابل حصول خواهد بود.

خاصیت خطی به­ طور معمول در داده برگ[۵] دستگاه اندازه­ گیری (جریان)، رقم ۵/۰% یا ۱% به عنوان ویژگی خطی[۶] آن دستگاه ذکر می­ گردد. این رقم بیان­گر این است که تقسیمات مربوط به پاسخ دستگاه اندازه­ گیری (روی دامنه) محدود می­ شود به نیم و یا یک درصد از ارتباط مطلوب بین تغییرات جریان سیال و خروجی دستگاه. در این­جا خصوصیت خطی بودن همان مقدار میانگین خروجی (GA) نسبت به کل دامنه­ اندازه­ گیری (Rt) تعریف می­ شود که این پارامتر می­ تواند دارای دامنه مثبت یا منفی و بر حسب درصد باشد (مثلاً ±۱%). چنا­ن­چه در یک اندازه­ گیری دامنه­ سنجش را تغییر دهیم، خروجی دستگاه نیز در دامنه­ عملکرد دستگاه تعریف و نمایش داده خواهد شد. از جانب دیگر در اندازه­ گیری­ ها و هم­چنین انتخاب دستگاه اندازه­ گیری، به گونه­ ای عمل می­ شود که دامنه­ تغییرات اندازه­ ده (عنصر تحت اندازه­ گیری) کم­تر از دامنه­ اندازه­ گیری دستگاه باشد (معمولاً در حدود ۷۵% دامنه دستگاه). نسبت مجاز حداکثر به حداقل دامنه­ دستگاه Turndown نامیده شده و هر چه این مقدار در یک دستگاه بالاتر باشد، این میزان به منزله­ یک شاخص مطلوب شناخته می­ شود.

عدم قطعیت[۷] در یک تجربه­ آزمایشگاهی یا در یک اندازه­ گیری معمولی در صنعت، اگر می­ دانستیم خطای اندازه­ گیری چیست و از کجا ناشی می­ شود قطعاً می­ توانستیم آن را حذف کنیم! یعنی، نتیجه­ آزمایش و اندازه­ گیری هرچه باشد دارای یک بخش ناشناخته­ خطایی هم هست که قابل حذف نیست ضمن این­که نمی­ دانیم که این خطا ناشی از چیست. این مقدار را عدم قطعیت می­ نامیم. پس، عدم قطعیت شامل خطاهایی می­ شود که قابل حذف نیستند و به نوعی دقت اندازه­ گیری را زیر سؤال می­ برد. اما به روش ­های آماری می­ توان تا حدودی با نقش مخرب عدم قطعیت مقابله کرد. برای حذف کامل عدم قطعیت باید ابتدا منبع تولید آن را شناخت، سپس باید میزان عدم قطعیت از هر منبع را ارزیابی کرد. با این دو اقدام می ­توان یک تصویر کلی از نقش عدم قطعیت در یک اندازه­ گیری خاص به دست آورد.

به ­طور کلی می ­شود مدعی شد که عدم قطعیت در تمام اندازه­ گیری ­ها حضور دارد. عدم قطعیت می تواند ناشی از ابزار اندازه گیری، کمیت مورد اندازه ­گیری، شرایط محیطی (مانند دما، فشار، رطوبت)، شخص آزمایش­گر، عوامل ناشی از محاسبات و هر عامل ناشناخته­ دیگری به وقوع بپیوندد. این­گونه عدم قطعیت ­ها را می ­توان از طریق تجزیه و تحلیل آماری مجموعه­ ای از اندازه­ گیری­ ها شناسایی و به حداقل رساند. به این منظور نگه­داری سوابق و نتایج اندازه گیری اولین گام در جهت تحلیل آماری می ­باشد. با این عمل، یکی از عواملی که مشخص می ­شود تصادفی بودن و یا نظام­ مند بودن عنصر عدم قطعیت در اندازه ­گیری است.

مثالی از عدم قطعیت: اگر بخواهیم طول یک شیء را با اندازه­ ۵/۰±۵۰ سانتی­ متر بسنجیم و چنان­چه عمل سنجش را یک­صد بار تکرار کنیم، ممکن است نتایج مختلفی را به ­دست آوریم. فرض کنید ۹۵ بار از دفعات اندازه ­گیری در محدوده رواداری ۵/۰±۵۰ سانتی­ متر باشد و ۵ مرتبه خارج از رواداری[۸] فوق باشد، آن­گاه گوییم در عمل اندازه ­گیری فوق ۹۵% قطعیت و ۵% عدم قطعیت وجود دارد.

طبق تعریف: منظور از عدم قطعیت، پراکندگی نتایج به­ دست آمده در تکرار اندازه­ گیری نسبت به مرجع می ­باشد.

واسنجی واسنجی، عبارت است از مقایسه­ صحت عمل­کرد وسیله اندازه گیری با معیارهایی جهت حصول اطمینان از شرایط کارکرد وسیله­ مورد نظر، پس واسنجی دستگاه می­ تواند با:

  • مقایسه­ یک وسیله با یک استاندارد (مانند میزان­ های موجود در موزه ها)،
  • مقایسه یک وسیله با یک مرجع استاندارد آزمایشگاهی و یا
  • مقایسه یک وسیله­ کاری به­ روش سنجش با یک معیار یک­ دهی و دقیق ­تر از خودش (مثلاً مقایسه دستگاهی با دقت ۱/۰ با مرجع با دقت ۰۱/۰) انجام پذیرد.

اما چرا به واسنجی دستگاه خود نیاز داریم؟

در اندازه ­گیری به واسنجی دستگاه اندازه­ گیری نیاز داریم، چون:

  • بدون واسنجی نمی توان اندازه­ گیری کرد.
  • بدون اندازه­ گیری نمی­ توان کنترل، آزمون و تحقیقات کرد.
  • بدون آزمون و تحقیقات نمی­ توان در عرصه­ علم و فناوری پیشرفت کرد.

به نظر شما، «بعد از واسنجی یک دستگاه نوبت بعدی واسنجی چگونه و براساس چه معیاری انجام می ­شود؟ «در پاسخ، بیان می ­شود که دو معیار اصلی و متقابل هنگام تصمیم­ گیری در مورد تعیین زمان واسنجی مجدد هر ابزار اندازه­ گیری باید مورد توجه کاربر قرار گرفته و متوازن گردند:

  1. در نظر داشتن خطر خارج شدن از رواداری خطاهای ابزار اندازه­ گیری هنگام استفاده، به­ طوری ­که باید این خطر تا حد ممکن به حداقل رسانده شود.
  2. باید به گونه­ ای عمل شود که هزینه­ های واسنجی سالانه در سطح حداقل نگه داشته شود، ضمن این­که از دقت و صحت دستگاه کاسته نشود (بهینه سازی واسنجی).

به این منظور، استانداردها و یا روش ­های مدون و مستدلی باید به کار گرفته شود. چند روش در سند بین المللی «سازمان اندازه شناسی قانونی» OIML D 10[9] ارایه شده است که قابل مراجعه و استناد هستند. توجه به این نکته حایز اهمیت است که دوره­ بعدی واسنجی ابزار اندازه ­گیری به عنوان یک پیشنهاد برای تعیین اولیه­ دوره­ واسنجی می ­تواند توسط آزمایشگاه واسنجی انجام شود.

از دیگر سوی، عوامل زیادی وجود دارد که بر طول فواصل زمانی واسنجی تجهیزات تأثیرگذار است. از جمله این عوامل، می­توان اشاره ­ای داشت به نوع وسیله­ اندازه­ گیری، جنس مواد به کار برده شده در ساخت دستگاه، توصیه های سازنده، میزان و نحوه­ استفاده از آن، شرایط محیطی، درستی مورد نظر اندازه ­گیری­ ها و ….

تنها کسی که از این پارامترها اطلاعات کاملی در دست دارد، کاربر یا استفاده کننده تجهیزات فوق است. پس در نهایت، تعیین فواصل زمانی واسنجی تجهیزات اندازه­گیری می ­تواند توسط کاربر تجهیزات تأیید نهایی شود. دوره ­های زمانی پیشنهادی از طرف آزمایشگاه ­های واسنجی تنها برای کمک به کاربر در تعیین فاصله­ زمانی مذکور بوده و انجام آن همیشه ضروری نمی ­باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر می­ توانید به سند شماره ۱۰ سازمان اندازه ­شناسی قانونی OIML 10 مراجعه فرمایید.

صحت ­سنج – برای تنظیم و واسنجی دستگاه­ های اندازه­ گیری جریان سیالات که به قصد فروش استفاده می ­شوند، از روش و دستگاه خاصی استفاده می­ شود که به آن صحت­ سنج[۱۰] گفته می­ شود. تفاوت عمده ­ای که صحت سنج با دیگر دستگاه­ های واسنجی دارد در دقت و درستی آن و همچنین ایجاد شرایط شبیه سازی [۱۱] و محیط فیزیکی متناسب برای به ­وجود آوردن شرایط واقعی عبور سیال هنگامِ آزمایش دستگاه می­ باشد. در این نوشتار، در مورد صحت­ سنجی دستگاه­ های اندازه­ گیری جریان سیالات به قصد فروش به­ طور مفصل و در یک فصل جداگانه بحث خواهد شد.

 

[1] . Sensitivity

[2] . Reliability

[3] . Consistency

[4] . Validity

[5] . Data Sheet

[6] . Linearity

[7] . Uncertainty

[8] . Tolerance

[9] . Guidelines for the Determination of Recalibration Intervals of Measuring Equipments

[10] . Meter Prover

[11] . Simulation

 

 بخش یک تا سه این مقاله را از لینک زیر ببینید

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۱

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۲

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۳

 

درباره مدیر سایت

بررسی بیشتر

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش 1 , اندازه گیری , دیاگرام بلوکی کنترل کننده مدار بسته , دستگاه های اندازه گیری کیفیت

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۱

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت بخش ۱ سوتیتر: یکی از مهم ترین کمیت هایی …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *