Skip to content

Kalibrering - Behov och krav

Jag sitter på semesterbalkongen på Kreta, tittar på mina termometrar och tänker på de funderingar som mina kunder har om kalibrering av sina givare och instrument.

All kalibrering handlar om spårbarhet. Det innebär att man testar sitt objekt mot något instrument (normal) som är bättre. Man brukar beskriva det som en pyramid där alla instrument är kalibrerade mot något som är bättre. Botten av pyramiden är givarna i verksamheten och toppen är nationella laboratorium t.ex. RISE i Sverige.
Som tumregel brukar man säga att den normal man använder ska vara minst 3 gånger och gärna 5 gånger bättre än objektet.

Men gör man det enkelt för sig bör man se upp med vad som kan vara slumpmässiga eller systematiska fel. Min gamla termometer verkar stämma rätt bra med Appen och väderrapporten, men det är lätt att luras av att det man litat på och haft länge är det rätta. Den nya termometern kostade 2 Euro på stormarknaden. Om jag tittat på alla termometrarna på hyllan och sett att just denna avvek så kan jag vara rätt säker på att den är ett måndagsexemplar (slumpmässigt fel).
Men om alla termometrarna på hyllan visar samma temperatur men vi konstaterar att de visar fel, så är det något galet med tillverkarens referens (systematiskt fel). Men som sagt, jag kan inte vara säker förrän jag kollat dem mot en spårbart kalibrerad termometer.

Den första frågan man ska ställa sig är vilket behov man själv har att kalibrera och vika krav som omgivningen ställer på dig. Termometrarna på bilden visar väldigt olika. Men det är helt upp till mig vad jag tycker är okey. Ingen ställer några krav på mig. Egentligen duger Appen i mobilen fast jag inte vet den exakta mätplatsen.

Men de flesta av Er lever i verkligheten med på krav att ni ska kalibrera.
Kraven kan komma från myndigheter t.ex. FDA i USA för läkemedelsbolag eller från slutkunder som utför tillsyn hos sina leverantörer.

Det kan även vara interna krav för att uppnå en viss kvalité på sina produkter. Då bör man se till att man arbetar tätt tillsammans med kvalitetsavdelning, produktion och underhåll för att bestämma kraven. Jag har sett många exempel där man utgått ifrån instrumentleverantörens specifikationer istället för sitt eget behov när man väljer nivå på kalibrering. Det slutar med onödigt stora investeringar och merkostnader i verksamheten.

Vi talade tidigare om att normalen helst ska vara 3-5 gånger bättre än objekten. Kostnaden för instrument till kalibrering stiger exponentionellt med noggrannheten och ställer man för höga krav blir det i slutänden omöjligt att hålla nivåskillnaden mellan normal och objekt.

Kalibrering - Spårbarhet och ackreditering

All kalibrering ska som som vi talade om i förra inlägget vara spårbar, men ofta är kravet också att det instrument du använder ska vara kalibrerat på ett laboratorium som är ackrediterat enligt den internationella standarden I**SO17025. Laboratorierna kan vara ackrediterade av ackrediteringsorgan i olika länder. SWEDAC (Sverige), UKAS (England), PTB (Tyskland), LNE (Frankrike) eller NVLAP (USA) m.fl.

International Laboratory Accreditation Cooperation, ILAC är en paraplyorganisation för de olika världsdelarnas organisationer. En bilateral överenskommelse gör att det inte skall spela någon roll i vilket land man anlitar ett labb att utföra ISO17025 kalibrering. Men som allt annat här i världen så är man i händerna på den som ställer kraven.

Min erfarenhet är det kan vara både billigare och kortare ledtid att anlita lab i andra Europeiska länder beroende av vilken storhet man vill kalibrera. Addsitu kan hjälpa dig med vägledning och förmedla kalibrering.

Hur ska man kalibrera

I mindre organisationer är det ofta rätt okomplicerat. Men i större organisationer är det ofta kvalitetsavdelningen som utgår från de standarder som finns och skapar rutiner för kalibrering.
Men de standarder som finns är generella och om man skriver rutiner för t.ex. temperatur, så behöver man kanske ha andra rutiner för tryck, flöde etc.

Om man gör en rutin för tryck baserad på OIML (Organisation Internationale de Métrologie Légale) oiml.org så är det ganska enkelt att följa deras rekommendationer med antal kalibreringspunkter och repetitioner av kalibreringscykeln. Tryckkalibratorer idag har ofta automatik och det går fort att stega tryck upp och ned. Temperaturgivare har oftast ett brett mätomfång, betydligt större än det område man vill mäta inom och man brukar kalibrera med färre kalibreringspunkter. Kalibreringsbad tar lång tid att justera temperaturen i och på större industrier använder man ofta flera bad som står på olika temperatur konstant och flyttar givarna emellan dessa. Om man ska kalibrera givaren med en värmekälla är torrblock att föredra. De nya modellerna är både snabba och noggranna och klarar även valideringsjobb om man använder dem på rätt sätt.
För en flödesmätare skulle kalibrering av en mätare kunna ta en hel dag om man använde samma rutin som en tryckmätare. Även för tryck brukar man göra en del begränsningar för att göra det hanterbart.

Det är bra att involvera folk från underhåll och produktion när man utformar rutinerna.

Ofta frågar laboratorierna om hur man vill ha kalibreringen utförd. Antal kalibreringspunkter och kanske vilka punkter. En väg kan vara att följa tillverkarens rekommendationer eller hänvisa till certifikatet som följde med när man köpte mätaren. Men tyvärr är inte alltid tillverkarens kalibrering så bra eller ens tillräcklig. Det bästa är naturligtvis att själv vara påläst och se till att man har personal som är utbildad. Och det finns bra kurser hos olika laboratorier. Man kan även rådgöra med labbet som ska utföra den enskilda kalibreringen.

Kalibrera själv eller externt

Det första man bör göra är att inventera sitt kalibreringsbehov. Det är flera faktorer som avgör om man ska kalibrera själv eller externt.

Börja med att göra en lista på alla dina givare och instrument. På varje objekt bör du ha med mätområdet den ska mäta inom, objektets onoggrannheten och kalibreringsintervall (hur ofta det skall kalibreras).

Sortera objekten efter mätområde så att du ser hur många objekt det finns med likartat område.
Om man sedan undersöker vad en utrustning kostar med den noggrannhet som krävs och jämför med kostnaden för kalibrering hos ett extern laboratorium, så är det lätt att se hur lång tid det tar att räkna hem en investering t.ex. om du har en mängd objekt att kalibrera mellan 1 och 20 bar, några få objekt för låga tryck och ett enstaka för högt tryck, så kan du köpa en tryckkalibrator till objekten mellan 1 och 20 bar och skicka iväg de andra externt.

En annan faktor är tillgänglighet av objektet. Går mätaren i huvudet taget att demontera eller måste den kalibreras på plats och hur kritisk är mätpunkten. Kan jag vara utan mätaren ett par veckor, eller måste jag köpa in fler mätare som back up.

En stor fördel med att ha egen utrustning för kalibrering är att du dessutom kan göra extra kontroller och felsökningar om du misstänker fel i mätkedjan. Du undviker också risker med tillgänglighet hos laboratorier. De tänker ju i samma banor, och många vill ha kalibrering utförd under ledighet och semestrar. Och då är laboratorierna ofta överhopade med jobb. 


Val av utrustning vid kalibrering

Det referensinstrument man använder vid kalibrering brukar kallas normal. Oberoende av vilken storhet man kalibrerar så ska normalen ha tillräcklig noggrannhet, vara enkel att använda och ha bra stabilitet. Att normalen är stabil över tid innebär att den inte behöver kalibreras så ofta i sin tur.(långt kalibreringsintervall). Det är stor skillnad på kaliberingsintervall för olika storheter. En mekanisk passbit eller en tryckvåg kan man kanske kalibrera vart 3:e år beroende på krav på noggrannhet, Men jonselektiva kemiska givare kanske måste kalibreras innan varje användning.
Eftersom jag jobbat mest med tryck, temperatur och flöde kommer jag att begränsa mina resonemang kring dessa storheter.

När du köper en normal kontrollera vilken underhållskostnad du kan räkna med. Instrument idag har ofta en mjukvara som man behöver komma åt för att justera normalen när man kalibrerar den. Många tillverkare har låst åtkomsten så att du är tvungen att anlita deras service för kalibrering om du vill ha normalen justerad. Det bästa är om det står i manualen hur du kalibrerar och justerar normalen. Då kan du anlita vilket laboratorium du vill och välja de som är billigast och snabbast.

Ha också koll på hur din normal kalibreras och om den är justerad när du får tillbaka den.
Det är allt för vanligt att man bara sätter in certifikatet i en pärm och tror att det bara är att köra på. Om normalen inte är justerad eller kanske inte ens går att justera, så måste man titta i certifikatet på avvikelsen vid olika kalibreringspunkter och sedan korrigera avläsningarna.
Om normalen är justerad bör man se till att ha kalibrering utförd före och efter justering, så att man ser hur stabil normalen är och om man har haft felaktiga mätningar under föregående period.

I de kommande inläggen kommer jag ta upp kalibrering för vart och ett av de olika storheterna.

Temperaturkalibrering

Den enklaste och vanligaste typen av kalibrering är jämförande kalibrering där man helt enkelt jämför sitt objekt med ett referensinstrument (normal) som är minst 3 gånger bättre än objektet.
Vanligast som normal är ett instrument tillsammans med en resistanstermometer (RTD) typ PT-100. Vid en tre punkters kalibrering skulle man i stort sett kunna använda kylskåpet, rummet, och spisen som värmekälla. Det viktigaste är att att givarna på objekt och normal är nära varandra. Normalen kalibrerar men sedan i sin tur, normalt en gång om året.

Men i verkligheten vill man vara säker på att kalibreringen utförts vid stabila förhållanden och därför använder man vätskebad och torrblocksugnar som är avsedda för kalibrering.

Vätskebad har fördelen att man kan kalibrera många givare samtidigt och att det är lättare att hantera olika givares diameter och längd. Vätskan i baden har även direktkontakt med givaren till skillnad från torrblock som har en luftspalt emellan. Om man kalibrerar många givare samtidigt får man dock se upp med spridningen i badet mellan referensen och objekten.
Nackdelen med bad är att de är otympliga och att det tar lång tid att ställa om mellan olika temperaturer. Ofta löser man det med att ha flera bad som står konstant på olika temperaturer och flyttar givarna mellan dem. Den olja (ofta silikonolja) man använder i baden orsakar ofta kladd och kräver god ventilation.

Dagens torrblock är förhållandevis snabba, kompakta och är stabila med avancerad reglering för att minimera värmespridning i hylsan. Torrblock kan man använda som värmekälla med en extern referens, eller med den inbyggda referensgivaren. Längst i utvecklingen har nog Additel Inc. kommit som har en ”AutoCal” funktion som kalibrerar och justerar den interna referensen mot en extern referens så ofta man vill. Blocken är antagligen de snabbaste på marknaden och man har tagit fram en egen legering i hylsan till 1200℃ blocket. För korta givare finns en speciell sats med specialhylsa och en referensgivare med design och kalibrering för att ge rätt resultat.

På högre nivå vid kalibrering av referensgivare används fixpunkter för kalibrering. Definitionen bygger på den internationella temperaturskalan ITS90 från 1990. De fixpunkter som används är
Trippelpunkterna för Argon (-189,3442℃), Kvicksilver (-38,8344℃) och för Vatten (0,01℃). Smältpunkten för Gallium (29,7646℃) samt fryspunkterna för Indium (156,5985℃), Tenn (231,928℃), Zink (419,527℃) och Aluminium (660,323℃).

De vanligast använda fixpunkterna är trippelpunkten för vatten och smältpunkten för Gallium. Det finns bra utrustning att köpa för att hantera dessa.