Lanț de măsurare
Acest articol sau secțiune pe tema metrologiei nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Lanțul de măsurare este un sistem compus dintr-o succesiune de instrumente și alte echipamente, conectate în așa fel încât să poată procesa semnalul de măsurare, de la cantitatea de intrare ( măsurandul ) până la obținerea citirii de ieșire (măsurarea reală și ).
Exemplu: este posibil să se efectueze măsurători de zgomot prin realizarea unui sonometru format dintr-un microfon conectat la un preamplificator, conectat la rândul său la un filtru, conectat la rândul său la un amplificator, conectat la rândul său la un voltmetru.
zgomot ⇒ microfon ⇒ preamplificator ⇒ filtru ⇒ amplificator ⇒ voltmetru ⇒ operator
Din exemplu se poate observa:
- lanțul începe cu senzorul care se interacționează direct cu cantitatea examinată, generând un semnal de valoare proporțională (aproape întotdeauna de natură electrică);
- lanțul se termină cu dispozitivul de afișare care face măsurarea utilizabilă direct operatorului;
- sistemul creează un lanț neîntrerupt de dispozitive care tratează semnalul într-un mod consecvent;
- lanțul include și elemente de conectare între un dispozitiv și altul (aproape întotdeauna conectarea cablurilor).
Pentru ca sistemul de măsurare să funcționeze, fiecare dispozitiv trebuie să fie compatibil (în intrare și ieșire) cu celelalte cu care se interfață; în plus, fiecare instrument trebuie setat astfel încât semnalul să fie tratat în conformitate cu specificațiile de măsurare.
Unelte și lanțuri unice
Este evident că execuția măsurătorilor folosind lanțuri este problematică, tocmai din cauza necesității de a gestiona corect un sistem de măsurare complex. În plus, utilizarea acestor sisteme necesită adesea personal specializat.
Prin urmare, acolo unde este posibil, cei cu nevoi de măsurare încearcă să folosească „instrumente unice” (care singure realizează măsurarea interesului) care sunt de obicei mai ușor de gestionat și de utilizat. În cazul menționat mai sus, acesta ar putea fi un sonometru integrator disponibil imediat pe piață.
Cu toate acestea, „lanțurile” sunt sisteme de măsurare foarte comune, întrucât satisfac nevoile comune:
- adesea un singur instrument cu caracteristicile metrologice necesare nu este disponibil pe piață; de fapt, având în vedere vastitatea necesităților de măsurare, ar fi imposibil să se creeze o gamă de instrumente unice care să le satisfacă pe deplin pe toate.
- utilizatorii au deja instrumente care, atunci când sunt asamblate corespunzător, acoperă nevoia de măsurare; în acest fel, se fac economii la achiziționarea și gestionarea de echipamente noi.
- utilizatorul prevede necesitatea efectuării unei game largi de măsurători, prin urmare planifică achiziționarea de instrumente simple cu flexibilitate operațională ridicată ( traductoare , condiționatoare de semnal , achiziții etc.), apoi, cu asamblarea corespunzătoare a lanțului, realizarea nevoilor sale specifice; în acest fel, menține o mică flotă de instrumente și realizează o economie la scară largă.
Lanțuri complete și jumătăți de lanțuri
În exemplul citat, se face referire la un lanț complet , capabil să efectueze măsurători în mod independent.
Mai frecvent, operatorii vorbesc despre „lanțuri de măsurare” chiar și atunci când se referă la secțiuni ale unui lanț complet, ale cărui componente sunt gestionate din motive practice, într-un mod unitar. În acest caz, ar fi mai potrivit să le definim ca jumătăți de lanțuri .
Luând exemplul citat, operatorul poate decide să gestioneze lanțul fără voltmetru, deoarece acesta din urmă poate fi destinat pentru utilizări diferite în afara contextului specific al măsurătorilor nivelului sonor (este un instrument destul de universal care se adaptează la diferite aplicații); în timp ce restul lanțului este gestionat ca și cum ar fi un întreg, deoarece acestea sunt destinate unei utilizări mai limitate (măsurători fonometrice de fapt).
Sisteme multicanal
Recent, au devenit populare sistemele de măsurare multicanal care permit achiziționarea mai multor măsurători în același timp. De fapt, aceste sisteme pot fi considerate un set de lanțuri de măsurare legate de o activitate comună. Fiecare canal reprezintă un lanț de măsurare și, ca atare, trebuie gestionat.
Adesea aceste sisteme au instrumente de înregistrare multi-canal care prezintă unele particularități în această perspectivă:
- în sine pot fi considerați ca instrumente unice, numai cu intrări de citire diferite;
- din punctul de vedere al managementului operațional, este o componentă comună diferitelor lanțuri de măsurare, chiar dacă fiecare canal trebuie ajustat pentru a interfața corect cu restul lanțului;
- fiecare canal al instrumentului face parte din lanț, care trebuie luat în considerare la analizarea caracteristicilor metrologice ale acestuia.
Managementul lanțului
Am menționat deja dificultățile de gestionare a lanțurilor de măsurare. Acum să aprofundăm câteva aspecte.
Managementul operațiunii
Prima problemă care se întâlnește este cea a compoziției și setării corecte a lanțului. Din păcate, utilizarea unui sistem complex de măsurare necesită cunoștințe și cunoștințe tehnice neobișnuite: idealul este să ai personal specializat.
Acolo unde acest lucru nu este întotdeauna disponibil, este posibil să se compună lanțuri folosind aceleași componente alese și setate anterior de specialiști (inclusiv cele externe) și să se realizeze un minim de instruire pentru utilizatorul comun. În acest caz, este benefic ca instrumentarea cea mai modernă să poată fi programată cu parametrii salvați pe instrumentul însuși sau pe un computer la distanță.
Faptul că este recomandabil să folosiți întotdeauna aceleași instrumente pentru a compune lanțul implică necesitatea identificării fiecărei componente individuale, astfel încât să nu existe substituții eronate sau arbitrare, cu rezultate negative asupra măsurilor. Când este posibil să se păstreze lanțul intact, lanțul este „fixat” prin crearea unui instrument compozit, identificat prin propriul cod, după care lanțul este gestionat ca și cum ar fi un singur instrument.
Managementul metrologic
Analiza preciziei măsurătorii, confirmarea metrologică și calibrarea corectă a unui sistem complex de măsurare constituie evident o problemă serioasă.
Practic, există două moduri viabile:
- calibrarea și calibrarea fiecărei componente, urmată de analiză și suma tuturor erorilor incorecte (sau corectabile), pentru a identifica acuratețea generală a lanțului;
- calibrare standard cu date cunoscute a priori ale componentelor individuale ale lanțului și calibrare generală a lanțului pentru a identifica acuratețea acestuia.
Prima metodă este costisitoare deoarece necesită mult timp, contribuția mai multor laboratoare specializate (pentru calibrări) și, de asemenea, analiza rezultatelor necesită personal calificat; totul proporțional cu numărul de componente din lanț. A doua metodă este evident mai simplă și poate necesita o singură calibrare, ceea ce ar face-o foarte economică.
O problemă care poate fi evidențiată cu a doua metodă este că, dacă rezultatele calibrării nu ar fi satisfăcătoare, nu ar fi evident (din calibrarea unică a lanțului) ce componente cauzează probleme sau unde să facă corecțiile necesare. Ulterior, cineva ar fi forțat să facă o analiză mai aprofundată, componentă cu componentă. La sfârșitul oricărei operațiuni ar fi totuși necesar să se repete calibrarea lanțului.
Prima metodă permite o încredere mai completă asupra componentelor și asupra lanțului în ansamblu. Această încredere este utilă în cazul în care doriți să îmbunătățiți performanța sistemului, deoarece este posibil să identificați componentele critice și să acționați în consecință.
O altă problemă gravă care poate fi evidențiată cu cea de-a doua metodă este că orice intervenție asupra compoziției lanțului de măsurare (calibrarea sau înlocuirea unei componente) ar necesita repetarea calibrării acesteia și chiar dacă componenta înlocuită ar fi în ea însăși calibrată și calibrată. Acest lucru se datorează faptului că pot exista erori sistematice ale componentelor lanțului care se anulează reciproc sau că unele componente au fost calibrate exact pentru a corecta erorile sistematice apărute.
Având în vedere cele de mai sus, prima metodă tinde să fie convenabilă în cazul lanțurilor care sunt adesea compuse și defalcate din cauza cerințelor de activitate sau care sunt supuse uzurii și defecțiunilor. A doua metodă este mai potrivită pentru lanțurile „fixe” formate stabil mult timp.
