在众多行业中，精确和准确测量对于维持产品质量、确保安全和优化工作效率至关重要。然而，随着时间的推移，由于环境条件、磨损和自然劣化等因素，即便是最好的设备，其准确度也会出现漂移。这就是设备校准至关重要的关键原因所在。校准不仅可以验证和修正测量准确度，还能助力企业满足监管标准要求、坚持最佳实践。本指南探讨设备校准的基本原理、设备校准的重要性，以及设备校准如何提高各领域工业过程的可靠性和有效性。
校准示波器时的Fluke 9500C配置
何为设备校准？
设备校准有时也称为机器校准，是将某个未知值的被测设备(DUT)与某个已知值的标准器进行比对的行为。校准设备的目的通常是确定其测量误差或验证被测设备(DUT)的未知值的准确度。校准通常涉及利用测量标准器对被测设备(DUT)上的特定测量点进行比对。
国际度量衡委员会(BIPM) 是全球测量系统的协调机构，其任务是确保全球测量的统一。BIPM将校准定义为：“一种操作，在规定条件下，首先确定测量标准的量值及测量不确定度与对应示值及测量不确定度之间的关系，然后利用该信息建立一种能够根据示值获得测量结果的关系。”
设备校准为何至关重要？
虽然大多数人都没有意识到，但全世界每天都要进行成千上万次校准，以确保设备和机械安全、高效运行，并符合制造商的技术指标要求。
校准能够促进或改良科学发现、工业制造和国际贸易。因此，大多数设备都应定期校准，以防止在生产和使用过程中出现故障。
设备校准有哪些类型
存在许多校准学科，每个学科都具有不同类型的校准器和校准参考。要了解可用的校准器和仪器类型，请参见Fluke Calibration各种校准器及其他校准设备。
常见校准学科包括但不限于：
- 电学
- 射频 (RF)
- 温度
- 湿度
- 压力
- 流量
- 尺寸
一般来说，需要校准的设备都是为了能够提供高准确度、高可靠性的测量结果。根据设备校准是否必须溯源至国家标准(“认证”校准)还是溯源至不考虑测量不确定度的标准校准，可以执行不同级别的校准。这两种类型的校准通常都会生成校准报告，认证校准通常还包含认证机构的徽标。
设备校准过程是怎样的？
校准一台仪器的方法有多种，可根据仪器类型和所选校准方案选择相应的方法。以下是几个通用校准方案的示例：
- 与已知值的源进行比对：对于这类校准，操作人员通过一系列特定测量点，将测量仪器的准确度与标准器的准确度进行比对。标准器的准确度通常应比测量仪器好三到四倍。例如，使用经过校准的参考电阻来测量欧姆表，就是源校准的一个示例。参考电阻是提供已知欧姆值(所需校准参数)的一种校准源。多功能校准器也可用作提供电阻、电压、电流及其他电气参数已知值的校准源。
- 通过将被测设备(DUT)的测量值与已校准标准器的测量值进行比对来校准：源校准的一种变体是根据具有已知自然值的校准源对被测设备(DUT)进行校准，例如纯水等物质的化学熔点或凝固温度(如水三相点容器)。
- 通过将被测设备(DUT)的测量值与已校准标准器的测量值进行比对来校准：源校准的一种变体是根据具有已知自然值的校准源对被测设备(DUT)进行校准，例如纯水等物质的化学熔点或凝固温度(如水三相点容器)。
- 简单误差偏移是在不同水平的所需测量值上计算得出，如热电偶温度计的不同温度点
- 数字电压表的斜率和截距修正算法
- 复杂多项式，例如用于对参考标准级辐射式测温仪进行特征分析
校准过程要首先将已知测量值与未知测量值进行比对。这样就可以确定未知量的误差或数值。根据被测设备(DUT)是否符合或超出制造商的技术指标要求，操作人员可对设备进行维修，直到其符合指标要求为止。例如，测量设备可以通过物理方式(转动压力表上的调整螺丝)、电气方式(转动伏特计上的电位计)或通过调整数字仪表中的内部固件进行调整。
另外，操作人员还可以进行“调整前”和“调整后”检定，这种检定表明误差的程度，但并不进行维修。任何时候调整仪器都要求进行“调整后”检定，以确保正确进行调整工作。原器由于无法调整而“按原样”进行测量，因此不适用“调整前”和“调整后”步骤。
对于某些设备，校准数据作为修正因子保存在设备上，用户在使用设备时对已知修正进行补偿。通常假设相关设备不会出现明显漂移，因此修正值将保持在校准期间提供的测量不确定度范围内。
设备校准是确保各行各业测量仪器准确可靠的重要过程。定期校准不仅能够保持科学和工业流程的完整性，还能够提高安全性、效率且符合国际标准。
通过了解不同类型的校准并遵循最佳实践，企业可以最大程度地减小误差、缩短停机时间并提高整体经营绩效。
