STANOVOVÁNÍ REKALIBRAČNÍCH INTERVALŮ KURS METROLOGŮ, duben 2005 STANOVOVÁNÍ REKALIBRAČNÍCH INTERVALŮ František Jelínek 2005

Cíl a prostředky Podle zákona č. 505/1990 Sb. v platném znění mají subjekty v oblasti metrologie mimo jiné stanoven úkol – zajišťovat jednotnost a správnost měřidel a měření a jsou povinny vytvořit metrologické předpoklady pro ochranu zdraví zaměstnanců, bezpečnosti práce a životního prostředí přiměřené ke své činnosti. Jistota správného měření, ale za přijatelnou cenu, nejlépe optimální poměr výkon/náklady a minimalizace rizik 2005

Zajišťování jednotnosti a správnosti měřidel V § 11 odst. 5 zákona č 505/1990 Sb. v platném znění je uvedeno, že jednotnost a správnost pracovních měřidel zajišťuje v potřebném rozsahu jejich uživatel kalibrací, není-li pro dané měřidlo vhodnější jiný způsob či metoda. 2005

kalibrace měřidel kalibrace soubor úkonů, kterými se stanoví za specifikovaných podmínek vztah mezi hodnotami veličin, které jsou indikovány měřicím přístrojem nebo měřicím systémem a odpovídajícími hodnotami, které jsou realizovány etalony (nebo referenčními materiály) 2005

kalibrace měřidel - účel 1. Zajistit, aby údaje uváděné přístrojem byly konzistentní s jiným měřením. 2. Stanovit správnost údajů uváděných přístrojem. 3. Zjistit spolehlivost přístroje, tj. zda je možno se na něj spolehnout. 2005

výsledky, kterých lze kalibrací dosáhnout Přičlenění hodnot měřených veličin k indikovaným hodnotám, nebo stanovení korekcí vůči indikovaným hodnotám Součástí kalibrace může být určení dalších metrologických vlastnosti, jako je účinek ovlivňujících veličin. Výsledky kalibrace se zaznamenávají do dokumentu - kalibračního listu, kterým lze dokladovat předpoklady správnosti měřidla. Pozn.: podle normy ČSN EN ISO-IEC 17025 musí být uvedeny výsledky kalibrace získané před a po justování nebo opravě, pokud jsou k dispozici 2005

hodnota měřené veličiny kalibrace měřidla Výsledkem kalibrace je vztah mezi pravou hodnotou veličiny a indikací měřidla včetně stanovení nejistot přiřazených měřené hodnotě veličiny. MPE kalibrace chyby a nejistoty nejistoty MPE hodnota měřené veličiny 2005

pravá hodnota měřené veličiny kalibrace měřidla Výsledkem kalibrace je vztah mezi pravou hodnotou veličiny a indikací měřidla včetně stanovení nejistot přiřazených měřené hodnotě veličiny. hodnota indikovaná pravá hodnota měřené veličiny 2005

pravá hodnota měřené veličiny kalibrace měřidla Výsledkem kalibrace je vztah mezi pravou hodnotou veličiny a indikací měřidla včetně stanovení nejistot přiřazených měřené hodnotě veličiny. hodnota indikovaná pravá hodnota měřené veličiny 2005

příklad – státní etalon hmotnosti kg 1,000 000 0 1,000 000 1 1,000 000 2 1,000 000 3 kg 2005

státní etalon hmotnosti kg 2005

kalibrace měřidla takto se ovšem kalibrace jeví i v běhu času – nic netrvá věčně, a proto (RE)KALIBRAČNÍ INTERVALY MPE chyby a nejistoty nejistoty MPE čas 2005

naproti tomu ověření měřidla Složky ověření Kvalitativní zkouška – prohlídka, kompletnost atd Kvantitativní zkouška – shodná s kalibrací Vyhodnocení zkoušek s cílem určit, zda výsledky odpovídají předpisu a specifikovaným MPE Označení měřidla ověřovací značkou, nebo, na požádání, vystavení certifikátu. 2005 toto jen pro připomenutí

doba platnosti kalibrace V již citovaném § 11 odst. 5 zákona č 505/1990 Sb. v platném znění je uvedeno, že jednotnost a správnost pracovních měřidel zajišťuje v potřebném rozsahu jejich uživatel kalibrací, není-li pro dané měřidlo vhodnější jiný způsob či metoda. To znamená, že uživatel měřidla si také určuje dobu platnosti kalibrace. 2005

stanovení doby platnosti kalibrace Doba platnosti kalibrace může být stanovena: Samotným uživatelem - důležitým podkladem jsou výsledky kalibrací, proto je nutné shromažďovat a sledovat údaje předcházejících kalibrací. Kalibrační laboratoří - na základě požadavku uživatele – vlastníka měřidla výhoda: kalibrační laboratoř má zkušenosti nevýhoda: kalibrační laboratoř může stanovit kratší dobu platnosti kalibrace, aby snížila riziko použití nesprávného měřícího zařízení; případně, aby měla více zakázek. 2005

stanovení doby platnosti kalibrace Podle normy ČSN EN ISO-IEC 17025, nesmí kalibrační list (nebo kalibrační značka) obsahovat žádné doporučení, týkající se intervalu kalibrace s výjimkou doporučení, které bylo dohodnuto se zákazníkem. V případě, že si zákazník přeje stanovit dobu platnosti kalibrace kalibrační laboratoří, musí tak učinit objednávkou. Toto ustanovení může být nahrazeno zákonnými předpisy (ověřování u stanovených měřidel – interval stanoven vyhláškou). 2005

stanovení doby platnosti kalibrace Doba platnosti kalibrace se obvykle stanovuje s ohledem na vlastnosti měřidla a případná doporučení jeho výrobce, četnost a podmínky používání, celkovou dobu užívání měřidla apod. Výsledkem pak musí být interval, během kterého je měřidlo schopno měřit s přesností dostatečnou pro předmětné měření tak, jak vyžadují technologické parametry, které jsou určující pro konfirmaci Lhůty kalibrace nemusí být nutně pravidelné. 2005

faktory ovlivňující stanovování rekalibračních intervalů Požadovaná nebo detekovaná nejistota měření Riziko překročení dov. chyby měřidla v průběhu použ. Druh měřícího prostředku Náchylnost k opotřebení nebo driftu Doporučení výrobce Rozsah a intenzita používání koncová měrka 2005

faktory ovlivňující stanovování rekalibračních intervalů Stav prostředí (klimatické podm., prašnost, vibrace...) Trendy charakteristik ze záznamů z předch. období Informace ze záznamů o průběhu údržby, servisu a oprav Frekvence kontrol porovnáním s jinými referenčními etalony a měřícími zařízeními Frekvence a jakost mezikalibračních kontrol Úroveň zaškolení a další. 2005

kritéria pro stanovení kalibračních intervalů Technicko-provozní kritérium určuje přípustnou hodnotu stavu měřícího prostředku, tj. určuje závislost mezi dobou používání a pravděpodobností, že příslušný parametr bude v požadovaných mezích. Ekonomické kritérium určuje ekonomické ztráty z provozu nesprávných měřících prostředků. Optimální kalibrační interval - nejistota výsledku měření je ještě na přijatelné úrovni, opakovaná kalibrace je nákladově únosná, interval umožňuje reakci na změnu podmínek a je určen definovaným procesem. 2005

přístup ke stanovování kalibračních intervalů Neexistuje žádná nejlepší metoda, kterou by bylo možno aplikovat na všechny případy a mohla být doporučena pro všechny uživatele, kalibrační a zkušební laboratoře. Důvodem jsou různé faktory ovlivňující měřidla, různé podmínky používání měřidel apod. Je potřeba nalézt nejvhodnější metodu pro daný případ. přitom exaktně vyjádřená cílová funkce obvykle chybí 2005

přístup ke stanovování kalibračních intervalů nechceme se ale omezit přímo na metodu POKUS – OMYL i když se bude zdát, že mnohé metody takto pracují. 2005

volba počátečního kalibračního intervalu Volba počátečního kalibračního intervalu se zakládá na: Doporučení výrobce Očekávané délce a intenzitě používání Předpokládaném vlivu prostředí Požadované nejistotě měření Údajích o podobných zařízeních Počáteční kalibrační interval se v praxi většinou volí: 2 až 3 roky u pasivních měřidel 1 až 2 roky u aktivních přístrojů 2005

přístup ke stanovování kalibrač. intervalů Byly popsány různé metody určování kalibračních intervalů, které jsou vždy do jisté míry spekulativní, s různým podílem využití experimentálních údajů. Následující popis slouží ne jako vyčerpávající návod, ale spíše pro inspiraci. Úvahy jsou vedeny tím, zda například - jde o měřidlo s hromadným nebo ojedinělým užitím - fyzikální princip opravňuje předpokládat drift nebo postupné zhoršování parametrů – kontaminace senzorů, usazování příměsí (průtokoměry), opotřebení pohyblivých částí, opotřebení povrchu koncových měrek atd….. 2005

metody stanovování kalibračních intervalů Podle publikace „Establishing and Adjustment of Calibration Intervals, Recommended Practice RP-1“ vydané NCSLI (USA), existují různé metody analýzy kalibračních intervalů: Metoda obecného intervalu Metoda „zapůjčeného“ intervalu Metody technické analýzy Metody reakce Metody odhadu pravděpodobnosti 2005

1. metoda obecného intervalu Při této metodě je stanoven jeden stejně dlouhý kalibrační interval pro všechna měřící a kalibrační zařízení organizace. Využití u organizací: s nestejnorodým zařízením s velkým množstvím vybavení Metoda se nejčastěji využívá u kalibrace nových přístrojů. Metoda vede k: růstu nákladů na kalibrace odvolávání měřicího zařízení z provozu na kalibrace 2005

2. Metoda „zapůjčeného“ intervalu Při této metodě používá organizace kalibračního intervalu, určeného jinou organizací. Je důležité, aby činnosti této organizace byly obdobné v oblastech požadavků na spolehlivost, kalibračních procedur, způsobu využití měřidel, podmínek prostředí atd. Jednodušeji řečeno – délku intervalů „opisujeme“. Vždy je ovšem třeba přezkoumat, od koho „opisujeme“ a kde se naše poměry liší, abychom určili, co upravit pro svou potřebu. 2005

3. metody, založené na technické analýze 3.1. Podobnost přístrojů Vychází z toho, že nový přístroj je určitým způsobem vylepšenou verzí existujícího přístroje, u kterého jsou známy metrologické vlastnosti. 3.2. Doporučení nebo údaje výrobce Platnost údajů výrobce je třeba zvážit pro daný případ podle požadavků na přesnost měření v celém intervalu 3.3. Analýza konstrukce Provádí se analýza kritických částí přístroje – drift operačních zesilovačů, stabilita časové základny a podobně…. 2005

4. metody reakce Metody jsou jistou obdobou obecných metod plánování experimentu. Vychází se z výsledků kalibrace. Pracovně lze metody roztřídit: 4.1. metoda jednoduché reakce 4.2. metoda přírůstkové reakce 4.3. metoda testu intervalů 2005

4.1. metoda jednoduché reakce Kalibrační interval je upravován na základě výsledku předcházející kalibrace tak, že se interval ponechá nebo zkrátí nebo prodlouží o fixní část nebo o násobek existujícího intervalu. Přístup může být takový, že se po kalibraci přístroje následující kalibrační interval : zvětší v případě, kdy se zjistí, že přístroj se nachází v 80% požadovaného tolerančního pásma zkrátí, pokud je mimo toto pásmo ponechá, pokud je mezi 80% až 100% toleranč. pásma 2005

výsledky, vedoucí k ponechání kalibračního intervalu (nejistota je 80 – 100% stanov.hodnoty) 2005

výsledky, dovolující prodloužení kalibračního intervalu (nejistota < 80% stanovené hodnoty) 2005

výsledky, vyžadující zkrácení kalibračního intervalu (nejistota>100% stanovené hodnoty) 2005

výsledky, vyžadující zkrácení kalibračního intervalu zřejmý a zrychlující se drift 2005

výsledky, které nedovolují prodloužení kalibračního intervalu nutno zjistit příčinu chování měřidla 2005

výsledky kalibrace, které vedou k justování přístroje a zkrácení kalibračního intervalu 2005

4.2. metoda přírůstkové reakce Přírůstek nebo zkrácení intervalu se progresivně zmenšuje při každé úpravě tak, až se asymptotickým přibližováním dosáhne správného intervalu. počátek optimum 2005

4.3. metoda testu intervalů Princip této metody spočívá v tom, že kalibrační intervaly jsou upravovány pouze v případě, kdy výsledky nejsou ve shodě s předpokladem. Tato shoda se vypočítává pomocí statistického testování. Metoda údajně dosáhne správného intervalu v rozumném čase a může prý být použita i v případech, kdy je poměrně málo známých informací. Metoda je v softwarové verzi volně dostupná na: http://www.isgmax.com/freeware.htm 2005

4.3. metoda testu intervalů Periodická kalibrace souboru zařízení stejného druhu Sběr dat a hodnocení souhlasu s tolerancemi Analýza počtu vyhovujících a nevyhovujících měřidel v okamžiku uvedení do používání 2005

5. Metody odhadu pravděpodobnosti Metody využívají pravděpodobnostních metod, vyžadují značné množství informací pro statistickou analýzu (je třeba zhruba 20 až 30 výsledků sledování podle druhů přístrojů), a pro běžný provoz jsou náročné na statistické zpracování. Výhodou je jistě snaha o exaktní přístup. Metody tohoto typu nejsou běžné a jejich užitečnost je diskutabilní. 2005

metoda kontroly „černou skříňkou“ Kromě již uvedených metod na závěr: metoda kontroly „černou skříňkou“ Princip - kritické parametry se kontrolují často (např. každý den) pomocí kalibračního zařízení nebo standardu vyrobeného speciálně na kontrolu vybraných parametrů. V případě, kdy se zjistí, že přístroj je mimo toleranci, tak se zašle na úplnou kalibraci – interval „se určil sám“, ovšem nutný je zákrok - justování Metoda se hodí (a často je nutná) pro složité přístroje a zkušební stanice, s vysokým rizikem při nesprávném měření. příklad – automaty v laboratrorní medicíně 2005

STANOVOVÁNÍ REKALIBRAČNÍCH INTERVALŮ KURS METROLOGŮ, duben 2004 STANOVOVÁNÍ REKALIBRAČNÍCH INTERVALŮ DĚKUJI ZA POZORNOST 2005