Measurementasia – Knowledge Corner
องค์ประกอบของห้องปฏิบัติการสอบเทียบความดัน
ปัจจุบันมีหลากหลายห้องปฏิบัติการสอบเทียบเกิดขึ้นใหม่ในทุกๆปี แต่น้อยที่นักที่จะมีค่า Uncertainty ที่เล็กกว่าห้องปฏิบัติการอื่นๆในระดับเดียวกัน ใน Blog นี้เราจะมารู้จักการเตรียมการและองค์ประกอบสำหรับห้องปฏิบัติการสอบเทียบความดัน ( Pressure Calibration Laboratory ) กันว่าจำเป็นต้องมีอะไรบ้างเพื่อให้พร้อมสำหรับการสอบเทียบอุปกรณ์วัดความดันทุกชนิด
องค์ประกอบของเครื่องมือวัดมาตรฐานสำหรับงานสอบเทียบความดัน
- Pressure Source – คือแหล่งให้กำเนิดความดันมาตรฐานที่เราสามารถนำมาใช้ในการสอบเทียบความดันได้ตามต้องการ ปัจจุบันมีให้เลือกในหลายรูปแบบอาทิเช่น Pressure Controller, Pressure Calibrators หรือ Automatic Pressure Calibrator ซึ่งรวมเอา Pressure Source ที่ใช้ Internal Electric Pump เป็นส่วนให้กำเนิดความดันและถูกควบคุมโดย Pressure Control Sensor ที่ Accuracy ดีมากที่ 02%FS
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/pressure-controller/
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/hand-pump-and-comparison-test-pump/
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/automated-pressure-calibrator/
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/automatic-handheld-pressure-calibrator/
- Reference Gauge/Sensor – คือ Digital Pressure Gauge ที่ถูกนำมาใช้งานเป็น “เกจวัดมาตรฐาน” ซึ่ง Range ของตัวเกจเองมีผลต่อ Accuracy โดยตรงหากเลือกเกจที่ใช้ Accuracy เป็น %FS ( Percent of Full Scale) ซึ่งค่าความผิดพลาดที่ 100% ของสเกล หรือ ที่ความดันสูงสุดของเกจวัดตัวนั้นๆ จะส่งผลให้มีความผิดพลาดเท่ากันตลอดทั้งย่านการวัดของเกจนั้นๆ ฉะนั้นหากเป็นไปได้ควรเลือกเกจที่มีการระบุ Accuracy เป็นแบบ % of Reading จะดีที่สุด ในปัจจุบัน Accuracy ที่เล็กที่สุดในแบบ %FS คือ 02%FS
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/digital-pressure-gauges/
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/digital-pressure-calibrators/
URL: http://www.measurementasia.com/product-category/additel/intelligent-digital-pressure-modules/
- UUC – Unit Under Calibration คืออุปกรณ์ที่ทำการสอบเทียบซึ่งล้วนแล้วจะมีอยู่ในโรงงานของลูกค้าหากพิจารณาจากมุมมองของห้องปฏิบัติการสอบเทียบ หรือ ในโรงงาน / สายการผลิตของตนหากพิจารณาจากมุมมองของผู้ใช้งานโรงงาน อาทิเช่น Dial Pressure Gauge, Pressure Transmitter, Pressure Switches and Digital Pressure.
Dead Weight Tester ชุดสอบเทียบความดันที่ Classic ที่สุด
Dead Weight Tester เป็นอุปกรณ์สอบเทียบความดันแบบดั้งเดิมที่ให้ค่าที่เที่ยงตรงมากและ Uncertainty ค่อนข้างเล็กกว่าแบบอื่นๆเนื่องจาก Dead Weight Tester ใช้ Mass Sets หรืออีกชื่อที่เรียกว่า Weight Increments แทน Reference Digital Pressure Gauge ที่มี Accuracy 0.02%FS หรือ 0.1%RDG
Mass Set (Weight Increment) ผลิตจาก Stainless Steel 316L คุณภาพสูงมีคุณสมบัติอย่างหนึ่งที่ Fluke Calibration in Phoenix, Arizona, USA นำมาผลิต Weight Increment คือไม่เป็นสนิม และ เจาะ-กลึงขึ้นรูปได้ง่ายกว่าโลหะชนิดอื่นซึ่งถ้าสังเกตดีๆจะเห็นว่าอุปกรณ์มาตรฐานระดับ Primary Standard อย่าง PG – Piston Gauge ที่สถาบันมาตรวิทยาทั่วโลกใช้กันจะเป็นในรูปแบบของ Mass Set (Weight Increment) ทั้งหมด Mass Set (Weight Increment) จะถูกนำไปสอบเทียบ ณ ห้องปฏิบัติการสอบเทียบมวลระดับปฐมภูมิก่อนนำมาใช้ในงานสอบเทียบเนื่องจากในด้านงานสอบเทียบความดันนั้นมีแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนในการวัด หรือ Source of Uncertainty ที่เยอะมากหากดูจากสมการพื้นฐานการคำนวณหาค่าความดันพื้นฐานทั่วไปจะได้ดังนี้
แต่ถว่าในงานสอบเทียบความดันคงไม่ได้คำนวนง่ายขนาดนี้ ซึ่งสมการด้านบนนี้สามารถแจกแจงถึงแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนในการวัดได้ดังต่อไปนี้
เนื่องจาก Dead Weight Tester มีหลักการทำงานที่เป็นไปตามสมการความดันพื้นฐาน
P = F / A ซึ่ง F คือ Force มีหน่วยเป็น นิวตัน (N- Newton) ในขณะเดียวกัน F = mg
จากภาพจะเห็นว่า Weight Increments เป็นตัวแทนในสมการความดันนี้ในส่วนของ F (Force) เนื่องจาก Weight Increments ทำจากโลหะอย่าง Stainless จึงมีน้ำหนักในแต่ละแผ่นที่ไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับความดันและขนาด Piston Cylinder ที่ใช้งานซึ่งแม้ตัวเลขบน Weight Increment จะมีค่าเท่ากันแต่ถ้าหากน้ำหนัก, ขนาดความกว้าง, ความหนาต่างกันและเมื่อนำไปใช้ผิดที่ เช่น Weight Increment ของ Negative Pressure นำไปใช้กับ Positive Pressure ซึ่งทั้ง 2 Pistons มีขนาดที่แตกต่างกัน หรือ ใหญ่ไม่เท่ากันทำให้ได้ค่าที่ไม่ถูกต้อง
Local Gravity
ค่าแรงโน้มถ่วงท้องถิ่นมีผลต่อค่าความดันที่วัดได้จากการใช้ Dead Weight Tester เป็นอย่างมากเพราะเนื่องจาก Weight Increment ถูกสอบเทียบมาจากห้องปฏิบัติการสอบเทียบมวลจากอีกพื้นที่หนึ่ง และ เมื่อสอบเทียบเสร็จก็นำกลับมาใช้อีกพื้นที่หนึ่ง ซึ่งในแต่ละพื้นที่ตามภูมิศาสตร์ของโลกนั้นมีค่า Local Gravity ที่ไม่เท่ากัน หากดูจากรูปของ Pressure Equation ด้านบนจะเห็นว่าในสมการ F = mg มีค่า “g” ที่มีผลต่อค่า Force ที่คำนวนได้โดยตรงถึงแม้ “m” จะมีค่าคงที่ ฉะนั้นเมื่อค่า ( F ) Force เปลี่ยนแปลง Pressure ก็จะเปลี่ยนแปลงด้วยเช่นกัน
ปรึกษาและให้คำแนะนำเกี่ยวกับงานสอบเทียบอุณหภูมิ
คุณ บุญญา อินทยศ
- General Manager
- Quality Manager of Referecne Thermometry Metrology Laboratory
