کالیبراسیون دیتالاگر

کالیبراسیون دیتالاگر

دیتالاگر چیست؟

وسیله‌ای الکترونیکی است که داده‌هایی را که به وسیلهٔ حسگرهای تعبیه شده در دستگاه یا ابزار و حسگر خارجی

تأمین می‌شوند را در طول زمان یا در رابطه با مکان ذخیره می‌کند. اکثر دیتالاگرها (اما نه همه آنها) بر پایه یک پردازنده

دیجیتال (یا رایانه) طراحی و ساخته می‌شوند و کالیبراسیون آنها امری حیاتی در تداوم سلامت کاری آن ها است .

آن‌ها عموماً کوچک و قابل حمل بوده و به وسیله باتری تغذیه می‌شوند به علاوه به یک ریزپردازنده مجهز بوده و دارای

حافظه داخلی جهت ذخیره‌سازی داده و تعدادی حسگر می‌باشند. برخی از دیتالاگرها به رایانه متصل می‌شوند

و می‌توان با استفاده از نرم‌افزار آن‌ها را فعال کرده و داده‌های کنترل شده را مشاهده و تجزیه و تحلیل کرد، در

حالی که بقیه دارای رابط محلی (مانند صفحه کلید و صفحه نمایش) بوده و می‌توانند از آن‌ها به صورت وسیله‌ای

مستقل استفاده کرد.

دیتالاگرها انواع گوناگونی دارند، منجمله انواع عمومی که برای دامنه مصارف عادی استفاده می‌شود و همچنین دستگاه‌های خاص که برای اندازه‌گیری فقط در یک محیط یا کاربرد از پیش تعیین شده

ساخته می‌شوند. متداول است که انواع هرکاره قابل برنامه‌ریزی باشند با این حال بسیاری از آن‌ها به

صورت ماشین‌های ایستا و بدون پارامتر یا تعداد محدودی پارامتر قابل تغییر، باقی‌مانده‌اند. دیتالاگرهای

الکترونیکی در بسیاری از کابردها جایگزین ضبط کننده‌های نمودار (Chart Recorders) شده‌اند. یکی از

اصلی‌ترین مزایای استفاده از دیتالاگرها قابلیت جمع‌آوری ۲۴ ساعته اطلاعات است. دیتالاگرها معمولاً

به محض فعال سازی بدون مراقبت رها شده تا در طول دوره دیده‌بانی اندازه‌گیری نموده و اطلاعات را

ذخیره کنند. این قابلیت اجازه می‌دهد تا تصویری جامع و دقیق از شرایط محیط تحت نظر مانند

دمای هوا یا رطوبت بدست آید.

قالب های داده

بسته به سطح تکنولوژی به کار رفته در برخی دیتالاگرهای سطح بالا یا با توجه به شرایط محیطی

مختلفی که یک دیتالاگر باید عملیات داده برداری را در آنجا انجام بدهد، این دستگاه‌ها می‌توانند

بسیار گران‌قیمت باشند. قیمت برخی دیتالاگرها در محدوده ۴۰۰$-۱۲۰۰۰$ است. هرچند انواع

با کیفیت بالا به‌طور کلی چندین سال عمر می‌کنند.

یکی از مزایای مهم استفاده از دیتالاگرها قابلیت جمع آوری ۲۴ ساعته اطلاعات است.

دیتالاگرها معمولاً به محض فعال سازی بدون مراقبت رها شده تا در طول دوره دیده بانی

اندازه گیری نموده و اطلاعات را ذخیره کند. این قابلیت اجازه می‌دهد تا تصویری جامع و دقیق

از شرایط محیط تحت نظر مانند دمای هوا یا رطوبت بدست آید.

کاربرد های دیتالاگر

1_ ذخیره داده های حاصل از اندازه گیری پارامترهای هواشناسی مانند سرعت باد/ و جهت باد،

دما، رطوبت نسبی، تشعشعات خورشیدی در ایستگاه هواشناسی بدون مراقبت

2_ ذخیره داده های سطح آب، عمق آب، جریان آب، pH آب، رسانایی آب در

ایستگاه‌های بدون مراقبت هیدروگرافی

3_ ذخیره خودکار رطوبت خاک

4_ ذخیره خودگار فشار گاز

5_ شمارش ترافیک جاده

6_ اندازه گیری دما (رطوبت و…) مواد فاسد شدنی در حین انتقال محموله

7_ مانیتورینگ فرایند برای نگهداری و عیب یابی کاربردها

8_ تحقیقات حیات وحش

9_ اندازه گیری لرزش و شرایط حمل (ارتفاع سقوط) در توزیع

10_ مانیتورینگ سطح مخزن

11_ مانیتورینگ محیط زیست

12_ آزمایش خودرو

13_ مانیتورینگ وضعیت رله در سیگنال دهی راه آهن

14_ ذخیره سازی ‘نمودار بارگذاری الکتریکی’ برای مدیریت مصرف انرژی.

15_ داده برداری از متغیرهای دما و فشار در طول خط لوله

16_ مانیتورینگ خطوط لوله نفت و گاز

پروتکل های ابزار دقیق

پروتکل‌های فراوانی استانداردسازی شده‌اند که یک پروتکل هوشمند را نیز شامل می‌شوند،

SDI-12 این پروتکل اجازه می‌دهد تا برخی از وسایل ابزار دقیق به انواع دیتالاگرها متصل شوند.

استفاده از این استاندارد به مقبولیت زیادی در خارج از صنعت محیط زیست دست نیافت. همچنین

برخی از شرکت‌های فعال در این زمینه امروزه از استاندارد MODBUS پشتیبانی می‌کنند. این

استاندارد که بر مبنای Canbus یا (ISO ۱۱۸۹۸) بنا شده‌است به صورت سنتی در زمینه کنترل

صنعتی استفاده می‌شد که امروزه استفاده از آن بسیار بیشتر از گذشته شده‌است. برخی دیتالاگرها

با استفاده از یک محیط برنامه‌نویسی قابل انعطاف خود را با انواع مختلفی از پروتکل‌های غیر استاندارد

سازگار می‌کنند.

خصوصیات یک دیتالاگر

۱- تعداد کانالها: تعداد کانالها بیانگر تعداد سنسورها و مبدلهایی است که هم‌زمان قابل

اتصال به دیتالاگر هستند.

۲- فرکانس نمونه برداری: این عدد نشان دهنده تعداد دفعاتی است که دیتالاگر داده‌های

هر سنسور را خوانده و به کامپیوتر یا حافظه منتقل می‌کند. برای مثال وقتی گفته می‌شود

یک دیتالاگر دارای فرکانس نمونه برداری ۳۰۰ هرتز است به این معنی است که در هر یک

سیصدم ثانیه داده‌های بدست آمده از سنسورها به کامپیوتر منتقل می‌شود.

۳- نوع سنسورهای پشتیبانی کننده: معمولاً هر دیتالاگری سنسورها و مبدلهای خاصی

را پشتیبانی می‌کند. مثلاً یک دیتالاگر ممکن است تنها قادر به پشتیبانی سنسورهای حرارتی

RTD باشد ولی قادر به پشتیبانی ترموکوپلها نباشد.

معمولاً هر دیتالاگر مجهز به یک نرم‌افزار است که امکان اعمال تنظیمات آن و مشاهده

نمودارهای بدست آمده از سنسورها را حین نمونه برداری ممکن می‌کند.

یک پارامتر اساسی در سیستم‌های دیتالاگر قابلیت ثبت اطلاعات برای مدت زمانی طولانی مثلاً

چندین سال است. برای دست یابی به این هدف لازم است سیستم‌های دیتالاگر دارای رسانه‌های

ذخیره‌سازی در حجم‌های بالا و مصرف انرژی بسیار کم باشند.

کالیبراسیون

کالیبراسیون مطابقت با استاندارد را تعیین می‌کند. کالیبراسیون اندازه‌گیری و تعیین صحت وسیله

اندازه‌گیری در مطابقت با مرجع تأیید شده می‌باشد.

هدف کالیبراسیون ایجاد نظامی مؤثر به منظور کنترل صحت و دقت پارامترهای مترولوژیکی دستگاه‌های

آزمون و وسایل اندازه‌گیری و کلیه تجهیزاتی است که عملکرد آن‌ها بر کیفیت فرایند تأثیرگذار می‌باشد.

این کار به منظور اطمینان از تطابق اندازه‌گیری‌های انجام شده با استانداردهای جهانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تعریف دقیق کالیبراسیون در استاندارد ملی ایران به شماره ۴۷۲۳ آمده‌است. کالیبراسیون اجازه می‌دهد

که میزان تصحیح لازم را نسبت به نشاندهی تعیین کنیم. با کالیبراسیون ممکن است خواص اندازه شناختی

دیگری نظیر اثر کمیتهای تأثیرگذار نیز تعیین شود. در واقع کالیبراسیون ویژگی‌های کارآمدی دستگاه یا مواد مرجع

را به وسیلهٔ انجام مقایسات مستقیم مشخص می‌کند. کدام دستگاه‌ها باید کالیبره شوند هر وسیله‌ای که برای

اندازه‌گیری به کار می‌رود و در روش‌های اجرایی به استفاده از آن اشاره شده‌است،

نیاز به تعیین صحت و دقت یا کالیبراسیون دارد.

دستگاه‌های اندازه‌گیری باید به‌طور دوره‌ای کالیبره شوند. گذشت زمان، فرسودگی، حوادث غیرقابل پیش‌بینی،

باعث می‌شوند تا قابلیت ردیابی نتایج آن‌ها تا استانداردها زیر سؤال رفته و نیازمند تأیید مجدد باشند.

برای تجهیزات کالیبره شده گواهی کالیبراسیون صادر شده و ضمیمه دستگاه می‌گردد. کالیبره کردن تمام تجهیزات

لازم نیست. برخی از آن‌ها ممکن است صرفاً به عنوان نشان دهنده مورد استفاده قرار گیرند. انواع دیگر تجهیزات

ممکن است به عنوان ابزار تشخیصی و آشکارسازی به کار بروند. هر گاه وسیله‌ای برای تعیین قابلیت پذیرش محصول

یا عوامل مؤثر در فرایند آزمون مورد استفاده قرار نگیرد کالیبراسیون آن ضرورت ندارد.

اهداف اصلی کالیبراسیون

1. برای اطمینان از قرائت‌هایی که از دستگاه صورت می‌گیرد.
2. برای تعیین درستی مقادیر خوانده شده از دستگاه.
3. برای استقرار قابلیت ردیابی دستگاه به استانداردهای مرجع

(هدف نهایی کالیبراسیون برقراری قابلیت ردیابی عنوان شده‌است) قابلیت ردیابی traceability مهمترین

ویژگی که یک اندازه‌گیری باید داشته باشد وجود قابلیت ردیابی نتایج آن تا استانداردهای ملی و

سپس بین‌المللی می‌باشد.

وقتی سطح اطمینان و عدم قطعیت کلیه اندازه‌گیری‌ها بیان شود درستی و دقت نتایج اندازه‌گیری تضمین می‌گردد.

قابلیت ردیابی قابلیت ارتباط دادن مقدار یک استاندارد یا نتیجه یک اندازه‌گیری با مرجع‌های ملی یا بین‌المللی از

طریق زنجیره پیوسته مقایسه‌ها که همگی عدم قطعیتی معین دارند. کالیبراسیون تنها راه برقراری قابلیت ردیابی

می‌باشد. استقرار قابلیت ردیابی نتایج اندازه‌گیری (در کالیبراسیون) بوسیله تعیین نام دستگاه مرجع کالیبراسیون

و عدم قطعیت آن محاسبه اعلام عدم قطعیت اندازه‌گیری برای نتایج کالیبراسیون و نیز بیان شرایط محیطی اثرگذار

بر نتیجه اندازه‌گیری قابلیت ردیابی نتایج کالیبراسیون استقرار می‌یابد.

کالیبراسیون دیتالاگر

مرحله اول

یک روش کالیبراسیون دیتالاگر بسیار خودکار و مناسب برای دیتالاگر دما ارائه شده است. با استفاده از یک

روش خودکار، یک کالیبراسیون زمان و مقرون به صرفه از دیتالاگر درجه حرارت امکان پذیر است. این روش بر

روی دیتالاگر هایی است که فاقد عملکرد یا ویژگی خواندن مستقیم از یک نمایشگر هستند. برای تنظیم

اندازه گیری و مجدداً برای جمع آوری نتایج اندازه گیری ، این نوع دیتالاگر باید به رایانه متصل شود. در حین

کالیبراسیون ، دیتالاگر آفلاین است. این روش برای دیتالاگر دما از اطلاعات توامان دیتالاگرهای توسعه یافته

است ، اما این نرم افزار و روش می تواند متناسب با انواع دیگر دیتالاگرها نیز اصلاح شود.

مرحله دوم

کالیبراسیون با مقایسه با دماسنج مرجع در مخزن های مایع انجام می شود، و برای دیتالاگرهایی که

سنسورهای خارجی دارند ، معمولا فقط سنسور در مخزن قرار می گیرد. دیتالاگر حاوی سنسورهای داخلی،

با قرار دادن آنها در یک پلاستیک بیرونی یا یک پوشش فلزی از مایع محافظت می شود و پس از آن کل

دیتالاگرها در مخزن قرار می گیرند. دماسنج دیجیتال دمای مرجع مخزن را اندازه گیری می کند و از طریق بلوتوث

آن را به رایانه منتقل می کند. نرم افزار کالیبراسیون توسعه یافته ، SPTempLogger ، نرم افزار دیتالاگر را کنترل

می کند، و بنابراین پروتکل ارتباطی نرم افزار logger نیازی به شناخته شدن ندارد. روش قبلی یا همان روش دستی

که تمامی مراحل آن اعم از شروع و خاتمه هر دنباله اندازه گیری ، ارزیابی داده های حاصل و اجزای عدم اطمینان

مربوطه بود، می تواند با این روش خودکار جایگزین شود.

مرحله سوم

بعد از اینکه کالیبراسیون به یک رایانه متصل شد و بعد از شروع کالیبراسیون ، داده های دیتالاگر و اندازه گیری

مرجع به طور خودکار بارگیری می شوند. داده ها سپس بطور خودکار ارزیابی می شوند و با تجزیه و تحلیل آماری

از ضریب اطمینان و انحراف استاندارد ، صفحات دمایی که کالیبراسیون در آن قرار دارد ، شناسایی می شوند.

اگر تعدادی از پارامترهای کنترل با الزامات مطابقت داشته باشند ، برای هر درجه بندی کالیبراسیون ، تصحیح ،

وضوح و ثبات کوتاه مدت محاسبه می شود. مقادیر محاسبه شده در یک بانک اطلاعاتی به همراه اطلاعات

مربوط به ابزارهای مورد استفاده در طی کالیبراسیون ذخیره می شوند و پس از آن می توان گواهی های کالیبراسیون

و محاسبات عدم اطمینان را اندازه گیری کرد. حداکثر ده دیتالاگر می تواند همزمان متصل شده و به ترتیب ارزیابی شوند.

همچنین سیستم می تواند انواع مختلفی از توالی های اندازه گیری را به درستی تجزیه و تحلیل کند و عدم قطعیت های

اندازه گیری را تصحیح نماید.