Přesnost při měření síly začíná správnými normami. Těch je však celá řada a není vždy snadné v nich udržet přehled: ISO 376, DKD-R 3-3, ISO 7500 – která z nich je pro konkrétní použití obzvláště důležitá a v čem se liší?

Jedno je jisté: od mezinárodně uznávaných kalibračních standardů až po odvětvové směrnice hraje každá z nich rozhodující roli při zajišťování přesnosti, sledovatelnosti a srovnatelnosti. Kromě toho existuje několik dalších přístupů, které dokonce přesahují rámec konvenčních norem, aby bylo možné dosáhnout ještě nižších měřicích nejistot. Příkladem je GTM-RL-003, kalibrační postup vyvinutý naší společností GTM.

Rozhodnutí, která norma nebo předpis je pro konkrétní aplikaci relevantní a má uplatnění, není triviální. Ať už jde o maximální přesnost, nákladově efektivní kalibraci nebo normu speciálně přizpůsobenou dané aplikaci: Kdo zná rozdíly, má snazší práci s vlastním měřicím procesem. A právě z tohoto důvodu zde uvádíme krátký přehled nejdůležitějších norem a jejich dopadů.

ISO 376: Mezinárodní norma pro kalibraci siloměrů

ISO 376 je celosvětově uznávaná norma pro kalibraci siloměrů a v různých verzích se používá již více než 60 let (její počátky sahají dokonce ještě dále do minulosti). Původně byla vyvinuta a dodnes se používá ke klasifikaci strojů na zkoušení materiálů při statických silách a díky svému širokému uznání je základem pro kalibraci v mnoha oblastech.

Norma ISO 376 zahrnuje:

• Opakovatelnost: Dvě řady měření za identických podmínek ve stejné montážní poloze – výsledek ukazuje, jak opakovatelně senzor měří za nezměněných podmínek.
• Srovnávací přesnost: Měření ve třech montážních polohách, vždy otočených o 120° kolem měřicí osy. Tím se zaznamenává, jak senzor reaguje na různé montážní polohy – měřítko jeho reprodukovatelnosti v reálném použití.
• Hystereze: Popisuje rozdíl ve výstupním signálu mezi stoupajícím a klesajícím zatížením – měřítko směrové závislosti snímače.
• Regresní odchylka: Odchylka mezi skutečnou charakteristikou snímače a matematickým přizpůsobením křivky.
• Tečení: Změna signálu v čase při konstantním zatížení – od normy ISO 376:2011 samostatné klasifikační kritérium.

Zejména srovnávací přesnost zohledňuje vektorový charakter síly. Kalibrace je platná maximálně 26 měsíců. Dřívější rekalibrace je nutná, pokud byl snímač síly přetížen nebo opraven.

Norma se nepoužívá pouze pro kalibraci siloměrů, ale je předepsána normou ISO 7500, která upravuje kalibraci strojů pro zkoušení materiálů. Například zkušební stroj třídy 0,5 musí být kalibrován siloměrem třídy 0,5 klasifikovaným podle normy ISO 376.

ISO 7500: Kalibrace a kontrola strojů pro zkoušení materiálů

ISO 7500 je mezinárodní norma, která má zvláštní význam při zkouškách materiálů. Zajišťuje, že zkušební stroje na materiály měří působící síly přesně a spolehlivě. Tento postup se těší na mezinárodní úrovni velmi vysokému uznání.

Norma ISO 7500 dále předepisuje, že zkušební stroje musí být pravidelně kontrolovány a kalibrovány, aby byla zajištěna přesnost měření síly. Norma tak doporučuje interval kalibrace nejdéle 12 měsíců. Nová kalibrace je navíc nezbytně nutná, pokud se změní místo instalace zkušebního stroje nebo po opravách, které by mohly ovlivnit měření síly.

DKD-R 3-3: Německá směrnice pro kalibraci zařízení pro měření síly

Pro průmyslové uživatele, kteří hledají jednodušší a nákladově efektivnější kalibrační postupy, byla německou kalibrační službou (DKD) ve spolupráci s PTB vyvinuta směrnice DKD-R 3-3. Tato směrnice popisuje zjednodušené kalibrační postupy ve srovnání s normou ISO 376.

Je však třeba vzít v úvahu jednu zvláštnost: v důsledku zjednodušení nemusí být vektorové vlastnosti síly zachyceny úplně. Navíc nesmí zjednodušený postup vést k menším nejistotám měření. Proto norma DKD-R 3-3 předepisuje zohlednit tzv. a priori hodnoty, například z dřívějších kalibrací. Důležité: Měřicí přístroje síly kalibrované podle DKD-R 3-3 nesplňují požadavky kladené na kalibraci strojů pro zkoušení materiálů.

GTM-RL-003: Vlastní kalibrační postup výrobce pro referenční snímače síly v zařízeních pro měření síly

Pro aplikace, které vyžadují maximální přesnost a minimální nejistotu měření, nabízíme vlastní, námi vyvinutý postup: GTM-RL-003. Tato směrnice byla vyvinuta speciálně pro kalibraci referenčních snímačů síly, které se používají v referenčních měřicích zařízeních pro sílu nebo při vzájemném porovnávání.

Náš postup zahrnuje:

• Kalibraci ve čtyřech nebo více montážních polohách.
• Dvě nebo více měřicích sérií pro každou montážní polohu.

S GTM-RL-003 lze dosáhnout menších nejistot měření než při kalibraci podle normy ISO 376. Tato metoda je vhodná zejména pro národní metrologické ústavy a další vysoce přesné aplikace.

EURAMET Calibration Guide No. 4: Průvodce nejistotou měření v oblasti měření síly

Evropská směrnice EURAMET Calibration Guide No. 4 (aktuální verze 3.0, stav únor 2022) nabízí návod k odhadu nejistoty měření v různých oblastech měření síly. Obsahuje pokyny pro kalibraci, včetně výběru vhodných referenčních etalonů a zohlednění okolních podmínek.

Je cenným doplňkem pro:

• kalibrace snímačů síly podle normy ISO 376
• kalibrace strojů pro zkoušení materiálů podle normy ISO 7500
• různé typy zařízení pro měření síly

Tato příručka je obzvláště užitečná pro odborníky, kteří musí pro své aplikace sestavit rozpočet měřicí nejistoty. Doplňuje stávající normy a nabízí praktickou podporu při hodnocení nejistot. Dále slouží tato směrnice k sjednocení kalibračních postupů v Evropě.

... a proč jsou tyto normy tak důležité?

Tolik k našemu stručnému přehledu! Normy a směrnice jako ISO 376, DKD-R 3-3 nebo GTM-RL-003 nejsou jen technickými standardy – budují důvěru v přesnost měření a zajišťují celosvětovou srovnatelnost. Ať už ve výzkumu, průmyslu nebo kalibraci: správná norma může znamenat velký rozdíl.

Autor: Daniel Schwind, technický ředitel společnosti GTM Testing and Metrology GmbH