Ölçü-Test Ekipmanları İle Çalışan Her Teknik Elemanın Bilmesi Gereken Tanımlar

👤Malik Aviral, Elektronik Yüksek Mühendisi - Yönetim Kurulu Üyesi, Elimko
Ölçü-test ekipmanları günlük yaşantımızda çok önemli bir yere sahiptir. Ölçme işlemi, çeşitli ölçü cihazlarını kullanmayı içeren bir işlevdir. Gerçekte insanoğlu miktarları birbirinden ayırt edebilmek amacıyla ölçüm yapar ve kendi algılama organları yetersiz kaldığında ölçü cihazlarına başvurur. Miktarların birbirine göre farklılıklarını ölçmede daima belli standartlar kullanılır ve standartlara göre farklılıklar incelenerek bulunur. Şüphesiz ki hiçbir ölçü cihazı tam ve doğru bir ölçüm yapamaz. Ancak bir ölçümde kullanacağımız ölçü cihazını, bizi ilgilendiren fark miktarı veya kabul edebileceğimiz hataya göre seçeriz. Bir ölçü cihazının yapabileceği hatayı veya onun kalitesini belirlerken, çeşitli tanımlar kullanırız. Çoğu zaman da bu tanımlar birbirine karıştırılır. Ölçü, kontrol, test ekipmanlarında en yaygın kullanılan tanımlar şunlardır: Hata (Error): Ölçülen değerle, gerçek değer arasındaki fark olarak ifade edilir. Her çalışmada kabul edilebilir bir hata aralığı vardır. Doğruluk (Accuracy): Ölçülen değerin, gerçek değere yakınlığının tanımıdır. Doğruluk sınıfı (Class): Ölçü test ekipmanlarının rakamsal olarak ifade edilen doğruluk oranlarıdır. Örneğin 1, 0.5, 0.25, 0.001 sınıfı diye tanımlanır. Duyarlılık (Sensitivity): Ölçülen değerdeki değişikliğin, ölçümde meydana getirdiği değişikliktir. Ayırım (Resolution): Ayrılabilen en küçük değer, ölçülebilen en küçük değerdir. Hassasiyet (Precision): Cihazın ne derecede doğru ölçüm yapabileceğinin tanımıdır. Ölçü-test ekipmanlarında yaygın olarak 2 hata yaklaşımı kullanılır: • Hata = ± % Doğruluk sınıfı x Tam skala • Hata = ± % Doğruluk sınıfı x Okunan değer • 1. formülde hata “Tam skala” üzerinden, 2. formülde ise “Okunan değer” üzerinden hesaplanır. Örnek 1: Bir cihazın tam skalası 0-400°C ve doğruluk sınıfı 0.5 ise yapabileceği tam skala üzerinden maksimum hata; Hata = ±0.5 x 400 = ±2°C’dir. Cihaz mutlaka ±2°C hata yapacaktır diye düşünmek doğru olmaz, ancak doğruluk sınıfı 0.5 ise ve hata tam skala üzerinden tanımlanıyor ise, cihaz ±2°C’ye kadar hata yapabilme hakkına sahiptir. Bu hata tam skala üzerinde çalışılan her değer için geçerlidir. Örnek 2: Bir cihazın tam skalası 0-1200°C ve doğruluk sınıfı 1 ise ve hata tam skala üzerinden tanımlanıyor ise, cihazın yapabileceği maksimum hata; Hata = ±1 x 1200 = ±12°C’dir. Bu cihaz tüm skala boyunca maksimum ±12°C’ye kadar hata yapabilir. Örnek 3: Bir cihazın tam skalası 0-300°C ise ve hatası okunan değer üzerinden veriliyorsa, doğruluk sınıf 0.5 ise 200°C de yaptığı hata; Hata = ± % 0.5 x 200 (okunan değer) = ±1 °C Aynı cihaz 250 °C de çalışıyor ise; Hata = ±%0.5 x 250 (okunan değer) = ±1.5 °C Bir cihazın hata payı, okunan değer üzerinden veriliyorsa, o cihaz, tam skala üzerinden hata payı verilen cihazdan daha iyidir. En çok kullanılan özelliklerden biri de Ayırım (resolution)dır. Örnek 4: Ölçü aralığı 0-100°C olan bir cihazda ayırım ±1°C’dir. Oysa ölçü aralığı 0-100.0°C olan bir cihazda ayırım ±0.1°C’dir. İkinci cihazın ayırım özelliği birinci cihazdan daha iyidir. Çünkü ikinci cihazda en küçük ayırım ±0.1°C ölçülebilirken, birinci cihazda en küçük ayırım ±1°C’dir. Örnek 5: Duyarlılığı 1 V/°C olan bir cihazın sıcaklık göstergesinde 1 °C’lık değişim meydana gelmesi için cihazın girişinde 1 V’lık bir değişim olması gerekir. Duyarlılığı 0.5 V/°C olan bir cihazın sıcaklık göstergesinde 1°C’lık bir değişim meydana gelmesi için cihazın girişinde 0.5V ‘luk bir değişim yeterlidir. İkinci cihazın duyarlılığı birinci cihaza nazaran daha iyidir. Bu tanımları bilmek, doğru olarak kullanmak çok önemlidir. Ölçü-test ekipmanlarının doğruluğu ayrıca referans alınacak, daha yüksek sınıfta cihazlarla karşılaştırılır. Her cihazın doğruluğu, hata payı görecelidir; bir diğer cihaza göredir. Bu alanda, herhangi bir cihazın referans alınarak kalibre edileceği cihazın sınıfının, kendisinden en az 3 veya 5 kat daha iyi olması gerekir. Doğruluk sınıfı 1 olan cihaz, doğruluk sınıfı en az 0.3 olan bir cihazla kalibre edilebilir. Hedef olan kaliteli ve aynı zamanda ekonomik bir üretim için, ISO 9000’in de bir gereği olan kalibrasyon kavramı günümüzde önem kazanmıştır. Makinelerin, sistemlerin, önemli bir paydaşı olan ölçü-test-kalibrasyon ekipmanları doğru ayarlarında çalıştırılması, yapılan ölçümlerin belli doğruluk sınıflarında kalması ve ISO 9000 gereğince de bunların belgelenmesi gerekmektedir. Yapılan tüm bu çalışmalarda, kalibrasyon kavramını öne çıkmıştır. Son olarak da bu kavramları tanımlayalım. Kalibrasyon: Karşılaştırma (Calibration) Tüm ölçü-test ekipmanları, doğruluk sınıfı daha yüksek ekipmanlarla karşılaştırılır ve referans alınan, daha yüksek doğruluk sınıfındaki cihaza göre aradaki farklar tespit edilir. Validasyon: Karşılaştırma + Ayarlama + Karşılaştırma (Validation) Otomatik kontrol dünyasında cihaz ya da sensörlerin validasyon tanımlaması aşağıda belirtildiği şekilde tanımlanabilir. Üç aşamalıdır. Önce referans alınan ekipmanla karşılaştırma yapılır; yani, kalibrasyon işlemi gerçekleştirilir. Aradaki fark bulunur; bu farklar eğer cihaz ya da sensörde ayar imkanı var ise giderilir; yani ayarlama yapılır. Tekrar referans alınan ekipman değerleri ile karşılaştırılır; yani kalibrasyon işlemi tekrarlanır. Bu şekilde cihazın arzu edilen hata payları içinde çalışması sağlanır. Validasyonun bir başka tanımı da “Geçerlilik” ya da yapılan kalibrasyon işlemlerinin doğruluğunun teyidi anlamında “Doğrulama” olarak da ifade edilir. Yani objektif kanıtın sağlanması yolu ile belirli bir kullanım amacı ve uygulama için şartların yerine getirildiğinin teyidi olarak açıklanmaktadır. Günümüz rekabet şartlarında, ekonomik ve kaliteli üretim yapabilmenin hayati boyutta önemi vardır. Ekonomik ve kaliteli üretim sürecinde de ölçü-test-kalibrasyon cihazları ile ilgili kavramların tam yerine oturması, özümsenip, iyi bilinmesi ve uygulanması gerekir. Bu doğrultuda yukarıda çok önemli olduğuna inandığımız kavramlar, bu konuda okullarından yeni mezun olmuş, kendilerini yetiştirme sürecinde olan teknik arkadaşlarımıza yardımcı olacağı inancı ile verilmiştir.