Перейти к содержанию

Калибровка средства измерений

«Откалибровать датчик» в электронике обычно означает подкрутить его, чтобы показывал правильно. В метрологии это две разные операции: калибровка устанавливает, насколько прибор ошибается, а подстройка эту ошибку убирает. Разница важна, когда читаешь даташиты и паспорта приборов.

Обновлено Редакция GAW

Калибровка (calibration) — операция, при которой показания прибора сравнивают со значениями эталона и по результатам устанавливают, как из показания получить правильный результат. По VIM (JCGM 200:2012, п. 2.39) итог калибровки — утверждение, функция, график или таблица, а в простом случае — аддитивная или мультипликативная поправка к показаниям, вместе с неопределённостью.

Калибровка — не подстройка

VIM разводит три операции:

Операция (VIM)Что делаютМеняется ли прибор
Калибровка (calibration), 2.39сравнивают с эталоном, находят поправкунет
Подстройка (adjustment), 3.11регулируют, чтобы прибор показывал предписанные значения: ноль, смещение, диапазон (усиление)да
Проверка (verification), 2.44подтверждают, что прибор отвечает требованиямнет

Калибровка — предпосылка подстройки: сначала узнают ошибку, потом её убирают, а после подстройки прибор обычно калибруют снова. В обиходе обе операции называют калибровкой, и VIM отдельно замечает, что подстройку часто ошибочно называют «самокалибровкой».

Примеры в электронике

  • Самокалибровка АЦП STM32F1. По биту CAL АЦП вычисляет поправку для каждого конденсатора внутреннего ЦАП и применяет её при каждом преобразовании (RM0008, разд. 11.4); запускать её советуют после каждого включения питания. Подробности — в статье «АЦП STM32». По VIM это внутренняя подстройка.
  • Калибровка по двум точкам. Подают два известных напряжения, по кодам находят смещение и наклон и пересчитывают все результаты. Так убирают смещение и ошибку усиления АЦП, а нелинейность и шум остаются.
  • Null или REL в мультиметре — подстройка нуля: прибор запоминает показание при замкнутых щупах и вычитает его.
  • Межкалибровочный интервал. Пределы погрешности прибора действуют ограниченное время: Fluke задаёт их для 83V и 87V на год после калибровки, при 18–28 °C. Как записывают такие пределы, разбирает термин «Счёт дисплея мультиметра», а разницу точности и разрешения — термин «Точность и разрешение измерения».

Не путать с компенсацией щупа осциллографа — это подстройка щупа под вход прибора, которую пользователь делает сам при каждом подключении.

Частые вопросы

Чем калибровка отличается от подстройки?

Калибровка отвечает на вопрос «насколько прибор ошибается»: его показания сравнивают с эталоном и записывают поправку или таблицу. Подстройка (по-русски часто говорят «юстировка») меняет сам прибор, чтобы он показывал правильно. VIM прямо просит их не путать и отмечает, что после подстройки прибор обычно калибруют заново.

Что такое самокалибровка АЦП?

Это внутренняя подстройка преобразователя без внешнего эталона. У STM32F1 по биту CAL АЦП измеряет ошибки своих конденсаторов и потом исправляет каждое преобразование. По терминологии VIM это подстройка, а не калибровка: словарь прямо называет название «самокалибровка» ошибочным. Она исправляет только разброс внутренних конденсаторов, поэтому ошибку внешнего опорного напряжения не убирает.

Как часто калибровать мультиметр?

Так, как задаёт производитель для своих характеристик. Fluke, например, гарантирует точность 83V и 87V в течение года после калибровки при температуре 18–28 °C. Для домашних проверок прибор можно сравнить с другим или с точным источником опорного напряжения, но это проверка, а не калибровка с прослеживаемостью к эталонам.

Источники

  1. JCGM 200:2012. International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM), 3rd edition — 2.39 calibration — операция, которая сначала устанавливает связь между значениями эталонов и показаниями прибора с их неопределённостями, а затем использует её для получения результата из показания; выражается утверждением, функцией, графиком, кривой или таблицей, иногда аддитивной или мультипликативной поправкой; примечание 2: не путать с подстройкой измерительной системы, которую часто ошибочно называют «самокалибровкой», и с проверкой калибровки; 3.11 adjustment — операции, чтобы прибор давал предписанные показания; виды — подстройка нуля, смещения и диапазона (усиления); калибровка — предпосылка подстройки, после подстройки прибор обычно калибруют заново; 2.44 verification — подтверждение соответствия заданным требованиям
  2. STMicroelectronics. RM0008 Reference manual: STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, STM32F105xx and STM32F107xx (Rev 21, February 2021) — разд. 11.4: встроенная самокалибровка АЦП вычисляет поправочный код для каждого конденсатора внутреннего ЦАП и применяет его при каждом преобразовании; запуск битом CAL регистра ADC_CR2, рекомендуется после каждого включения питания, перед ней АЦП включён (ADON = 1) не меньше двух тактов
  3. Fluke. Fluke 83V and 87V Digital Multimeters, Detailed Specifications (2161164 D-US-N Rev B, 4/2005) — точность задана при 18–28 °C, влажности до 90 %, в течение года после калибровки

Нашли ошибку?

Смотрите также