所有的測試與測量(T&M)設備都需要校正。校準與測試的越徹底,儀器所測得的結果就越可靠。製造商——特別是製造醫療、製藥、軍事和航空航太產品的製造商,都不能冒著「偽陽性」(false positives)的風險,在測量過程中讓有缺陷的產品進入市場。對於「偽陰性」(false negatives)來說也是如此,它會導致好的產品無法出貨,或甚至更糟糕的情況是被報廢處理。

為了讓測試設備符合規格要求,就必須進行校正。諸如國防承包商等大型公司可能擁有自家校正設施,但大多數公司通常使用第三方實驗室,如Transcat。《EE Times》編輯日前有幸參訪了美國校正和實驗室儀器服務供應商Transcat Inc.位於紐約州羅徹斯特(Rochester, New York)總部,直擊高階校正實驗室及其內部設施與設備。在那裡還擺著一台令人無法抗拒的HP34401A數位萬用電表(DMM),我差不多有十年的時間沒在實驗室看過這台DMM了。

根據Transcat執行長Lee Rudow介紹,該公司有45%的業務來自用於製造醫療和製藥設備(如溫度計和濕度計)的校正設備。其他校正服務包括計量流量和尺度作業。例如,製造義肢的醫療器材製造商必須使用雷射測量尺寸。Transcat則將為用於此類製造的器械測量設備提供校正服務。

在法規的推動下,針對示波器和萬用電表等電氣測量設備的校正任務,開始從航空航太和國防部門下落至測試實驗室。此外,該公司也提供射頻(RF)校正服務,主要是以其位於德州休斯頓(Houston, TX)的設施為中心,並由該公司的計量技術總監Chris Grachanen負責。幾年前,在Transcat向惠普(HP)收購他的實驗室之前,Chris一直在推動校正技師培訓和認證。

Rudow解釋了Transcat收購惠普Houston RF校正實驗室的一個原因。他說:「植入人體使用的醫療元件具有RF功能,如藍牙。這些產品需要以校正設備進行測試。Houston中心還有一間標準實驗室,可以校正公司的120 Fluke多功能校正器,以符合NIST可溯源標準。」

Transcat的校正標準並不只是電壓、電流和電阻的電氣質量,還包括壓力、溫度和質量等物理量。Transcat的質量標準位於費城和洛杉磯的溫控室。這些標準用於作為比較客戶使用的權重之參考。(請參考以下Transcat位於Rochester實驗室的測試設備照片,其中還包括電氣和物理校正。)

由於校正必須符合規範要求,實驗室需要經過公證單位認證。諸如國家自願實驗室認可計劃(National Voluntary Laboratory Accreditation Program;NVLAP)等組織定期針對實驗室進行審核,以驗證其是否符合公認的做法。此外,實驗室的所有技術人員也都必須接受培訓和認證。

Rudow說:「我們希望所有的技術人員都經過能力測試,以確保每項技術都符合要求。即使取得實驗室認證只需要讓一名技術人員向認證機構展示我們知道如何校正,但我們並不滿足於此。在我們每一個設施的每一名校正技術人員都經過認證,這使我們在21個地點的服務與效果都能保持一致。如果一家客戶擁有多個據點,他們可以使用當地的Transcat實驗室,獲得與其他任何地點的Transcat實驗室相同的校正結果。」

以下圖集介紹在校正實驗室可能看到的各種為儀器精準度把關的「傢俬頭」(以下圖片來自《EE Times》編輯Martin Rowe)。

溫度和濕度

Fluke_bath_P1 Fluke溫度校正器產生已知溫度,可用於校正探棒

Fluke_Black_stack_P2 將上圖的溫度校正器連接到Fluke/Hart Scientific‘Black Stack’溫度計和校正器,即搭建成為校正溫度探棒(如熱電偶、電阻溫度檢測器[RTD]和熱敏電阻)的系統。

Ektron_TC_simulator_P3 Ectron熱電耦模擬器用於校正熱電耦溫度計

Transcat_humidity_P4 校正技術人員使用Thunder Scientific 3900低濕度產生器,搭配使用是德科技(Keysight) U8001A直流(DC)電源和HP 34401A數位萬用電表。

壓力、質量和流量

Fluke-deadweight_P5 Fluke P3125液壓自重測試儀,用於測量壓力、質量和流量

air_Weisenberg_P6 Westenberg Engineering的832060-G風洞工具,可用於校正速度測量設備,如風速計。

mass_P7 用於精密量測的標準工具——塊規(gage-block)組,在此實驗室中用於卡鉗等工具的尺寸校正,還可以根據需要組合成任意長度。

電氣設備

從《EE Times》的角度來看,這是最有趣的部份。雖然許多基礎儀器(如儀表和示波器)都可以使用多功能校正器進行校正,但情況並非總是如此。這就是為什麼校正實驗室中還需要其他測試設備,如銣頻率標準和失真分析儀...

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