בפרק הקודם נחשפנו לחשיבות הטמונה בכיול מכשירים בתעשיה, פיתוח, מסחר ועוד. בפרק זה נכיר את היתרונות הטמונים בביצוע כיול מכשירים. בפרק זה נכיר על קצה המזלג מהי אי וודאות בכיול וכיצד מתמודדים עמה נכון.
בפרק 1 הכרנו את הרעיון של אי וודאות בכיול, השונה במקצת מ”אי דיוק” שמוכר לנו מהטרמינולוגיה היום יומית שמתארת את יכולת המדידה של מכשירים. אכן, הביטוי האינטואיטיבי של רמת דיוק נפוץ במפרטים טכניים רבים, אך על פי הנחיות ה- VIM “אי ודאות” הוא המונח המועדף לשימוש לתיאור מפרט המדידה של מכשיר.
?מהי בעצם אי וודאות
בהגדרה הבסיסית אי ודאות מתארת טווח של ערכים שבהם ניתן למצוא את הערך האמתי. קחו לדוגמה מצב שבו וולטמטר מציג מתח של V10 ורמת אי וודאות של 0.1 ± V, בהסתברות של 95 אחוזים. הרי המתח האמיתי יכול להיות נמוך עד 9.9 V או גבוה עד 10.1 V. כך שאנו יכולים להיות בעלי 95% ביטחון כי 10V ± 0.1 V מכיל את הערך האמתי. לשמחתנו, רוב תוצאות המדידה נוטות להיות באמצע הטווח האפשרי, שכן חוסר הוודאות הוא אקראי ומתקיים בתוך עקומת גאוס / הפעמון נורמלית.
במילים אחרות, בכדי לשמור על אמון בתוצאות הבדיקה נשאף תמיד לצמצם ככל האפשר אי הוודאות המוצעת בתוצאת הבדיקה. לכן, תקן כיול צריך לאפשר אי ודאות נמוכה יותר (או דיוק טוב יותר) מאשר המכשיר מכויל. לדוגמה, אין זה הגיוני לכייל מיקרומטר מדויק במיוחד, בעזרת סרט מדידה. באופן דומה, לא הגיוני לכייל ברמת דיוק גבוהה מתכת יקרה באמצעות שקילה האמצעות משקל ביתי.
במדריך של BIPM לתיאור אי וודאות במדידה נאמר כך: “כאשר מדווחים על תוצאת מדידה פיזית, חובה לספק אינדיקציה כמותית כלשהי לאיכות התוצאה, כך שאלו המשתמשים בה יוכלו להעריך את מהימנותה “.
?איך אי וודאות משתלבת עם כיול
אי וודאויות יכולות להיכנס למשוואת הכיול ממקורות שונים. לדוגמה, בחיישן טמפרטורה, אי ודאות ניתן להציג על ידי מדחום ומערכת כיול כשחיבור בין שני מרכיבי אי וודאות אלה מכונה “הערכת אי ודאות”.
קבלו דוגמה איך אי-ודאות בכיול ואי ודאות המדידה מהווים מרכיב חשוב של חיי היומיום שלנו. משאבת דלק טיפוסית מציעה אי וודאות של 11 מיליליטר שזה כחצי כפית. הפסד של חצי כפית דלק לליטר אינו מטריד את אף אחד ואינו גורם לנזקים כלכליים. אף אם היקף אי הוודאות מגיע ± 0.1 ליטר, הרי שפה עלולה להיות בעיה. שכן מדובר בטעות משמעותית עם סטייה של מספר ליטרים בכל מילוי. לכן, הסיבה לאי-ודאות חשובה כל כך עבור כיול ובמדידה, כי היא נדרשת כדי לאפשר לבעלים של המכשיר או ללקוח של המדידה להעריך את האמון במכשיר או במדידה.
קצת על סטנדרט הבדיקה עצמו
במשך מספר שנים, יחס אי וודאות של 1:4 המכונה TUR יושם בתהליכי כיול רבים. כלל אצבע זה אומר בעצם שאמצעי ביצוע כיול נדרש לעמוד ביחס של פי 4 מול ציוד הבדיקה. כך שלמעשה ה TUR מבטה את היחס בין המפרט של המכשיר הנבדק (DUT) לבין אי-הוודאות המורחבת של המדידה.
בפרק הבא נכיר מכשירי כיול וכן את תחומי המדידה השונים, כמו טמפרטורה, משקל, לחץ ועוד.
