• Home
  • ::    Knowledge
  • การวิเคราะห์ระบบการวัดเพื่อหาแหล่งกำ เนิดค่าความไม่แน่นอน

    ในการพิจารณาหาค่าความไม่แน่นอนในกระบวนการสอบเทียบ สิ่งหนึ่งที่เป็นปัจจัยสำ คัญคือ แหล่งกำ เนิดค่าความไม่แน่นอนของระบบการวัด การที่จะได้มาซึ่งแหล่งกำ เนิดค่าความไม่แน่นอนของ ระบบการวัดนั้น จำ เป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการวิเคราะห์ระบบการวัดทั้งหมด เพื่อเก็บรายละเอียดของสิ่งที่จะ ทำ ให้เกิดความไม่แน่นอนในกระบวนการวัด ทั้งที่มองเห็นและมองไม่เห็น ซึ่งอาจได้มาจากเอกสารอ้างอิง ของเครื่องมือ หรือได้มาจากมาตรฐานการถ่ายโอน

    จะเห็นว่าผู้ที่จะวิเคราะห์ระบบการวัดได้นั้น จำ เป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีประสบการณ์ใน กระบวนการวัดนั้น ๆ เป็นอย่างดี เพื่อที่จะทราบรายละเอียดของความไม่แน่นอนที่สามารถเกิดขึ้นได้ตลอด ที่ทำ การวัด เพราะผู้ที่ปฏิบัติงานนั้นย่อมทราบดีถึงสภาวะแวดล้อมขณะปฏิบัติงานว่ามีปัจจัยอะไรบ้างที่จะ ทำ ให้เกิดความไม่แน่นอนขึ้นได้

    เพื่อให้เข้าถึงที่มาของแหล่งกำ เนิดความไม่แน่นอน ของกระบวนการสอบเทียบเครื่องมือวัด ขอยกตัวอย่าง ดังต่อไปนี้

    แหล่งกำ เนิดความไม่แน่นอนของการสอบเทียบมวล
    การสอบเทียบตุ้มนํ้าหนักอ้างอิง
    การสอบเทียบตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงนั้น จะมีค่าความคลาดเคลื่อนแฝงอยู่ในค่าความไม่ แน่นอนของการสอบเทียบ ซึ่งแสดงในเอกสารรับรองการสอบเทียบ นอกจากนี้ การ สอบเทียบตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงนั้นจะต้องมีการสอบกลับได้ถึงมาตรฐานในระดับชาติ หรืออาจ ถึงมาตรฐานระหว่างประเทศขึ้นกับว่าตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงนั้นอยู่ในมาตรฐานระดับใดด้วย

    ความมีเสถียรภาพของตุ้มนํ้าหนักอ้างอิง
    สิ่งที่จำ เป็นอันหนึ่ง คือการเปลี่ยนแปลงมวลของตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงอย่างสมํ่าเสมอ จากที่มีการสอบเทียบครั้งหลังสุด สิ่งเหล่านี้สามารถนำ มาเป็นข้อมูลในการประมาณการ การ เปลี่ยนแปลงมวลของตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงได้จากการที่มีการสอบเทียบตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงอย่างต่อ เนื่อง ถ้าที่ผ่านมามิได้มีการบันทึก หรือไม่สามารถค้นหาประวัติการสอบเทียบของตุ้มนํ้าหนัก มาตรฐานได้ ก็อาจประมาณการได้จากการสังเกตการเปลี่ยนแปลงมวลอันเนื่องมาจากค่าความ ไม่แน่นอนระหว่างการสอบเทียบ นอกจากนี้ความมีเสถียรภาพของตุ้มนํ้าหนักอาจขึ้นกับ วัสดุและคุณภาพการผลิต (ได้แก่ ความไม่พอดีของเกลียว) ความแนบสนิทของผิว การ เปลี่ยนแปลงที่ไม่เสถียรของวัสดุที่ใช้ การสึกหรอและความเสียหายในทางกายภาพ ความ เสียหายอันเนื่องมาจากบรรยากาศ สำ หรับความมีเสถียรภาพของรูปทรงที่นำ มาใช้นั้น ถือ เป็นสิ่งที่จะต้องนำ กลับมาพิจารณา ถ้าการใช้งานหรือสภาวะแวดล้อมของตุ้มนํ้าหนักเปลี่ยนไป การสอบเทียบตามกำ หนดระยะเวลาอย่างสมํ่าเสมอของตุ้มนํ้าหนักอ้างอิงถือเป็นสิ่ง สำ คัญต่อความมีเสถียรภาพของตุ้มนํ้าหนักนั้น ๆ

    เครื่องชั่งและขั้นตอนการชั่ง
    การใช้เครื่องชั่งในการสอบเทียบจะต้องมีการประเมินองค์ประกอบต่าง ๆ เพื่อช่วยให้ ทราบว่าเกิดความไม่แน่นอนอะไรบ้างตลอดกระบวนการชั่ง การประเมินจำ เป็นอย่างยิ่งที่จะ ต้องคลอบคลุมถึงคุณสมบัติต่าง ๆ (ที่เห็นว่าเป็นสาเหตุของการทำ ให้เกิดความไม่แน่นอนใน ขั้นตอนการชั่ง) ของเครื่องชั่ง เพราะถือเป็นสิ่งสำ คัญต่อขั้นตอนการชั่ง ตัวอย่างเช่น ความไม่ แน่นอนเนื่องมาจากความยาวคาน (สมมุติว่ามีค่าคงที่) ของเครื่องชั่งแบบคานชั่ง (Equal Arm Balance) อาจไม่ต้องประเมินหากวิธีการที่ใช้เป็นวิธีการสอบเทียบแบบแทนที่ (Borda’s Method) อย่างไรก็ตาม ในการประเมินค่าความไม่แน่นอนควรจะพิจารณาองค์ประกอบเหล่า นี้
    ความสามารถในการทำ ซํ้า (Repeatability)
    - ลักษณะเชิงเส้นภายในระยะที่ใช้ (Linearity)
    - ความสามารถในการอ่าน (Readability)
    - การจัดวางกลุ่มตุ้มนํ้าหนักที่ถูกวางบนถาดในขณะชั่งไม่รวมอยู่ที่จุดศูนย์กลาง
    -ผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก (อาจมาจากตุ้มนํ้าหนักเอง หรือผลกระทบจาก สนามแม่เหล็กของมอเตอร์เครื่องชั่ง ในกรณีที่เป็นตุ้มนํ้าหนักที่ทำ จากเหล็ก)
    - ผลกระทบจากอุณหภูมิ เช่น ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของตุ้มนํ้าหนักและ เครื่องชั่ง
    - ความไม่แน่นอนเนื่องจากความยาวคาน

    ผลกระทบจากแรงลอยตัวของอากาศ (Air Buoyancy Effects)
    การแก้ไขในเรื่องแรงลอยตัวของอากาศเพื่อความถูกต้องแม่นยำ สามารถกระทำ ได้ขึ้น กับว่าทราบความหนาแน่นของตุ้มนํ้าหนักและความหนาแน่นของอากาศดีเพียงใด อย่างไรก็ดี ความหนาแน่นของตุ้มนํ้าหนัก ห้องปฏิบัติการเพียงบางแห่งเท่านั้นที่สามารถหาค่าได้ แต่ส่วน ใหญ่จะใช้เพียงการสมมุติคาดคะเนเอาเท่านั้น ส่วนความหนาแน่นของอากาศสามารถคำ นวณ จากสมการทางคณิตศาสตร์ หลังจากได้วัดอุณหภูมิของอากาศ ความดันบรรยากาศ และ ความชื้นสัมพัทธ์แล้ว หากต้องการความถูกต้องในระดับสูงที่สุดเท่าที่จะทำ ได้จำ เป็นอย่างยิ่ง ที่จะต้องวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศด้วย

    นอกจากผลกระทบจากแรงลอยตัวของอากาศแล้ว สภาวะแวดล้อมขณะทำ การสอบ เทียบอาจทำ ให้เกิดความไม่แน่นอน (ความไม่แน่นอนในการชั่ง) ขึ้นได้ เช่น การเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิสามารถที่จะไปเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้า (ในกรณีเครื่องชั่งไฟฟ้าแบบคาน (Balance) ได้ ซึ่งมีอิทธิพลต่อการอ่านค่า แรงลมจากเครื่องปรับอากาศ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่าง รวดเร็วในห้องปฏิบัติการสามารถสร้างผลกระทบต่อกระบวนการชั่งได้ การเปลี่ยนแปลง ความชื้นในบรรยากาศของห้องปฏิบัติการ สามารถทำ ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมวลของตุ้ม นํ้าหนักในระยะเวลาอันสั้นได้ ระดับความชื้นในบรรยากาศที่ตํ่าสามารถทำ ให้เกิดไฟฟ้า สถิตย์ใน(เครื่องชั่งบางชนิด ความสกปรกเนื่องมาจากฝุ่นทำ ให้มีความไม่แน่นอนในการสอบ เทียบ การเคลื่อนไหวของตุ้มนํ้าหนักขณะสอบเทียบเป็นสาเหตุการรบกวนเฉพาะที่

    แหล่งกำ เนิดความไม่แน่นอนการสอบเทียบทางมิติ
    - มาตรฐานอ้างอิง และเครื่องมือ
    ค่าความไม่แน่นอนสามารถหาได้จากมาตรฐานอ้างอิง และเครื่องมือวัดสามารถ กำ หนดได้จากการทำ การวัดที่ผ่านมา

    - ผลกระทบจากความร้อน (Thermal Effects)
    ค่าความไม่แน่นอนจะสัมพันธ์กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเครื่องวัดที่นำ มา สอบเทียบ (Gauge Being Calibrated), มาตรฐานอ้างอิง และเครื่องมือวัดที่ใช้ โดยจะมีค่าเพิ่ม มากยิ่งขึ้นถ้าความยาวเพิ่มมากขึ้น และยังรวมถึงความแตกต่างของวัสดุที่ใช้ผลิตเครื่องวัดที่นำ มาสอบเทียบและมาตรฐานอ้างอิงอีกด้วย มีความเป็นไปได้ที่จะแก้ไขผลกระทบจากอุณหภูมิ ซึ่งจะเป็นส่วนของความไม่แน่นอนที่เป็นผลจากค่าความไม่แน่นอนที่เกิดจากค่าสัมประสิทธิ์ การขยายตัวของวัสดุที่ใช้ผลิต และผลการสอบเทียบเครื่องวัดอุณหภูมิ

    - ความกดดันยืดหยุ่น (Elastic Compression)
    ค่าความไม่แน่นอนจะสัมพันธ์กับความแตกต่างของความกดดันยืดหยุ่นระหว่างวัสดุ ที่ใช้ผลิตของเครื่องวัดที่นำ มาสอบเทียบ (Gauge Being Calibrated) ขณะทำ การสอบเทียบ และมาตรฐานอ้างอิง สิ่งเหล่านี้มีความหมายมากในการสอบเทียบที่ต้องการความละเอียดสูง มาก ในกรณีนี้รวมถึงความแตกต่างของวัสดุที่นำ มาใช้ด้วย นอกจานี้ยังสัมพันธ์กับแรงของ อุปกรณ์เครื่องมือวัดที่ใช้สอบเทียบ รวมถึงลักษณะของปลายเข็มวัดที่สัมผัสลงบนเครื่องวัดที่ นำ มาสอบเทียบและบนมาตรฐานอ้างอิง ความไม่แน่นอนเนื่องมาจากความกดดันยืดหยุ่นสามารถแก้ไขทางคณิตศาสตร์ได้โดยแบ่งเป็นส่วนของความไม่แน่นอนที่เป็นผลมาจากค่า ความไม่แน่นอนของแรงที่ทำ การวัด และคุณสมบัติของวัสดุที่นำ มาใช้ทำ เครื่องวัด (ที่นำ มา สอบเทียบ)

    - ความไม่แน่นอนเนื่องมาจากความไม่ได้ฉาก (Cosine Errors)
    ความไม่ได้ฉากใด ๆ ของเครื่องมือวัดที่นำ มาสอบเทียบ และมาตรฐานอ้างอิง ที่เกี่ยว ข้องกับแนวแกนที่ใช้วัดจะสามารถนำ ไปสู่ความไม่แน่นอนของการวัดได้ ความไม่แน่นอนที่ กล่าวถึงบ่อย ๆ นี้ได้แก่ ความไม่แน่นอนเนื่องมาจากความไม่ได้ฉาก ซึ่งสามารถลดความไม่ แน่นอนนี้ลงได้โดยการปรับตำ แหน่งของเครื่องมือวัดที่นำ มาสอบเทียบที่เกี่ยวเนื่องกับแกนที่ วัดเพื่อพิจารณาหาจุดผันแปรที่ให้ได้ค่าสูงสุดและตํ่าสุดที่เหมาะสม ความไม่แน่นอนเล็กน้อย ที่ยังมีผลอยู่ สำ หรับกรณีตัวอย่างคือ การตั้งข้อสันนิษฐานผิดพลาดเกี่ยวกับรูปแบบที่ใช้ สำ หรับจัดวางจุดที่ใช้วัด

    - ความไม่แน่นอนเนื่องมาจากรูปทรงเรขาคณิต (Geometric Errors)
    ความไม่แน่นอนเนื่องมาจากรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือวัดที่นำ มาสอบเทียบ มาตรฐานอ้างอิง หรือรูปแบบที่ผิดพลาดของเครื่องมือที่ใช้วัด จะเป็นตัวเพิ่มความไม่แน่นอน สิ่งเหล่านี้จะรวมถึงความไม่แน่นอนเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่เกิดจาก ความเรียบหรือความกลมของ ปลายเข็มวัด ความตรง ความเรียบ ความขนาน หรือ ความได้ฉากของผิวที่ใช้เป็นจุดวัด และ ความกลม หรือความเป็นทรงกระบอกของเครื่องมือวัดที่นำ มาสอบเทียบและมาตรฐานอ้างอิง ตัวอย่างความผิดพลาดที่พบบ่อยในกรณีนี้ได้แก่ ความสมบูรณ์ทางรูปทรงเรขาคณิตที่ตั้ง สมมุติฐานผิด ๆ เลือกวิธีการวัดที่ไม่กระชับรัดกุม หรือในกรณีอื่นที่ความผิดพลาดเนื่องมา จากรูปทรงเรขาคณิตมีอยู่ทั่วไปในกรณีเฉพาะ

    Download file

Copyright © 2009 - 2015 SK Sales & Service Co., Ltd.