ما هي المعايرة؟
تحدد معايرة درجة الحرارة الفرق بين قراءة جهاز قياس درجة الحرارة ومرجع ذي إمكانية تتبع موثقة. ويتم القياس إما بالمقارنة في بيئة متحكم بها مثل كتلة جافة أو حمام سائل أو غرفة مناخية، أو باستخدام نقاط ثابتة.
لماذا يُجرى؟
الهدف هو أن تستند القرارات المرتبطة بدرجة الحرارة إلى قياس موثوق. ففي عمليات المعالجة الحرارية والتعقيم وسلسلة التبريد وسلامة الأغذية، تحدد درجة الحرارة مباشرة مطابقة المنتج؛ وميزان حرارة ذو انحراف غير معروف يجعل جميع هذه العمليات موضع شك.
على أي أجهزة؟
- موازين الحرارة الرقمية والتناظرية، مجسات الغمر
- المزدوجات الحرارية وموازين الحرارة المقاومة (PT100، PT1000)
- موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء (دون تلامس)
- الأفران والمحارق والحاضنات وأجهزة التعقيم بالبخار
- غرف المناخ والاستقرار
- المستودعات الباردة والثلاجات
- مسجلات البيانات
الكميات المقاسة
- خطأ الإشارة: الفرق بين قراءة الجهاز والمرجع
- التكرارية: تشتت القراءات المتكررة عند نفس النقطة
- توزيع درجة الحرارة داخل الحجم (في الغرف والأفران): الفرق بين أسخن نقطة وأبردها
- الاستقرار الزمني: التذبذب حول نقطة الضبط
- تأثير الانبعاثية على الأجهزة بالأشعة تحت الحمراء
دورية المعايرة
لا تحدد أي مواصفة فترة المعايرة، ولا توجد قاعدة عامة من نوع «مرة في السنة». وتُحدَّد الفترة بالنظر معًا إلى توصية الصانع، وتواتر الاستخدام وظروفه، وحرجية القياس، واتجاه الانجراف في نتائج المعايرات السابقة، وأي اشتراط تشريعي. ويصف ILAC-G24 / OIML D10 طرائق ذلك. والنهج السليم هو البدء بفترة معقولة ثم إطالتها أو تقصيرها في ضوء النتائج التالية: تُطال لجهاز مستقر وتُقصَّر لجهاز منجرف.
الطريقة وإمكانية التتبع
- آيزو/آي إي سي 17025
- EURAMET cg-11 (موازين الحرارة الرقمية)
- EURAMET cg-13 (معايرة المزدوجات الحرارية)
- IEC 60751 (موازين الحرارة المقاومة)
- المقياس الدولي لدرجة الحرارة ITS-90
- JCGM 100 (GUM — عدم اليقين)
الطريقة وإمكانية التتبع
- آيزو/آي إي سي 17025
- EURAMET cg-11 (موازين الحرارة الرقمية)
- EURAMET cg-13 (معايرة المزدوجات الحرارية)
- IEC 60751 (موازين الحرارة المقاومة)
- المقياس الدولي لدرجة الحرارة ITS-90
- JCGM 100 (GUM — عدم اليقين)
عملية المعايرة
- 1استلام الجهاز والفحص الأولييُستلم الجهاز وتُفحص حالته المادية وصلاحيته للعمل. ويُبلَّغ عن أي ضرر أو عطل قبل المعايرة؛ فمعايرة جهاز معطل لا تعطي نتيجة ذات معنى.
- 2التكييف مع الظروف المحيطةيُترك الجهاز حتى يبلغ التوازن مع بيئة المختبر. فالقياس قبل زوال فرق الحرارة الناشئ عن النقل يكون خاطئًا.
- 3تحضير المرجعيُثبَّت ترمومتر مرجعي أو كتلة جافة أو غرفة مناخية ذات تتبّع موثَّق.
- 4تحديد نقاط القياستُختار نقاط تمثل مدى استخدام الجهاز؛ وإذا حدّد العميل نقطة تشغيل حرجة فتُدرج دائمًا.
- 5القراءة عند الاستقرارعند كل نقطة يُنتظر التوازن الحراري بين المرجع والجهاز وتُؤخذ قراءات متكررة. وزمن الانتظار هذا هو أدق خطوات المعايرة الحرارية.
- 6حساب الانحرافيُحسب لكل نقطة الفرق بين قراءة الجهاز والقيمة المرجعية.
- 7بناء ميزانية عدم اليقينتُحسب عدم اليقين الموسّعة بدمج مساهمات عدم يقين المرجع وقابلية التكرار والاستبانة والتجانس والاستقرار.
- 8إصدار الشهادةتُدوَّن نتائج القياس والانحرافات وقيم عدم اليقين في الشهادة؛ وعند الطلب يُضاف بيان مطابقة وفق قاعدة قرار محددة.
عدم يقين القياس
تُعطى كل نتيجة معايرة مقترنةً بعدم يقين القياس؛ والنتيجة بلا عدم يقين ناقصة. وتُبنى ميزانية عدم اليقين وفق نهج GUM (JCGM 100): تُدمج عدم يقين المرجع وقابلية التكرار والاستبانة وتأثيرات البيئة واستقرار الجهاز. وتذكر الشهادة عدم اليقين الموسّعة مع عامل التغطية (غالبًا k = 2) ومستوى الثقة التقريبي. وأدنى عدم يقين يمكن للمختبر إعلانه محدود بقدرة القياس والمعايرة (CMC) ضمن نطاق الاعتماد؛ ولا يجوز إعلان أفضل منه.
- عدم اليقين في معايرة ميزان الحرارة المرجعي
- استقرار (انجراف) المرجع منذ معايرته
- تجانس درجة الحرارة في الكتلة الجافة أو الحمام
- الاستقرار الزمني والتذبذب
- دقة تحليل الجهاز
- التكرارية
- تأثير التوصيل الحراري الناتج عن عمق الغمر
محتوى الشهادة
- بيانات المختبر ورقم الشهادة
- العميل وتعريف الجهاز المُعاير: الماركة والطراز والرقم التسلسلي
- تاريخ المعايرة وتاريخ إصدار الشهادة
- طريقة المعايرة المطبَّقة أو مرجع الإجراء
- المعايير المرجعية المستخدمة وبيانات التتبّع
- الظروف المحيطة أثناء المعايرة (الحرارة والرطوبة، والضغط عند اللزوم)
- نقاط القياس والقيم المرجعية وقراءات الجهاز
- الانحرافات المحسوبة
- عدم اليقين الموسّعة للقياس وعامل التغطية
- الأفراد الذين نفّذوا المعايرة واعتمدوها
- الطريقة المستخدمة: المقارنة أو النقطة الثابتة
- عمق الغمر وموضع المجس
- مخطط لمواقع نقاط القياس لمعايرات الغرف
بيان المطابقة والحدود
شهادة المعايرة ليست شهادة مطابقة. فالمعايرة تقيس انحراف الجهاز وتُبلِّغ عنه؛ ولا تصحّح الانحراف ولا تقول إن الجهاز «صحيح». ولتقرير صلاحية الجهاز للاستخدام لا بد من تحديد تفاوت مسموح (معيار قبول)، ويحدّده المستخدم لا المختبر. وإذا طُلب بيان مطابقة، فإن ISO/IEC 17025 البند 7.8.6 يوجب الاتفاق مسبقًا على قاعدة قرار تحدد كيفية إدخال عدم اليقين في القرار؛ فبيان المطابقة الذي يتجاهل عدم اليقين مضلِّل. كما تُظهر الشهادة الحالة وقت المعايرة: فالاستخدام أو النقل أو الصدمات اللاحقة قد تغيّر حالة الجهاز، والشهادة لا تغطي ذلك. وإذا ورد فيها تاريخ للمعايرة التالية، فهو ليس قرارًا من المختبر بل تذكيرٌ مدوَّن وفق الفترة التي أبلغ بها العميل.
الاعتماد
تُجرى المعايرة وفق ISO/IEC 17025، وهي مواصفة تشترط الكفاءة الفنية للمختبر وحياده وتتبّعه القياسي. ويُمنح الاعتماد بحسب الطريقة ومدى القياس: فأي كمية أو مدى لا يرد في ملحق نطاق الاعتماد غير معتمَد، ولا يجوز إصدار شهادة تحمل علامة الاعتماد لذلك القياس. ويحدد النطاق أيضًا أدنى عدم يقين يمكن للمختبر تقديمه (CMC)، ولا يجوز إعلان أفضل منه. وتمتلك EUROLAB اعتمادًا معترفًا به دوليًا وفق ISO/IEC 17025 من جهات موقِّعة على اتفاقية ILAC؛ ويُؤكَّد كتابةً في مرحلة عرض السعر ما إذا كان جهازكم يمكن معايرته ضمن النطاق المعتمد.
النطاق والصلاحياتعمليات معايرة ذات صلة
الأسئلة الشائعة
هل تكفي نقطة واحدة لمعايرة الفرن أو الغرفة؟
لا. لا تتوزع درجة الحرارة بشكل متجانس داخل الحجم؛ فقد تختلف المنطقة القريبة من الباب وحواف الأرفف ومنطقة المروحة اختلافًا ملحوظًا. لذلك تُقاس نقاط متعددة موزعة داخل الحجم ويُبلَّغ عن أسخن/أبرد النقاط. وفي تطبيقات المعالجة الحرارية، يُطلب هذا بشكل منفصل كدراسة انتظام درجة الحرارة (TUS).
لماذا يعطي ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء قراءة مختلفة؟
لا يقيس الجهاز بالأشعة تحت الحمراء درجة الحرارة مباشرة؛ بل يقيس الإشعاع الصادر من سطح ما ويحوّله إلى درجة حرارة باستخدام قيمة الانبعاثية. وتكون الانبعاثية منخفضة على الأسطح المعدنية اللامعة، ويعكس الجهاز الحرارة المحيطة. تُجرى المعايرة عند قيمة انبعاثية محددة؛ وإذا لم تُضبط هذه القيمة بشكل صحيح أثناء الاستخدام، فإن الانحراف المذكور في الشهادة لا ينطبق.
لماذا يُعد عمق الغمر مهمًا؟
إذا لم يُغمر المجس بشكل كافٍ، فإنه ينقل الحرارة إلى الخارج على طول جسمه وتنحرف درجة الحرارة عند طرفه عن درجة حرارة البيئة الفعلية. ويزداد هذا التأثير خاصة عند درجات الحرارة المرتفعة. ويُذكر عمق الغمر المستخدم في المعايرة في الشهادة، ويُتوقع الالتزام بنفس العمق أثناء الاستخدام.
هل تصحح المعايرة جهازي؟
لا. تقوم المعايرة بقياس الانحراف والإبلاغ عنه. أما تصحيح الانحراف فهو عملية منفصلة (الضبط) ويجب طلبها. وعند إجراء الضبط، فإن الممارسة الصحيحة هي الإبلاغ عن النتائج قبل الضبط وبعده بشكل منفصل.
هل يجب أن تذكر الشهادة تاريخ المعايرة التالية؟
يقع تحديد فترة المعايرة على عاتق المستخدم؛ ولا يمكن للمختبر أن يقرر هذه الفترة. وإذا ظهر تاريخ في الشهادة، فهو تذكير وُضع وفقًا للفترة التي أعلن عنها العميل، وليس بيانًا فنيًا من المختبر.