การทดสอบ สอบเทียบเครื่องชั่ง

การทดสอบ-สอบเทียบเครื่องชั่ง ผู้ทดสอบควรมีความรู้ เกี่ยวกับเครื่องชั่งที่ต้องทดสอบ ความรู้ความสามารถในการทดสอบต้องเป็นที่ยอมรับในระดับสากล

เครื่องชั่ง
เครื่องชั่งแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ ชนิดที่ใช้หลักสมดุลในการหมุน และ ชนิดที่ใช้หลักยืดหยุ่นของวัสดุตามแรงดึงแรงดันที่เกิดจากน้ำหนัก

หลักการทำงาน
เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบให้วัดค่าน้ำหนักโดยตรงผนวกเข้ากับหลักการของเครื่องชั่งระบบกล
เครื่องชั่ง  Strain Gauge มักเป็นเครื่องชั่งที่มีความละเอียดของค่าที่อ่าน (Resolution) ไม่สูงนัก
Strain Gauge เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ทำเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เล็กๆ ความต้านทานจะเปลี่ยนค่า เพื่อถูกยืด หด บิด หรืองอ
เครื่องชั่งที่ใช้แม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องชั่งชนิดนี้อาศัยหลักความสมดุลของน้ำหนักของวัตถุ ที่วางอยู่บนจานกับแรงต้านน้ำหนักที่เกิดจากแม่เหล็กภายในเครื่องชั่ง
เครื่องชั่งเหล่านี้มีส่วนประกอบที่สำคัญคือ ขดลวดตัวนำที่ติดอยู่กับจานสำหรับวางน้ำหนักของเครื่องชั่ง

สถานที่สำหรับติดตั้งเครื่องชั่ง

สถานที่ที่ติดตั้งเครื่องชั่งมีความสำคัญและสัมพันธ์กับความถูกต้องของเครื่องชั่งและความน่าเชื่อถือของผลการชั่ง  ดังนั้นโต๊ะหรือพื้นที่สำหรับวางเครื่องชั่งที่ดีจึงควรมีลักษณะดังต่อไปนี้
–    มั่นคง แข็งแรง ไม่ยุบตัวแอ่น หรือ เอียงได้ง่ายเมื่อใช้งาน
–    ไม่สั่นสะเทือนหรือสั่นสะเทือนน้อยที่สุด
–    แผ่นพื้น หรือพื้นโต๊ะ พบว่าการใช้แผ่นตะกั่วหรือแผ่นไม้ก๊อกบางๆสามารถใช้งานได้ดี
ห้องเครื่องชั่ง สภาวะแวดล้อมจะมีผลกระทบต่อการทำงานของเครื่องชั่งแต่ละเครื่องมากน้อยต่างกัน ผู้ใช้เครื่องชั่งจึงควรจัดสภาวะแวดล้อมของห้องเครื่องชั่งให้มีความเหมาะสมกับเครื่องชั่งแต่ละเครื่องดังนี้
1.    ห้องเครื่องชั่งอยู่ในบริเวณที่ปราศจากการสั่นสะเทือน
2.    ห้องเครื่องชั่งควรอยู่ชั้นล่างของอาคาร
3.    ควรมีประตู เข้า – ออก ด้านเดียว
4.    ควรมีหน้าต่างน้อยที่สุด
5.    บริเวณมุมห้องควรเป็นบริเวณสำหรับวางโต๊ะเครื่องชั่ง
6.    กระแสลมจากแอร์ ไม่ควรผ่านไปยังเครื่องชั่ง
7.    พื้นผิวที่อาจหลุดล่อนเป็นผงได้ จะต้องมีการคลุมป้องกัน
แสงสว่าง ไม่ควรเป็นที่ที่ได้รับแสงได้โดยตรง การจัดแสงสว่างควรคำนึงดังนี้
1.    ห้องเครื่องชั่งควรเป็นห้องที่ไม่มีหน้าต่าง
2.    บริเวณที่วางควรมีแสงสว่างพอเหมาะ
อุณหภูมิ อุณหภูมิควรมีค่าคงที่ จึงควรมีการควบคุมดังนี้
1.    ควรควบคุมอุณหภูมิภายในห้องเครื่องชั่งให้มีความคงที่
2.    ควรควบคุมให้อุณหภูมิ ณ ตำแหน่งต่างๆมีค่าใกล้เคียงกัน
3.    ไม่ควรวางไว้ใกล้ความร้อน
ความชื้น ควรมีการควบคุมความชื้นภายในห้องเครื่องให้มีค่าความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 45 %  ถึง  60 %
อากาศ  กระแสลมเป็นสิ่งที่รบกวนการทำงานของเครื่องชั่งมากที่สุดสิ่งหนึ่ง ดังนั้นจึงควรปฏิบัติดังนี้
1.    ไม่ควรชั่งน้ำหนักใกล้แอร์หรือพัดลม
2.    หลีกเลี่ยงที่ที่มีความร้อน
3.    ไม่ควรชั่งน้ำหนักใกล้ทาง เข้า – ออก

วิธีการใช้เครื่องชั่ง ควรคำนึงถึงดังต่อไปนี้
–    การปรับระดับเครื่องชั่งให้อยู่ในแนวดิ่ง
–    การปรับตั้งเครื่องชั่ง เพื่อความถูกต้องควรปรับเครื่องเป็นประจำก่อนการใช้งาน โดยเฉพาะเมื่อเกิดเหตุการณ์ดังต่อไปนี้
1.    ติดตั้งเครื่องชั่งเป็นครั้งแรก
2.    เปลี่ยนแปลงตำแหน่งวาง
3.    มีการปรับระดับเครื่องชั่ง
4.    อุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก
การวางน้ำหนักบนจาน
1.    ควรวางสิ่งสิ่งที่ต้องการชั่งให้เข้าตรงกลางจาน
2.    ควรมีการกระตุ้นเครื่องชั่งก่อนการใช้งาน
3.    เมื่อชั่งเสร็จ ควรนำสิ่งที่ชั่งออกให้หมด
การบำรุงรักษา
1.    ดูแลรักษาความสะอาดอยู่เสมอ
2.    ใช้ภาชนะที่สะอาดในการใส่สิ่งของที่จะชั่ง
การเลือกใช้ตุ้มน้ำหนักมาตรฐาน
จากนิยามที่ว่า ตุ้มน้ำหนักมาตรฐาน คือ อุปกรณ์ที่มีจุดประสงค์เพื่อทำให้เกิดค่าที่รู้ของน้ำหนักในลักษณะถาวรระหว่างการใช้
ตุ้มมาตรฐานมีหลายระดับชั้นความแม่น ดังนั้นในการสอบเทียบเครื่องชั่งจะมีแนวทางปฏิบัติดังนี้
1.    จัดให้มีตุ้มน้ำหนักมาตรฐานซึ่งมีขนาดและจำนวนที่เพียงพอ
2.    ตุ้มน้ำหนักมาตรฐานจะต้องเหมาะสมกับระดับความแม่นของเครื่องชั่งที่ต้องการสอบเทียบ
3.    การแสดงค่าน้ำหนักของตุ้มน้ำหนักมาตรฐานไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับมวลสารของตุ้มน้ำหนักเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับแรกพยุงของอากาศที่กระทำต่อตุ้มน้ำหนักนั้นด้วย
4.    ในกรณีที่ใช้ตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่มีคุณสมบัติเป็นไปตามมาตรฐาน ผู้ใช้สามารถอาศัยตารางเลือกชั้นความแม่นได้
ขั้นตอนและวิธีการทดสอบ – สอบเทียบเครื่องชั่ง

มีขั้นตอนและวิธีการปฏิบัติดังนี้
–    ตรวจสอบสภาพแวดล้อมรอบๆเครื่องชั่ง
–    ตรวจสอบโต๊ะหรือพื้นที่วางเครื่องชั่ง
–    จัดเตรียมตุ้มน้ำหนักมาตรฐานอ้างอิง
การจัดเตรียมเครื่องชั่งก่อนการสอบเทียบ
–    ปรับระดับเครื่องให้อยู่ในแนวดิ่ง
–    เปิดสวิตช์ อุ่นเครื่องไม่น้อยกว่า 30 นาที
–    ทำตามวิธีที่ระบุในคู่มือ
–    กระตุ้นการทำงานของเครื่องชั่ง
–    ตรวจสอบการทำงานโดยทั่วไปของเครื่องชั่ง
การทดสอบความทวนซ้ำได้ ( Repeatability) มีขั้นตอนการปฏิบัติดังนี้
1.    จัดเตรียมตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่มีค่าใกล้เคียงหรือเท่าความสามารถของเครื่องชั่ง
2.    ชั่งตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่เตรียมไว้ ไม่น้อยกว่า 10 ครั้ง สำหรับช่วงใช้งานไม่เกิน 50 kg.
3.    คำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานหรือค่าความแตกต่างระหว่างค่ามากสุดกับน้อยสุด
4.    เนื่องจากค่าความทวนซ้ำได้อาจแปรปรวน จึงควรหาค่าความทวนซ้ำได้ ณ ค่าน้ำหนักอื่นๆ
การสอบเทียบนี้จะต้องกระทำให้ครอบคลุมพิสัยการวัด หากเครื่องชั่งที่ได้รับการสอบเทียบ ณ ค่าน้ำหนักต่างๆไม่น้อยกว่า 10 ค่า จะถือว่าเพียงพอที่จะสรุปขอบเขตของค่าผิดพลาดได้ ซึ่งดำเนินการได้ตามขั้นตอนดังนี้
1.    กำหนดค่าน้ำหนักที่ต้องการสอบเทียบอย่างน้อย 10 ค่า
2.    จัดเตรียมตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่มีค่าน้ำหนักที่ระบุรวมตรงกับค่าน้ำหนักที่ต้องการสอบเทียบ
3.    คำนวณค่าน้ำหนักที่ถูกต้องของตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่ใช้ในการสอบเทียบ
4.    ชั่งตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่เตรียมไว้ บันทึกค่าที่ชั่งได้
5.    คำนวณค่าปรับแก้ของเครื่องชั่ง โดยการใช้สมการแสดงความสัมพันธ์
ค่าปรับแก้ของเครื่องช่าง = ค่าน้ำหนักที่ถูกต้องของตุ้มน้ำหนักมาตรฐาน – ค่าเฉลี่ยของผลการช่าง
การปรับตั้งค่า : เครื่องชั่งได้รับการปรับตั้งด้วยตุ้มน้ำหนักสำหรับปรับตั้งขนาด 200 g ชนิดอยู่ภายนอกเครื่อง
การทดสอบหาค่าผิดพลาด เนื่องจากการวางน้ำหนักไม่ตรงกลางจาน (Off Centre Loading) อาจเกิดค่าผิดพลาดของผลการชั่งได้การทดสอบหาค่าผิดพลาดมีขั้นตอนดังนี้
1.    จัดเตรียมตุ้มน้ำหนักมาตรฐานที่ค่าระบุอยู่ระหว่าง 1/4  ถึง  1/3
2.    ชั่งตุ้มน้ำหนักที่เตรียมไว้
3.    หาค่าน้ำหนักที่แตกต่างกัน
ความไม่แน่นอนของการสอบเทียบ
การสอบเทียบจะสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อได้มีค่าการประเมินค่าความไม่แน่นอนของการสอบเทียบโดยพิจารณาสาเหตุของความไม่แน่นอน ดังนี้
–    ค่าน้ำหนักของตุ้มน้ำหนักมาตรฐานอ้างอิง
–    ความเสถียรของตุ้มน้ำหนักมาตรฐานอ้างอิง
–    ความจำแนกชัดของการแสดงค่า (Resolution)
–    แรงพยุงอากาศ
ความทวนซ้ำได้ การชั่งช้าหลายๆครั้งแล้วนำผลไปวิเคราะห์ ในการประเมินความไม่แน่นอน จะต้องคำนึงถึงความไม่แน่นอนสาเหตุนี้ด้วยเสมอ
ที่มา ::สมโภชน์ บุญสนิท
แนวทางการเลือกสภาพแวดล้อมสำหรับห้องสอบเทียบมาตรฐานเครื่องมือวัด
ของ สุพจน์  ตุงคเศรวงศ์
e-learning.pltc.ac.th/files/syllabus/86/20071219155956.doc

เรียบเรียงโดย