Ölçüm Cihazlarının Kalibrasyon Sıklığının Belirlenmesi

Kalibrasyon, belirli koşullar altında doğruluğundan emin olunan (izlenebilirliği sağlanmış) referans ölçüm cihazı ile doğruluğundan emin olunamayan bir ölçüm cihazını mukayese ederek ölçüm sonuçlarını raporlama işlemidir. Bu nedenle ölçüm cihazının gösterdiği değerlerin gerçek değerlere ne kadar yakın olduğunun tespit edilmesi için kalibrasyon gereklidir. Kullanılmak üzere alınan ölçüm cihazları ilk defa kullanılmadan önce mutlaka kalibrasyonu yaptırılmalıdır. Bu aşamadan sonra ise kullanılan ölçüm cihazlarının birbirini izleyen kalibrasyonları arasındaki, izin verilen azami sürenin belirlenmesi gerekmektedir.

 

Düzenli aralıklarla yapılan kalibrasyonun genel amacı;

• Referans ölçüm cihazı ile laboratuvar ölçüm cihazı tarafından ölçülen değer arasındaki sapma değeri ve bu sapmadaki belirsizlik tahminlerini iyileştirmek
• Ölçüm cihazı ile ulaşılabilecek belirsizlik değerinden emin olmak
• Ölçüm cihazında, geçen süre içerisinde sunulan sonuçlara dair şüphe oluşturabilecek herhangi bir değişiklik olup olmadığını teyit etmektir.

Ölçüm cihazlarının kalibrasyonuyla ilgili en önemli kararlardan biri, ne sıklıkta yapılacağıdır. İzin verilen ve laboratuvarın dikkate alması gereken, kullanılan ölçüm cihazlarının birbirini izleyen kalibrasyonları arasındaki süre çok sayıda faktörden etkilenir. En önemli faktörler, aşağıdaki gibidir:

• Uluslararası standart veya laboratuvar tarafından beyan edilen ölçüm belirsizliği;
• Ölçüm cihazının kullanım sırasında kabul edilebilir maksimum hata sınırlarını aşma riski
• Ölçüm cihazın uzun bir süre boyunca uygun çalışmadığı fark edildiğinde, alınması gereken düzeltici önlemlerin maliyeti
• Ölçüm cihazının türü
• Ölçüm Cihazının yıpranma ve sapma eğilimi
• Üreticinin tavsiyesi
• Ölçüm cihazının kullanım alanı ve derecesi
• Çevresel koşullar (iklim koşulları, titreşim, iyonlaştırıcı radyasyon, vs.)
• Önceki kalibrasyon kayıtlarından elde edilen eğilim verileri
• Onarım ve bakım işlemlerine ait tarihçe kayıtları
• Diğer referans standartlar veya ölçüm cihazları ile karşılaştırarak yapılan çapraz kontrollerin sıklığı
• Bu süre içerisinde yapılan ara kontrollerin sıklığı ve kalitesi
• Nakliye düzenlemeleri ve ilişkili riskler
• Hizmet veren personelin hangi derecede eğitim aldığı

Kalibrasyon aralıklarını belirleme süreci, kalibrasyon sırasında alınmış doğru ve yeterli verileri gerektiren istatistiksel bir süreçtir. Kalibrasyon aralıklarını belirlemeye yönelik evrensel ve en iyi şekilde uygulanabilen tek bir uygulama mevcut değildir. Bütün ölçüm cihazlarına uyan ideal tek bir yöntem olmadığından, kalibrasyon aralıklarını belirleme ve gözden geçirmeye ve bu aralıkların farklı ölçüm cihaz türlerine olan uygunluğuna yönelik bazı basit yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler, belirli standartlarda (örneğin, ISO 10012-1) veya saygın teknik kuruluşlar tarafından veya ilgili bilimsel dergilerde daha ayrıntılı olarak yayımlanmıştır.

 

Bu yöntemler, kalibrasyon aralıklarının ilk kez seçimi ve bu aralıkların edinilen deneyime dayalı olarak yeniden düzenlenmesi için kullanılabilir. Uygun görüldükleri ve validasyonu yapıldığı takdirde, laboratuvarda geliştirilen yöntemler veya laboratuvar tarafından benimsenen yöntemler de kullanılabilir.

 

Laboratuvar, uygun yöntemleri seçmeli ve yöntemlerin kullanımı ile ilgili kayıt tutmalıdır. Kalibrasyon sonuçları, ölçüm cihazlarının kalibrasyon aralıklarına yönelik gelecekte verilecek kararlara dayanak oluşturması amacıyla, tarihçe kayıtları şeklinde toplanmalıdır.

 

Laboratuvar, belirlenen kalibrasyon aralıklarından bağımsız olarak, kalibrasyonlar arasında kullanılan standart ve ölçüm cihazlarının düzgün şekilde çalışması ve kalibrasyon statüsünün korunmasını temin edecek uygun bir sisteme sahip olmalıdır (bakınız TS EN ISO/IEC 17025:2017’in 6.4.7 Maddesi).

 

Kalibrasyon aralıklarının ilk kez seçimi

Kalibrasyon aralıklarının belirlenmesindeki ilk karar, aşağıdaki faktörlere dayanır:

• Cihaz üreticisinin önerileri
• Öngörülen kullanım alanı ve derecesi
• Çevresel etkiler
• Ölçümde gereken belirsizlik
• İzin verilen maksimum hata
• Ölçüm cihazının ayarlanması (veya ölçüm cihazındaki değişiklikler)
• Ölçülen büyüklüğün etkisi (örneğin, yüksek sıcaklığın ısılçiftler üzerindeki etkisi)
• Aynı veya benzer ölçüm cihazları hakkında bir araya getirilen veya yayımlanan veriler.

Bu karar, ölçümler konusunda veya kalibre edilecek belirli ölçüm cihazlarına dair genel deneyime sahip ve ayrıca, tercihen diğer laboratuvarlarda uygulanan aralıklara dair bilgi sahibi kişi veya kişiler tarafından verilmelidir. Her ölçüm cihazı veya cihazlar grubu için, kalibrasyon sonrasında cihazın kabul edilebilir maksimum hata sınırları içerisinde kalacağı muhtemel süreye ilişkin bir tahminde bulunulmalıdır.

 

Kalibrasyon aralığını gözden geçirme yöntemleri

Bir kalibrasyon programı oluşturularak rutin hale getirildikten sonra, kalibrasyon aralıklarının düzenlenmesi risk dengesi ve giriş kısmında belirtilen giderlerin optimize edilmesi amacıyla mümkün olmalıdır. Büyük ihtimalle, ilk belirlenen aralıkların, aşağıdaki gibi birkaç nedenden dolayı arzu edilen optimum sonuçları vermediği fark edilecektir:

• Ölçüm cihazları, beklenenden daha az güvenilir olabilir
• Ölçüm cihazının kullanımı, beklendiği şekilde olmayabilir
• Belirli cihazlara, tam kalibrasyon yerine sınırlı bir kalibrasyon yapılması yeterli olabilir
• Ölçüm cihazlarının yeniden kalibrasyonu ile belirlenen sapma, herhangi bir risk artışı, vs. olmaksızın daha uzun kalibrasyon aralıklarının mümkün olabileceğini gösterebilir.

Kalibrasyon aralıklarını gözden geçirmek için, bir dizi yöntem mevcuttur. Seçilen yöntem, aşağıdaki durumlara göre değişiklik gösterir:

• Ölçüm cihazlarının tek tek veya grup halinde işlem görmesi (örneğin, üretici modeli veya türüne göre)
• Ölçüm cihazlarının zaman içinde veya kullanım sonucunda ulaşılan sapma ile kalibrasyonu aşması
• Ölçüm cihazlarının farklı şekilde kararsızlıklar sergilemesi
• Ölçüm cihazlarının ayarlamaya tabi tutulmuş olması
• Kalibrasyon tarihçesine ait verilerin mevcut olması ve bunlara verilen önem.

İlk kalibrasyon aralıklarını belirleyen “mühendislik sezgisi”, gözden geçirmeye ihtiyaç duyulmadan sabit aralıkları belirleyen sistem olduğu için, yeterince güvenilir bulunmamaktadır ve bu nedenle tavsiye edilmez.

 

Yöntem 1: Merdiven

Ölçüm cihazının her seferinde rutin olarak kalibrasyonu yapıldığında, eğer, ölçüm için gereken kabul edilebilir maksimum hatanın örneğin, % 80’i içinde kalındığı görülürse bunu takip eden aralık uzatılır veya bu kabul edilebilir maksimum hatanın dışına çıkıldığı görülürse, takip eden aralık kısaltılır. Bu tür bir “merdiven” tepkisi, aralıkların hızlı bir şekilde düzenlenmesini sağlayabilir ve personel çabası olmadan kolaylıkla gerçekleştirilir. Kayıtların tutulduğu ve kullanıldığı durumlarda, teknik bir değişiklik veya önleyici bakım ihtiyacını işaret eden, bir cihaz grubuna ait muhtemel bir sorunla karşılaşılabileceği bilinmelidir.

 

Ölçüm cihazlarının tek tek işlem gördüğü sistemlerin dezavantajı, kalibrasyon yükünü sorunsuz ve dengeli bir biçimde tutmanın güç olabileceği ve bunun ayrıntılı bir ön planlama gerektirmesidir.

 

Kalibrasyon aralıklarını bu yöntem kullanılarak uç değerlere çekmek, uygun olmayacaktır. Verilen çok sayıda sertifikayı geri çekmek ve büyük hacimde işi yeniden yapmakla ilişkili riskler en sonunda kabul edilemez olabilir.

 

Yöntem 2: Kontrol çizelgesi

Kontrol çizelgesi oluşturma, İstatistiksel Kalite Kontrolün (SQC) en önemli araçlarından biridir ve çeşitli yayınlarda iyi bir şekilde tanımlanmıştır (“Montgomery, D. C.: Introduction to Statistical Quality Control John Wiley & Sons, 4th ed., 2000” ve “ANSI/ASQC B1-B3-1996: Quality Control Chart Methodologies”). Kontrol çizelgesi oluşturma, prensipte şu şekilde gerçekleştirilir: Önemli kalibrasyon noktaları seçilir ve sonuçların zamana karşı grafiği çizilir. Bu grafiklerden, hem sonuçların dağılımı hem de sapma hesaplanır; bu sapma, ya tüm kalibrasyon aralığını kapsayan tek bir ortalama sapma ya da oldukça kararlı olan cihazlar için, birkaç aralık için geçerli sapma şeklinde olabilir. Bu değerlere dayanarak, optimum kalibrasyon aralığı hesaplanabilir.

 

Bu yöntemin uygulanması zordur (aslına bakılırsa, karmaşık cihazlar için uygulanması çok zordur) ve gerçekte, yalnız otomatik veri işleme ile kullanılabilir. Hesaplamalara başlamadan önce, ölçüm cihazının veya benzer cihazların değişkenlik özelliği konusunda önemli ölçüde bilgi gereklidir. Tekrar vurgulanması gerekirse, dengeli bir iş yükü sağlamak zordur. Ancak, kalibrasyon aralıklarının öngörülen değerlerden önemli ölçüde değişmesine, hesaplamaları geçersiz kılmadan da izin verilebilir; öyle ki, güvenilirlik hesaplanır ve bu, teoride, en azından etkili kalibrasyon aralığını verir. Buna ek olarak, sonuç dağılımının hesaplanması, üreticinin spesifikasyon sınırlarının makul olup olmadığını belirtecektir ve bulunan sapmanın analizi, sapmanın nedenini göstermeye yardımcı olabilir.

 

Yöntem 3: Kullanım süresi

Bu yöntem, daha önce belirtilen yöntemlerin bir çeşididir. Temel yöntem değişmeden kalır, ancak kalibrasyon aralığı takvim ayı yerine kullanım saati cinsinden ifade edilir. Cihaz üzerine geçen zaman göstergesi konulur ve gösterge belirlenen değere ulaştığında, cihaz kalibrasyona gönderilir.

 

Aşırı yüksek sıcaklıklarda kullanılan ısılçiftler, gaz ortamında çalışan pistonlu basınç standardı ve uzunluk göstergeleri (örneğin; mekanik aşınmaya maruz kalabilecek cihazlar) buna bariz örnek olarak gösterilebilir. Bu yöntemin önemli teorik avantajı, yapılan kalibrasyon sayısıdır ve dolayısıyla, kalibrasyon maliyetidir; cihazın kullanım süresi ile doğrudan değişiklik gösterir.

 

Buna ek olarak, cihazın kullanımına dair otomatik bir kontrol mevcuttur. Ancak, otomatik kontrol kullanılmasının, aşağıdakiler gibi birçok pratik dezavantajı vardır:

• Pasif cihazlar (örneğin, zayıflatıcılar) veya standartlar (direnç, kapasitans, vs.) için kullanılamaz
• Ölçüm cihazları kullanılmadığında, rafta muhafaza edildiğinde veya birkaç kısa açma-kapama işlemi sonrası sapma eğilimi göstermesi veya bozulabileceği bilinen cihazlarda kullanılmamalıdır
• Uygun zamanlamanın ilk kez belirleme ve kurulma maliyeti yüksektir ve kullanıcılar, bu zamanlamaya müdahale edebileceğinden, bunun için denetim gerekir ve bu yine maliyeti artıracaktır
• (Kalibrasyon yapılan) laboratuvar, kalibrasyon aralığının hangi tarihte sona ereceğine dair bir bilgiye sahip olmadığı için bu yöntemle sorunsuz bir iş akışı elde etmek, yukarıda anılan yöntemlerden çok daha zordur.

 

Yöntem 4: Kara kutu

Bu yöntem, 1. Yöntem (Merdiven) ve 2. Yöntemin (Kontrol çizelgesi) bir çeşit varyasyonudur ve özellikle, karmaşık cihazlar veya test konsolları için uygundur. Kritik parametreler, taşınabilir kalibrasyon donanımı veya tercihen, seçili parametreleri kontrol etmek için özel olarak yapılmış bir “kara kutu” ile sıkça kontrol edilir. Eğer, “kara kutu” ile ölçüm cihazının kabul edilebilir maksimum hata dışında olduğu tespit edilirse, cihaz tam kalibrasyona gönderilir.

 

Bu yöntemin en büyük avantajı, ölçüm cihazı kullanıcılarına maksimum kullanılabilirlik sağlamasıdır. Tam bir kalibrasyonun yalnız, buna gerek olduğu zaman yapılacağı bilindiğinden, kalibrasyon laboratuvarından coğrafi olarak uzak konumda kullanılan cihazlar için çok uygundur. Zor olan nokta, kritik parametrelere karar vermek ve “kara kutu”yu tasarlamaktır.

 

Yöntem teorik olarak çok güvenilir olmasına rağmen, cihaz “kara kutu” ile ölçülmeyen bazı parametrelerde aksaklık gösterebileceğinden, az oranda belirsizdir. Buna ek olarak, “kara kutu”nun özellikleri de sabit kalamayabilir.

 

Bu yönteme uygun olan cihazlar, örneğin, yoğunluk ölçerler (rezonans tipi); platin direnç termometreleri (takvim süreli yöntemlerle birlikte); dozimetreler (kaynak dahil) ve ses seviyesi ölçerlerdir (kaynak dahil).

 

Yöntem 5: Diğer istatistiksel yaklaşımlar

Münferit bir ölçüm cihazının veya cihaz türünün istatistiksel analizine dayanan yöntemleri kullanmak da, olası bir yaklaşımdır. Özellikle uygun yazılım araçlarıyla birlikte kullanıldığında, bu yöntemler gittikçe daha çok ilgi çekmektedirler. Bu tür bir yazılım aracına örnek ve yazılımın matematiksel arka planı, A. Lepek tarafından “Software for the prediction of measurement standards NCSL International Conference, 2001” açıklanmıştır.

 

Birbiriyle aynı çok sayıda cihazın (örneğin, cihazlar grubu) kalibre edildiği hallerde, kalibrasyon aralıkları istatistiksel yöntemler kullanılarak gözden geçirilebilir. Bu tür yazılım örneği ve yazılımın matematiksel arka planı L.F. Pau tarafından “Périodicité des Calibrations Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications” Paris, 1978’de sunulmuştur.

 

Yöntemlerin karşılaştırılması

Kullanılan tüm ölçüm cihazlarına ideal olarak uygulanabilecek tek bir yöntem mevcut değildir. Buna ek olarak, seçilen yöntemin, laboratuvarın bir bakım planı getirme amacı olup olmadığı durumlarda etkileneceği unutulmamalıdır. Laboratuvarın yöntem seçimini etkileyecek diğer faktörler de olabilir. Seçilen yöntem nedeniyle, tutulacak kayıtların şekli de etkilenecektir.

 

	Yöntem 1 (Merdiven	Yöntem 2 (Kontrol Çizelgesi	Yöntem 3 (Kullanım Süresi)	Yöntem 4 (Kara Kutu)	Yöntem 5 (Diğer İstatiksel Yaklaşılar)
Güvenilirlik	Orta	Düşük	Orta	Orta	Orta
Uygulama için harcanan çaba	Yüksek	Yüksek	Orta	Düşük	Orta
İş yükü dengesi	Orta	Orta	Kötü	Yüksek	Orta
Spesifik cihazlara uygulanabilirliği	Yüksek	Düşük	Orta	Yüksek	Yüksek
Cihazların mevcut olması	Orta	Yüksek	Kötü	Düşük	Orta

Kaynaklar
– ILAC G24
– OIML D10