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测试测量设备的校准可全靠这些宝贝啦……

时间:2018-10-31 作者:Martin Rowe 阅读:
《EE Times》编辑日前参访了美国校正和实验室仪器服务供应商Transcat Inc.位于纽约州罗彻斯特(Rochester, New York)总部,直击校正实验室内部各种把关测试仪器精准度的“镇室之宝”…

所有的测试与测量(T&M)设备都需要校正。校准与测试的越彻底,仪器所测得的结果就越可靠。制造商——特别是制造医疗、制药、军事和航空航天产品的制造商,都不能冒着“伪阳性”(false positives)的风险,在测量过程中让有缺陷的产品进入市场。对于“伪阴性”(false negatives)来说也是如此,它会导致好的产品无法出货,或甚至更糟糕的情况是被报废处理。xUxEETC-电子工程专辑

为了让测试设备符合规格要求,就必须进行校正。诸如国防承包商等大型公司可能拥有自家校正设施,但大多数公司通常使用第三方实验室,如Transcat。《EE Times》编辑日前有幸参访了美国校正和实验室仪器服务供应商Transcat Inc.位于纽约州罗彻斯特(Rochester, New York)总部,直击高端校正实验室及其内部设施与设备。在那里还摆着一台令人无法抗拒的HP34401A数字万用电表(DMM),我差不多有十年的时间没在实验室看过这台DMM了。xUxEETC-电子工程专辑

根据Transcat首席执行官Lee Rudow介绍,该公司有45%的业务来自用于制造医疗和制药设备(如温度计和湿度计)的校正设备。其他校正服务包括计量流量和尺度作业。例如,制造义肢的医疗器材制造商必须使用雷射测量尺寸。Transcat则将为用于此类制造的器械测量设备提供校正服务。xUxEETC-电子工程专辑

在法规的推动下,针对示波器和万用电表等电气测量设备的校正任务,开始从航空航天和国防部门下落至测试实验室。此外,该公司也提供射频(RF)校正服务,主要是以其位于德州休斯顿(Houston, TX)的设施为中心,并由该公司的计量技术总监Chris Grachanen负责。几年前,在Transcat向惠普(HP)收购他的实验室之前,Chris一直在推动校正技师培训和认证。xUxEETC-电子工程专辑

Rudow解释了Transcat收购惠普Houston RF校正实验室的一个原因。他说:“植入人体使用的医疗组件具有RF功能,如蓝牙。这些产品需要以校正设备进行测试。Houston中心还有一间标准实验室,可以校正公司的120 Fluke多功能校正器,以符合NIST可溯源标准。”xUxEETC-电子工程专辑

Transcat的校正标准并不只是电压、电流和电阻的电气质量,还包括压力、温度和质量等物理量。Transcat的质量标准位于费城和洛杉矶的温控室。这些标准用于作为比较客户使用的权重之参考。(请参考以下Transcat位于Rochester实验室的测试设备照片,其中还包括电气和物理校正。)xUxEETC-电子工程专辑

由于校正必须符合规范要求,实验室需要经过公证单位认证。诸如国家自愿实验室认可计划(National Voluntary Laboratory Accreditation Program;NVLAP)等组织定期针对实验室进行审核,以验证其是否符合公认的做法。此外,实验室的所有技术人员也都必须接受培训和认证。xUxEETC-电子工程专辑

Rudow说:“我们希望所有的技术人员都经过能力测试,以确保每项技术都符合要求。即使取得实验室认证只需要让一名技术人员向认证机构展示我们知道如何校正,但我们并不满足于此。在我们每一个设施的每一名校正技术人员都经过认证,这使我们在21个地点的服务与效果都能保持一致。如果一家客户拥有多个据点,他们可以使用当地的Transcat实验室,获得与其他任何地点的Transcat实验室相同的校正结果。”xUxEETC-电子工程专辑

以下图集介绍在校正实验室可能看到的各种为仪器精准度把关的「家俬头」(以下图片来自《EE Times》编辑Martin Rowe)。xUxEETC-电子工程专辑

温度和湿度

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Fluke温度校正器产生已知温度,可用于校正探棒xUxEETC-电子工程专辑

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将上图的温度校正器连接到Fluke/Hart Scientific‘Black Stack’温度计和校正器,即搭建成为校正温度探棒(如热电偶、电阻温度检测器[RTD]和热敏电阻)的系统。xUxEETC-电子工程专辑

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Ectron热电耦仿真器用于校正热电耦温度计xUxEETC-电子工程专辑

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校正技术人员使用Thunder Scientific 3900低湿度产生器,搭配使用是德科技(Keysight) U8001A直流(DC)电源和HP 34401A数字万用电表。xUxEETC-电子工程专辑

压力、质量和流量

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Fluke P3125液压自重测试仪,用于测量压力、质量和流量xUxEETC-电子工程专辑

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Westenberg Engineering的832060-G风洞工具,可用于校正速度测量设备,如风速计。xUxEETC-电子工程专辑

Transcat_mass_1200x1055.jpgxUxEETC-电子工程专辑

用于精密量测的标准工具——块规(gage-block)组,在此实验室中用于卡钳等工具的尺寸校正,还可以根据需要组合成任意长度。xUxEETC-电子工程专辑

电气设备

从《EE Times》的角度来看,这是最有趣的部份。虽然许多基础仪器(如仪表和示波器)都可以使用多功能校正器进行校正,但情况并非总是如此。这就是为什么校正实验室中还需要其他测试设备,如铷频率标准和失真分析仪。下图介绍堆栈在测试台的各种仪器。xUxEETC-电子工程专辑

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由上到下堆栈的仪器分别是Vitrek 4700精密高压表、Keysight 33500B波形产生器、Fluke PM6681定时器/计数器、安捷伦(Agilent) 3458A 8位半DMM、Fluke 5522A多功能校正器。xUxEETC-电子工程专辑

Transcat_elec_Fluke_current_coil_1500x1330.jpgxUxEETC-电子工程专辑

Fluke 5500A/COIL钩表校正器放大来自电源 的电场,用于校正钩形表。xUxEETC-电子工程专辑

Transcat_elec_HP334A_dist_analyzer_1800x577.jpgxUxEETC-电子工程专辑

经典的HP 334A失真分析仪早在1966年就推出了,至今仍在使用中。xUxEETC-电子工程专辑

Transcat_elec_PXI_NI_1800x1480.jpgxUxEETC-电子工程专辑

PXI和PXI Express模块化仪器也可以在这里进行校准。xUxEETC-电子工程专辑

编译:Susan Hong,EET TaiwanxUxEETC-电子工程专辑

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本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Martin Rowe
"EE Times/EDN资深测试与量测技术编辑。Martin Rowe在《测试和测量世界》担任技术编辑和高级技术编辑达20年,其中包括担任EDN Design Ideas编辑三年。在此期间,Martin的报道涵盖了大部分的技术和公司,包括台式仪器,如示波器、仪表、信号​​源及其应用。他最喜欢这些仪器的应用包括高速信号测量、基本测量(电压/电流/功率)、校准和EMC/EMI/RFI。所有这些都直接适用于连接器和连接性能。从2004年到2012年,为了了解工程师是如何进行测试的,Martin访问了多家公司,包括Bose,DeWalt和Tyco Electronics(现为TE Con​​nectivity)。 让Martin出名的还有他的音乐——他写了六首描述工程师生活的歌曲。这一切始于2006年的“测量蓝调(Measurement Blue)”,证明了任何事情都能用蓝调写出来,连接器都成了Martin的歌。 “Below a GigaHertz”这首歌向那些还工作在1GHz以下信号的工程师致敬,他们是古老历史的见证者。 Martin曾在IEEE EMC Symposia上现场演出了“The Measurement Blues”和“The Lab in the corner”。 Martin拥有伍斯特理工学院的电子工程学士学位和宾利学院的MBA学位。"
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