Проверка калиброванной посуды. Практические аспекты определения мутности

В этой статье я хочу рассказать о проверке калибровки монитора и порекомендовать несколько программ для его настройки в домашних условиях. Сразу оговорюсь, что мониторы с матрицей типа TN мало подходят для серьезной работы с изображениями. Одной из причин является изменение цвета и яркости изображения при просмотре под углом. К тому же, на них очень трудно или практически невозможно использовать программную калибровку.

Мониторы, имеющие матрицу, сделанную по технологии IPS, лишены этого недостатка. Их можно корректно настроить без использования специальных аппаратных калибраторов (хотя, калибратором конечно проще и быстрее).

В настоящее время мониторы с матрицей IPS значительно подешевели, к примеру, мониторы с диагональю 21 дюйм можно купить за сумму в пределах 6000 рублей.

Сначала нужно проверить, как ваш монитор воспроизводит тона в градациях серого, то есть его яркость, контраст и гамму. Для этого можно использовать специальные обои RealColor. Нужно скачать обои с разрешением, соответствующим разрешению вашего монитора, открыть на весь экран и внимательно просмотреть все шкалы с расстояния обычного просмотра.

Подробные инструкции по использованию обоев прилагаются.

Более интересным является следующий тест. При хорошей настройке монитора с расстояния 60-70 см вы должны увидеть равномерный серый градиент, без посторонних цветовых оттенков. Если вы видите цветные полосы, значит ваш монитор не откалиброван.

Аналогично для следующих изображений, в идеале вы должны увидеть равномерно серый экран

Для просмотра на весь экран кликните по картинке

Теперь, когда вы немного расстроились, увидев разноцветные полосы, кружки и буквы, предлагаю исправить положение с помощью самостоятельной калибровки. Лучше всего воспользоваться платной программой Atrise Lutcurve . Программа стоит всего 25$ (чуть больше 800 рублей, в зависимости от курса доллара). К ней прилагается подробная инструкция по использованию. Помимо гаммы, с помощью этой программы можно настроить корректную цветопередачу по тестовому изображению.

Есть и бесплатная альтернатива этой программе Atrise Lutcurve. Это программа CLTest . Подробная инструкция к ней находится внутри архива в виде HTML-страницы. Дважды кликнув по ней, откройте ее в вашем браузере и следуйте пошаговым инструкциям.

Надеюсь, что данный материал поможет вам настроить монитор для конкретного отображения цветов.

Хочу предупредить, что самый лучший путь - это обратиться к специалисту для калибровки монитора, либо использовать аппаратный калибратор. Все остальное вы делаете на свой страх и риск.

Точность в параметрах, которые осуществляются путем измерений являются основополагающими. Нет смысла в функционировании любых средств измерений, если их работа выполняется неточно и присутствуют значительные погрешности. Для того, чтобы производить контроль и вовремя реагировать на неточность в работе соответствующих приборов, были изобретены операции поверки и калибровки.

Сущность процедуры поверки

Поверкой называют совокупность определенных операций, которые выполняют органы Государственной метрологической службы (ГМС). Данное действие может быть выполнено иными уполномоченными организациями, которые имеют разрешительную документацию. Цель поверки-это прежде всего, определение и подтверждение полного соответствия средств используемых для измерений, согласно установленным техническим нормам.

После определяется, существует ли последующая пригодность на использование того или иного средства измерения. Процедура распространяется на все средства, которые имеют законодательно утвержденный тип, в случае выпуска с серийного производства, после длительного периода работы, или в случае ремонта. Обязательной сверке подвергаются приборы, которые имеют применение в сфере Государственного регулирования обеспечения единства измерений.

На территории Российской Федерации существует несколько типов поверок:

Первичная, которая характерна для средств измерения, которые были выпущены или подверглись ремонтным работам на территории России.
Периодическая, которая происходит в определенное время регламентированное законодательной базой государства.
Внеочередная, которая может быть применена в результате порчи пломбы, потере документов подтверждающих предыдущую поверку.
Инспекционная.
Экспертная, проводится в результате событий которые подразумевают наличие независимой и срочной оценки пригодности, для решения спорных ситуаций и конфликтов.

С технической точки зрения процедура проводится методом сравнения числовых показателей, которые выдает прибор со значением высокоточного средства измерения-эталона. Погрешность в результате измерений должна быть в допустимых границах.

Процедура очень похожа на поверку. Калибровка тоже включает в себя ряд последовательных действий, направлением которых является определить точные значение метрологических показателей. Конечной функцией калибровки является результат, которые разрешает или запрещает последующее использование прибора.

Процедура не имеет индивидуально разработанных схем работы, поэтому производится по параметрам поверки. Средства измерений, которые прошли процедуру калибровке, подтверждаются нанесением специального знака соответствия. Для документального подтверждения, организация, которая провела процедуру, может выдать специальный сертификат.

Органами, которые уполномочены производить процедуру, считаются:

Метрологическая государственная служба.
Научный центр метрологии.
Метрологические службы юридических лиц.

Отличие поверки от калибровки

Суть двух процедур имеет одну общую черту-это проверка измерительных средств на качество их работы и точности выдаваемых результатов. Поверка дает возможность проведения аудита соответствия к принятым стандартам и нормам. А вот калибровка, дает возможность привести средство измерений в определенные стандарты.

С точки зрения параметра обязательности, то лишь поверка-процедура строго необходимая, а калибровка-это добровольное решение . Выполнять поверку может лишь ГМС, а калибровку помимо ГМС, могут давать организации и предприятия которые не владеют аккредитацией.

Поверке могут подвергаться те средства, которые являются внесенными в список государственного реестра, которые допущены к использованию на территории России. В иной ситуации все манипуляции сводятся к проведению калибровки.
Таким образом, калибровка заменила регулярную метрологическую процедуру аттестации, и ведомственную процедуру поверки. Такие изменения повлияли на тщательность контроля и смягчили ответственность ГМС.

Оптическая геометрия нефелометров

Третий компонент, влияющий на качество показаний нефелометров - это оптическая геометрия, которая включает в себя параметры конструкции прибора, такие как, например, угол детектирования рассеянного света. Как пояснялось в разделе, посвященном теории рассеяния, различия в строении частиц вызывает различную угловую интенсивность рассеяния.

Почти все нефелометры, используемые в анализе воды и стоков, имеют угол анализа равный 90 ° .

Кроме того, что такой угол обеспечивает меньшую чувствительность к изменению размера частиц, прямой угол дает простую оптическую систему с малым количеством постороннего света.

Конструктивным параметром, определяющим, как чувствительность, так и линейность прибора, является длина оптического пути.

С ростом оптического пути растет чувствительность, но в ущерб линейности показаний из-за множественного рассеяния и поглощения.

И наоборот, с уменьшением длины оптического пути растет линейность, но падает чувствительность прибора в области низких концентраций (проблему можно решить, применив изменяемую длину оптического пути).

Короткий оптический путь также увеличивает воздействие постороннего света. USEPA и ИСО требуют, чтобы длина оптического пути не превышала 10 см (от нити накала до детектора).

Производимые HACH турбидиметры ratio ™ для достижения максимальной стабильности используют комбинацию оптических устройств: детектор, расположенный под углом 90 ° , комбинацию детекторов проходящего света, прямого и обратного рассеяния и зеркала, отражающие только ИК излучение.

Дополнительная информация представлена в разделе данонй статьи, посвященном турбидиметрам ratio ™

Практические аспекты определения мутности

Калибровка и проверка калибровки мутномеров

Процесс калибровки и проверки калибровки мутномера (нефелометра) в области низких значений мутности очень чувствителен как к методике, так и к окружающим условиям. Когда измеряемый уровень мутности падает до 1 NTU, помехи от пузырьков и загрязнений, мало влияющие при высоких уровнях мутности, могут приводить к показаниям с положительными ошибками и неверным результатам проверки прибора.

Корреляция между мутностью и нефелометрическим рассеянием света хорошо описывается линейной зависимостью в диапазоне от 0,012 до 40,0 NTU. Эта зависимость включает в себя и область предельно низких значений мутмутности от 0,012 до 1,0 NTU. Чистая вода имеет мутность порядка 0,012 NTU, что делает достижений более низких значений м использованием водных растворов невозможным. Линейная зависимость позволяет использовать для калибровки одну точку на весь диапазон от 0,012 до 40,0 NTU. При этом обязательно, чтобы стандарты были приготовлены с высокой точностью.

Чтобы добиться высокой точности калибровки в данном линейном диапазоне, большинство турбидиметров HACH используют формазиновый стандарт 20,0 NTU. Эта концентрация выбрана, поскольку:

1. Такой стандарт легко точно приготовить из промышленного концентрированного стандарта;

2. Такой стандарт остается стабильным достаточно долго, чтобы обеспечить точность при калибровке;

3. Концентрация этого стандарта находится в середине линейного диапазона;

4. Ошибки от загрязнений и пузырьков оказывают меньшее влияние на точность калибровки при 20 NTU, чем при низких значениях мутности калибровочного стандарта. Калибровка тубидиметра с использованием стандартов со сверхнизкой мутностью необязательна, но важно подтвердить точность и линейность показаний в области предельно низких значений. Стандарты для проверки калибровки со сверхнизкой мутностью используют для проверки характеристик приборов в нижней части диапазона измерений.

Стабилизированные стандарты мутности по формазину StabCal ™ приготовлены с низкой мутностью чтобы использоваться для проверки калибровки в нижней части диапазона измерений. Данные стандарты приготовлены и упакованы в тщательно контролируемых условиях, чтобы обеспечить максимальную точность, какая только возможна. Кроме того, стандарты тщательно упакованы, чтобы сделать минимальным загрязнение от посторонних источников.

Такие исключительные меры необходимы, чтобы достичь возможность наиболее точной проверки калибровки в диапазоне малых значений мутности. Единичная частица пыли может вызвать пик более, чем 0,030 NTU. Это может привести к ошибке более, чем в 10 процентов.

При проведении проверки правильности работы измерительного тракта (проверки калибровки) шумомеров-виброметров у пользователей могут возникнуть вопросы о том, в каких программных режимах проводить поверку калибровки и какие значения сравнивать. В связи с этим рекомендуем ознакомиться с информацией ниже.

О применении акустических калибраторов

С технической точки зрения, акустические калибраторы необходимы для проверки акустических измерительных трактов. Микрофоны, используемые в шумомерах, очень уязвимы, и даже незначительное физическое воздействие может их повредить. Причем показания могут выглядеть правдоподобно, но быть не верными. Кроме того чувствительность микрофона зависит от внешних условий и калибратор необходим для подтверждения готовности прибора к работе.

С юридической точки зрения, применение акустического калибратора предусмотрено практически всеми стандартами и методическими указаниями, содержащими методики выполнения измерений шума. Более того, применение акустического калибратора является необходимым условием оценки точности измерения шума (см. ГОСТ 12.1.050 , ГОСТ ИСО 9612 , МР 4.3.0008-10 ). Проверку калибровки акустического тракта следует проводить до и после серии измерений; допустимо проводить проверку калибровки в начале и в конце дня измерений. Изменение калибровочных поправок осуществляют метрологические лаборатории в ходе поверки СИ. Для проверки калибровки нескольких шумомеров допускается использовать один калибратор. Акустические калибраторы являются самостоятельным средством измерения, подлежат процедуре утверждения типа и поверке (при использовании в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений).

О применении вибрационных калибраторов

Портативный виброкалибратор создает вибрационное колебание известной частоты и амплитуды.

Следует различать два вида применения калибраторов:

собственно калибровку средства измерения и
проверку чувствительности (коэффициента преобразования) измерительного тракта.

Нередко в различных документах встречаются требования о проведении калибровки виброметров до и после измерений. В подавляющем большинстве случаев, однако, термин "калибровка " здесь употребляется ошибочно, так как калибровка - это особая метрологическая процедура, близкая по своему смыслу к поверке, которую могут выполнять только соответствующие метрологические лаборатории. Итогом калибровки является определение метрологических характеристик средства измерения. Путаница в терминологии возникает из-за того, что за рубежом термин "калибровка" имеет более широкое значение.

Применение калибраторов в натурных условиях обычно не затрагивает вопросы уточнения метрологических характеристик, а связано с проверкой работоспособности.

Как показывает опыт, работоспособность виброизмерительной аппаратуры можно оценить без калибратора в подавляющем большинстве случаев. Чувствительность наиболее распространенных вибропреобразователей, таких как пьезоакселерометры, например, пренебрежимо мало зависит от температуры, влажности и иных внешних условий..

Поэтому де-факто виброкалибратор необходим при тех измерениях, где его применение прямо регламентировано нормативно-технической документацией либо спецификой задачи (например, в многоканальных системах со сменными датчиками).

Отдельно стоит вопрос о необходимости применения только поверенных виброкалибраторов. На наш взгляд, поверка необходима только в тех случаях, где калибратор выступает в качестве самостоятельного средства измерений и его использование непосредственно влияет на оценку точности измерений.

О тестовом сигнале виброкалибратора

Для проверки правильности работы измерительного тракта (проверки калибровки) виброметров из серии Октава и Экофизика с помощью портативного виброкалибратора следует измерить уровень ускорения в 1/3-октавной полосе, соответствующей частоте виброкалибратора (160 Гц для АТ01m), и сравнить с фактическим уровнем калибровочного сигнала. Не имеет смысла сравнивать с уровнем сигнала калибратора корректированные уровни W d , W h , W f и проч.: в этом случае необходимо вводить дополнительные поправки на весовую функцию соответствующей коррекции, что может стать источником дополнительных ошибок.

Фактическое значение уровня сигнала калибратора указано в актуальном свидетельстве о поверке или в паспорте.

Номинальное значение уровня тестового сигнала калибраторов серии АТ01m – 10,0 м/с 2 . Величина 10,0 м/с 2 , выраженная в логарифмических единицах, равна 140,0 дБ отн. 10 -6 м/с 2 .

Дополнительно приведем перевод типовых значений тестового сигнала калибратора в дБ в единицы измерения м/с 2:

139,8 дБ отн. 10 -6 м/с 2 - 9,77 м/с 2

139,9 дБ отн. 10 -6 м/с 2 - 9,89 м/с 2

140,0 дБ отн. 10 -6 м/с 2 - 10,00 м/с 2

140,1 дБ отн. 10 -6 м/с 2 - 10,12 м/с 2

140,2 дБ отн. 10 -6 м/с 2 - 10,23 м/с 2

Самостоятельно указанное в свидетельстве значение можно перевести из дБ в м/с 2 и обратно по формулам:

где а - значение вибрационного ускорения в м/с 2 , а 0 - опорное значение виброускорения в м/с 2 , L p - измеренный уровень виброускорения в дБ (отн. a 0).

где L а - уровень ускорения вибрации в дБ (отн. a 0), а - измеренное значение вибрационного ускорения в м/с 2 , а 0 - опорное значение виброускорения (в м/с 2).

Как правильно использовать виброкалибратор для проверки прибора?

Вопрос : В нашей лаборатории есть виброметр Экофизика и виброкалибратор КВ-160. Как правильно использовать виброкалибратор для проверки прибора? Как часто и насколько обязательно это делать?

Ответ

Чтобы понять, нужно ли проводить проверку калибровки виброметра, следует обратится к нормативному документу, которым руководствуется лаборатория при измерениях вибрации.

Если при измерениях вибрации руководствоваться аттестованными методиками, разработанными нашим объединением, то требование о проведении калибровки виброметров является рекомендуемым. Общая проверка работоспособности и правильности настройки прибора при этом обязательна.

Проверка калибровки – это проверка измерительного тракта. Её проводят до и после серии измерений, что бы убедиться в правильности работы прибора во время измерений.

Для проверки калибровки приборов Октава и Экофизика нужно:

Подключить акселерометр к прибору, включить его и зайти в режим измерения. Не следует заходить в сервисные режимы для настройки прибора – «Автокалибровка», «Калибровка», «Диспетчер датчиков» и т.п;
Запустить измерения, нажать клавишу меню и выбрать окно График (Спектр-Да и т.п.) ;
- при работе с однокомпонентными датчиками:
а) закрепить датчик на калибраторе с помощью шпильки или мастики;

г) включить калибратор, выждать 10-20 секунд, сравнить показания с уровнем, выдаваемым калибратором по свидетельству. Если разница не превышает допустимой, проверка калибровки считается успешной.
При работе с трёхкомпонентными датчиками:
а) закрепить датчик на калибратор таким образом,чтобы проверяемая ось датчика была направлена вдоль рабочей оси калибратора,
б) выбрать отображение третьоктавного спектра и усреднение 5 сек (либо Slow);
в) на приборе, установить курсор на полосу частот, которая наиболее близка к частоте работы калибратора, обычно это 160 Гц;
г) включить калибратор, выждать 10-20 секунд, сравнить показания с уровнем, выдаваемым калибратором по свидетельству. Если разница не превышает допустимой, калибровка считается пройденной.
д) повторить пункты а-г для остальных осей вибродатчика.

При работе с приборами Октава и Экофизика проверка калибровки считается пройдённой, если измеренное значение совпадает с уровнем калибратора в пределах ±0,5 дБ. Это допускаемое отклонение указано в методике выполнения прямых однократных измерений. Для большинства приборов Октава и Экофизика эта методика содержится в приложении к руководству по эксплуатации МИ ПКФ-12-006, а для остальных - непосредственно в руководстве по эксплуатации.

Вы можете визуально оценить некоторые аспекты настроек монитора с помощью специально разработанных обоев с тестовыми шкалами.

Обои необходимо просматривать в программах (или в условиях) которые не поддерживают работу с системой управления цветом. Например обои можно разместить на рабочем столе операционной системы Windows. Иногда полезно оставить их там на постоянной основе, для того чтобы контролировать загрузку профиля калиброванного монитора в систему (бывает что профили «слетают» и иногда это сложно заметить без помощников).
Еще очень важный момент — обои должны просматриваться в 100% масштабе, т.к. даже незначительное масштабирование или размытие шкал делает их не пригодными к оценке.
Также тест не получится нормально использовать на дешевых мониторах и многих ноутбуках из-за простенькой TN-матрицы с малыми углами обзора. Такие экраны будут разбивать изображение на 2 цветные половины.

Что можно оценить с помощью этих обоев? Не многое: настройки яркости и контрастности а также приводку гаммы. Гамма — это распределение яркостей цветов от «теней» к «светам». Человек воспринимает яркость не линейно и гамма призвана компенсировать эту особенность восприятия человека. Считается что гамма 2,2 это делает максимально близко.
Точность цветопередачи и температуру белой точки монитора можно проверить только с помощью калибратора. Такая проверка — обязательный этап в процессе калибровки монитора. Точность калибровки и возможности монитора можно проверить проведя тест с промером прибором эталонных цветов. Результат зависит от «сложности» набора эталонных цветов и выдается в условных единицах дельта-E. Чем показатели дельта-Е ниже тем более точно устройство передает эталонный оттенок.

Итак, вернемся к обоям.
Для установки их на рабочий стол Windows, в свойствах найдите текущее разрешение на вашем экране. Скачайте необходимый размер обоев из списка приведенного ниже.

Комментарии:
1. Эти три столбца нужны для проверки приводки гаммы. Смотреть на них нужно на удалении от экрана. Либо при просмотре размыть («прищурить») зрение так, чтобы изображение стало однородным:

Самый левый столбец разделен на две части. Найдите квадрат который максимально сливается по светлоте с правой полосатой шкалой. Цифра в этом квадрате указывает на Вашу текущую гамму.
Столбец посередине также разделен на 2 части и обе эти части должны сливаться, если Ваша текущая гамма 2,2.
Самый правый столбец разделен на три части но при текущей гамме 2,2, все они смотрятся одинаково нейтрально, без каких-либо цветовых примесей. На многих ЖК-мониторах с матрицей TN, эта шкала будет смотреться в верхней части с оттенками голубого, пурпурного и желтого. А в нижней части отдавать красным, зеленым и синим.

2. Эти шкалы на различимость деталей в тенях (верхняя) и в светлой области (нижняя). На черном прямоугольнике в центре шкалы должны быть видны три квадрата которые немного светлее. На белом прямоугольнике в нижней шкале ищите три более темных квадрата. Это минимальный порог различимости деталей.

3. Эти шкалы для тестирования максимального порога различимости деталей..

4. Верхняя шкала на чистоту серого цвета и плавность градиента. Не допускаются какие либо оттенки на всем протяжении шкалы а также ступенчатый градиент. В нижней шкале все прямоугольники должны различаться и иметь чистый цвет без посторонних примесей.

Данные обои удобны для новичков в вопросах проверки калибровки монитора т.к. содержат комментарии непосредственно рядом со шкалами. Сами шкалы находятся максимально близко к центру экрана для более удобной проверки на мониторах с матрицей TN.