De volgende discussie geeft definities, uitleg, beperkingen en praktische voorbeelden van metrologieterminologie in relatie tot de DeFelsko coatingdiktemeters. Voor de ontwikkeling van dit document zijn voornamelijk technische artikelen en normen gebruikt die zijn gepubliceerd door internationale organisaties zoals SSPC, ISO, ANSI en ASTM. De bedoeling is een gemeenschappelijk referentieplatform te ontwikkelen voor DeFelsko documentatie, waaronder literatuur, handleidingen, technische artikelen, correspondentie en webmateriaal.
Bij type 1 pull-off instrumenten (PosiTest of PosiPen) wordt een permanente magneet in direct contact gebracht met het gecoate oppervlak. De kracht die nodig is om de magneet van het oppervlak te trekken wordt gemeten en geïnterpreteerd als de waarde van de coatingdikte op een schaal of display op de meter. De magnetische kracht die de magneet op het oppervlak houdt, varieert omgekeerd evenredig met de afstand tussen de magneet en het staal, d.w.z. de dikte van de droge coating. Er is minder kracht nodig om de magneet uit een dikke coating te verwijderen.
Een elektronische meter type 2 (PosiTector) gebruikt elektronische circuits om een referentiesignaal om te zetten in coatingdikte. Elektronische ijzermeters werken volgens twee verschillende magnetische principes. Sommige gebruiken een permanente magneet die, wanneer hij in de buurt van staal wordt gebracht, de magnetische fluxdichtheid aan het poolvlak van de magneet verhoogt. De dikte van de coating wordt bepaald door deze verandering in fluxdichtheid te meten, die omgekeerd varieert met de afstand tussen de magneet en het stalen substraat. Hall-elementen en magneetweerstandselementen aan het poolvlak zijn de meest gebruikelijke manieren om deze verandering in magnetische fluxdichtheid te meten. De respons van deze elementen is echter temperatuurafhankelijk, zodat temperatuurcompensatie nodig is.
Andere elektronische ferrometers werken volgens het principe van elektromagnetische inductie. Een spoel met een zacht ijzeren staafje wordt bekrachtigd met een wisselstroom, waardoor een wisselend magnetisch veld bij de sonde ontstaat. Net als bij een permanente magneet neemt de magnetische fluxdichtheid in de staaf toe wanneer de sonde in de buurt van het stalen substraat wordt gebracht. Deze verandering wordt gedetecteerd door een tweede spoel. De output van de tweede spoel is gerelateerd aan de dikte van de coating. Deze meters hebben ook temperatuurcompensatie nodig vanwege de temperatuurafhankelijkheid van de spoelparameters.
Karakterisering is het proces waarbij een instrument wordt geleerd de van zijn sondepunt ontvangen signalen te relateren aan werkelijke coatingdiktemetingen. Het resultaat van het karakteriseringsproces is een kalibratiecurve die in het instrument is ingebouwd. Afhankelijk van de complexiteit van de curve kan deze ook rekening houden met andere invloeden zoals de omgevingstemperatuur.
Elk DeFelsko-instrument wordt individueel gekarakteriseerd aan de hand van metingen op herleidbare kalibratiestandaarden die het volledige bereik van het instrument bestrijken. Dankzij dit kenmerk kunnen DeFelsko-instrumenten voor de meeste toepassingen direct zinvolle metingen verrichten.
Een referentie standard is een monster van bekende dikte waaraan de gebruiker de nauwkeurigheid van zijn meter kan toetsen. Referentiestandaarden zijn gewoonlijk coatingdiktestandaarden of vulplaten. Indien overeengekomen door de contracterende partijen, kan een proefstuk van bekende (of aanvaardbare) dikte worden gebruikt als dikte standard voor een bepaald werk.
Voor de meeste instrumenten is een coatingdikte standard meestal een glad metalen substraat met een niet-magnetische (epoxy) coating van bekende dikte die herleidbaar is tot nationale normen (NIST). Het substraat is ijzerhoudend (staal) voor magnetische meters of niet-ijzerhoudend (aluminium) voor wervelstroommeters. Hoge tolerantie coatingdikte standaarden worden gebruikt om meters te karakteriseren en kalibreren als onderdeel van het productieproces. Dezelfde standaarden zijn beschikbaar voor aankoop door klanten om te gebruiken als kalibratiestandaarden in een kalibratielab of als controlestandaarden in het veld of op de fabrieksvloer.
Coatingdiktestandaarden voor gebruik met ultrasone meters zijn blokken van massieve kunststof (polystyreen) die machinaal zijn bewerkt tot een vlak en glad oppervlak. Naast een bekende dikte, herleidbaar tot nationale normen, hebben deze standaarden ook een bekende geluidssnelheid.
Kalibratiestandaarden worden gekocht als toebehoren om te voldoen aan de toenemende behoefte van klanten om te voldoen aan ISO/QS-9000 en interne kwaliteitscontrole-eisen. Veel klanten vinden het praktischer om hun eigen instrumenten zelf te kalibreren dan gebruik te maken van de kalibratiediensten van DeFelsko. Voor deze klanten zijn er sets kalibratiestandaarden beschikbaar met nominale waarden die het volledige bereik van elke DeFelsko meter dekken. Alle standaarden worden geleverd met een kalibratiecertificaat met herleidbaarheid naar NIST.
Een vulstuk is een plat niet-magnetisch (kunststof) onderdeel van bekende dikte. Hoewel een vulstuk vaak de vorm van het te meten substraat kan aannemen, is de nauwkeurigheid van het vulstuk beperkter dan die van een coatingdikte standard. Daarom is het bij het gebruik van een vulring voor kalibratieaanpassingen met type 2 (elektronische) gages van belang de tolerantie van de vulring te combineren met de tolerantie van de gage alvorens de nauwkeurigheid van de metingen te bepalen.
Vulplaten worden niet aanbevolen voor gebruik met gages van type 1 (mechanische pull-off). Dergelijke vulplaten zijn gewoonlijk vrij stijf en gebogen en liggen niet perfect vlak, zelfs niet op een glad stalen testoppervlak. Bij het uitschakelpunt van de meting met een mechanische meter veert de vulring vaak terug van het stalen oppervlak, waardoor de magneet te snel omhoog komt en een foutieve aflezing ontstaat.
Kalibratie is het gecontroleerde en gedocumenteerde proces van het meten van herleidbare kalibratiestandaarden en het verifiëren dat de resultaten binnen de opgegeven nauwkeurigheid van de meter vallen. Kalibraties worden gewoonlijk uitgevoerd door de fabrikant van de meter of door een gekwalificeerd laboratorium in een gecontroleerde omgeving volgens een gedocumenteerd proces. De bij de kalibratie gebruikte normen voor de laagdikte moeten zodanig zijn dat de gecombineerde onzekerheden van de resulterende meting kleiner zijn dan de opgegeven nauwkeurigheid van de meter.
Een kalibratie-interval is de vastgestelde periode tussen herkalibraties van een instrument. Overeenkomstig de vereisten van ISO 17025 neemt DeFelsko geen kalibratie-intervallen op als onderdeel van de kalibratiecertificaten voor onze PosiPen, PosiTest, PosiTector 6000 en 100 laagdiktemeters.
Voor klanten die hulp zoeken bij het ontwikkelen van hun eigen kalibratie-intervallen, delen wij de volgende ervaring. Niet aan de houdbaarheid gerelateerde factoren blijken belangrijker te zijn bij het bepalen van de kalibratie-intervallen. Deze factoren zijn voornamelijk de gebruiksfrequentie, de toepassing in kwestie en de mate van zorgvuldigheid bij gebruik, hantering en opslag. Bijvoorbeeld, een klant die de meter vaak gebruikt, op schurende oppervlakken meet, of de meter ruw gebruikt (d.w.z. de meter laat vallen, het deksel op de sondepunt niet vervangt voor opslag, of de meter routinematig in een gereedschapskist gooit voor opslag) kan een relatief korter kalibratie-interval nodig hebben. Uit zowel de theoretische analyse als de praktische ervaring blijkt dat de invloed van temperatuur en vocht op de meter zeer gering is. Bovendien zijn de fabricageprocessen ontworpen om veranderingen in de werking van de meter na kalibratie tot een minimum te beperken. Zelfs in het geval van drift is de meting van de meter meestal lineair en wordt dus vóór gebruik gecompenseerd door de "nul"-functie van de meter.
Hoewel DeFelsko aanraadt dat klanten de kalibratie-intervallen van de meters baseren op hun eigen ervaring en werkomgeving, blijkt uit de feedback van klanten dat één jaar een typisch uitgangspunt is. Bovendien blijkt uit onze ervaring dat klanten die een nieuw instrument kopen, de aankoopdatum van het instrument veilig kunnen gebruiken als begin van hun eerste kalibratie-interval. Het minimale effect van de houdbaarheid minimaliseert het belang van de werkelijke kalibratiecertificaatdatum.
Een kalibratiecertificaat is een document waarin de feitelijke meetresultaten en alle andere relevante informatie voor een succesvolle kalibratie van een instrument worden vastgelegd. DeFelsko levert bij elk nieuw, opnieuw gekalibreerd of gerepareerd instrument een kalibratiecertificaat dat duidelijk de herleidbaarheid naar een nationaal standard aangeeft.
Traceerbaarheid is de mogelijkheid om het resultaat van een meting te volgen via een ononderbroken keten van vergelijkingen, helemaal terug naar een vaste internationale of nationale standard die algemeen als correct wordt aanvaard. De keten bestaat typisch uit verschillende geschikte meetstandaarden, waarbij de waarde van elke standaard een grotere nauwkeurigheid en minder onzekerheid heeft dan de daaropvolgende standaarden.
Herkalibratie, ook wel hercertificatie genoemd, is het proces waarbij een kalibratie wordt uitgevoerd op een gebruikt instrument. Gedurende de levensduur van een instrument zijn periodiek herkalibraties nodig, omdat de sondeoppervlakken onderhevig zijn aan slijtage die de lineariteit van de metingen kan beïnvloeden.
In theorie kunnen klanten met herleidbare referentienormen voor dikte en kopieën van kalibratieprocedures die beschikbaar zijn op de website van DeFelsko, hun eigen kalibraties uitvoeren. Klanten worden ook beperkt door de eisen van hun eigen kwaliteitssystemen en hun vermogen om de omstandigheden van de herkalibratie te controleren.
Kalibratiecontrole is een nauwkeurigheidscontrole door de gebruiker van het instrument op bekende referentiestandaarden die het verwachte bereik van de coatingdikte bestrijken. Het proces is bedoeld om na te gaan of de meter nog steeds naar verwachting functioneert.
Verificatie wordt gewoonlijk uitgevoerd om te voorkomen dat er wordt gemeten met een onnauwkeurige meter aan het begin of het einde van een dienst, voordat er kritische metingen worden verricht, wanneer een instrument is gevallen of beschadigd, of wanneer foutieve metingen worden vermoed. Indien de overeenkomstsluitende partijen dit wenselijk achten, kan een eerste akkoord worden bereikt over de details en de frequentie van de controle van de nauwkeurigheid van de meters. Als de metingen niet overeenkomen met de referentie standard, zijn alle metingen die sinds de laatste nauwkeurigheidscontrole zijn verricht, verdacht. In geval van fysieke schade, slijtage, intensief gebruik of na een vastgesteld kalibratie-interval moet de meter uit gebruik worden genomen en naar de fabrikant worden teruggestuurd voor reparatie of kalibratie. Het gebruik van een controlemeting standard is niet bedoeld als vervanging voor regelmatige kalibratie en bevestiging van het instrument, maar het gebruik ervan kan voorkomen dat een instrument, binnen het interval tussen twee formele bevestigingen, niet meer aan de specificaties voldoet.
Kalibreren is het afstemmen van de diktemetingen van een meter (verwijderen van bias) op die van een bekend monster om de nauwkeurigheid van de meter op een specifiek oppervlak of in een specifiek deel van zijn meetbereik te verbeteren.
In de meeste gevallen zou het alleen nodig moeten zijn het nulpunt te controleren op een ongecoat substraat en te beginnen met meten. De effecten van eigenschappen zoals het substraat (samenstelling, magnetische eigenschappen, vorm, ruwheid, randeffecten) en de coating (samenstelling, oppervlakteruwheid), alsmede de omgevings- en oppervlaktetemperatuur kunnen echter aanpassingen aan het instrument noodzakelijk maken.
De meeste meters van type 2 kunnen worden afgesteld op bekende referentiestandaards zoals gecoate onderdelen of vulplaten. Type 1 gages zoals de PosiPen en PosiTest hebben echter niet-lineaire schalen. Aangezien hun instelmogelijkheden lineair zijn, moeten er geen aanpassingen worden gedaan. In plaats daarvan moet de gebruiker een basismetaalmeting (BMR) uitvoeren.
Bij een type 2 meter waarbij geen kalibratiemethode is gespecificeerd, wordt gewoonlijk eerst een kalibratie van 1 pt uitgevoerd. Als zich onnauwkeurigheden voordoen, moet een ijking van 2 stappen worden uitgevoerd.
Bij 1-pt-kalibratie wordt de kalibratiecurve van het instrument op één punt vastgesteld na een aantal metingen op een bekend monster of referentie standard. Indien nodig kan een vulstuk over het kale substraat worden gelegd om die dikte vast te stellen. Dit instelpunt kan overal binnen het meetbereik van het instrument liggen, maar voor de beste resultaten moet het in de buurt van de te meten dikte worden gekozen.
Nulstellen is de eenvoudigste vorm van 1-pt aanpassingen. Hierbij wordt een onbekleed monster of plaat gemeten. Bij een eenvoudige nulijking wordt een enkele meting verricht, waarna de aflezing op nul wordt afgesteld. Bij een gemiddelde nulijking worden meerdere metingen verricht, waarna de meter een gemiddelde waarde berekent en deze automatisch op nul instelt.
2-pt kalibratieaanpassingen zijn vergelijkbaar met 1-pt, behalve dat de kalibratiecurve van het instrument wordt vastgesteld op twee bekende punten na een aantal metingen op bekende monsters of referentiestandaarden. De twee diktepunten moeten binnen het meetbereik van het instrument liggen. Gewoonlijk worden punten gekozen aan weerszijden van de verwachte coatingdikte. Een voordeel van de PosiTector 6000 is de nauwkeurigheid over het gehele meetbereik. Hierdoor kan de nulwaarde (zonder coating) gewoonlijk een van de twee punten zijn die bij een 2-pt kalibratie worden gebruikt.
De basismetaalaflezing (BMR) is een nulstellingstechniek voor Type 1 (mechanische aflezing) op ruwe oppervlakken. Aanpassingen aan een Type 1 meter zijn lineair van aard, maar de schaal van de meter is niet-lineair. Het is dus belangrijk om de meter niet zo af te stellen dat hij op de kale ondergrond nul afleest. Het verdient aanbeveling de BMR te berekenen voor een onbekleed onderdeel en deze af te trekken van de werkelijke metingen van een bekleed onderdeel. De BMR wordt berekend als een representatieve waarde (gemiddelde) van verschillende metingen op verschillende plaatsen op een blank substraat.
Als een staaloppervlak glad en vlak is, is het oppervlak ervan het effectieve magnetische oppervlak. Als het staal is opgeruwd, bijvoorbeeld door stralen, is het "schijnbare" of effectieve magnetische oppervlak dat de meter waarneemt een denkbeeldig vlak tussen de pieken en dalen van het oppervlakteprofiel. De meter leest de dikte af boven het denkbeeldige magnetische vlak. Als een type 1 meter wordt gebruikt, wordt de laagdikte boven de pieken verkregen door het basismetaal af te trekken. Met een correct afgestelde meter type 2 geeft de verkregen aflezing direct de laagdikte aan.
