¿Cómo se realiza una calibración?

Existen varias formas de calibrar un instrumento en función del tipo de instrumento y del esquema de calibración elegido. Existen dos esquemas generales de calibración:

Calibración por comparación con una fuente de valor conocido. Un ejemplo de esquema de calibración por fuente es la medición de un óhmetro utilizando una resistencia patrón de referencia calibrada. La resistencia de referencia proporciona (fuentes) un valor conocido del ohmio, el parámetro de calibración deseado. Una fuente de calibración más sofisticada como la resistencia es un calibrador multifunción que puede ser fuente de valores conocidos de resistencia, tensión, corriente y posiblemente otros parámetros eléctricos. También se puede realizar una calibración de resistencia midiendo una resistencia de valor desconocido (no calibrada) tanto con el instrumento DUT como con un ohmímetro de referencia. Las dos mediciones se comparan para determinar el error del DUT.

Calibración por comparación de la medición del DUT con la medición de un patrón de referencia calibrado. Una variante de la calibración basada en la fuente consiste en calibrar el DUT con una fuente de valor natural conocido, como una temperatura de fusión química o de congelación de un material como el agua pura.

A partir de este conjunto básico de esquemas de calibración, las opciones de calibración se amplían con cada disciplina de medición.

Pasos de la calibración

Un proceso de calibración comienza con el paso básico de comparar una cantidad conocida con una desconocida para determinar el error o el valor de la cantidad desconocida. Sin embargo, en la práctica, un proceso de calibración puede consistir en una verificación «tal como se encontró», un ajuste y una verificación «tal como se dejó».

Muchos dispositivos de medición se ajustan físicamente (girando un tornillo de ajuste en un manómetro), eléctricamente (girando un potenciómetro en un voltímetro) o mediante ajustes internos de firmware en un instrumento digital.

Por ejemplo, para algunos dispositivos, los datos obtenidos en la calibración se mantienen en el dispositivo como factores de corrección, donde el usuario puede elegir compensar la corrección conocida para el dispositivo. Un ejemplo de ello son los atenuadores de RF, cuyos valores de atenuación se miden en una gama de frecuencias. Los datos se conservan con el instrumento en forma de factores de corrección, que el usuario final aplica para mejorar la calidad de sus mediciones. Por lo general, se supone que el dispositivo en cuestión no se desviará significativamente, por lo que las correcciones se mantendrán dentro de la incertidumbre de medición proporcionada durante la calibración para el intervalo de calibración. Es un error común que la gente asuma que todos los datos de calibración pueden utilizarse como factores de corrección, porque la variación a corto y largo plazo del dispositivo puede ser mayor que la incertidumbre de medición durante el intervalo de calibración.

Los instrumentos no ajustables, a veces denominados «artefactos», como los RTD de temperatura, las resistencias y los diodos Zener, suelen calibrarse por caracterización. La calibración por caracterización suele implicar algún tipo de relación matemática que permite al usuario utilizar el instrumento para obtener valores calibrados. Las relaciones matemáticas varían desde simples compensaciones de error calculadas en diferentes niveles de la medida requerida, como diferentes puntos de temperatura para un termómetro de termopar, hasta un algoritmo de corrección de pendiente e intercepción en un voltímetro digital, pasando por polinomios muy complicados como los utilizados para caracterizar termómetros de radiación de patrón de referencia.

El paso de verificación «as left» es necesario cada vez que se ajusta un instrumento para garantizar que el ajuste funciona correctamente. Los instrumentos artefactos se miden «tal cual», ya que no pueden ajustarse, por lo que los pasos «tal como se encontró» y «tal como se dejó» no son aplicables.

Un profesional de la calibración realiza la calibración utilizando un patrón de referencia calibrado de incertidumbre conocida (en virtud de la pirámide de trazabilidad de la calibración) para compararlo con un dispositivo sometido a prueba. Registra las lecturas del dispositivo sometido a prueba y las compara con las lecturas de la fuente de referencia. A continuación, puede realizar ajustes para corregir el dispositivo sometido a prueba.