Chuyển đến nội dung chính

Mối tương quan giữa độ chính xác (Accuracy), độ lặp lại (Repeatability) và độ không đảm bảo đo (Uncertainty)


Sau khi đã hiểu các khái niệm liên quan đến khả năng vận hành của thiết bị đo (performance), ta sẽ đi tìm hiểu tiếp mối tương quan giữa các khái niệm này là như thế nào?

Khi nói đến các đặc tính đo, thông số mà kỹ sư đo lường quan tâm nhất có lẽ đó là độ chính xác (accuracy), tức là giá trị đo phải nằm thật gần giá trị chính xác nhất. Tuy nhiên, như đã nói trong bài trước, độ chính xác cần được xác định rõ được xác định ttrong trường hợp nào, điều kiện thử nghiệm ra sao, độ chính xác so với thang đo nào, để độ chính xác của thiết bị đạt được gần với kỳ vọng nhất.

Sau đó, độ chính xác đó phải có tính lặp lại tốt, điều đó có nghĩa là khi tôi đo lại 1 điểm đo, giá trị tôi đọc được phải càng gần giá trị tôi đo trước đó.

Và khi đọc giá trị đo, tôi tin tưởng rằng đó là giá trị đo đúng và độ không đảm bảo đo thấp nhất.

Trong phần lớn các ứng dụng trong đo lường, đại lượng đo được dùng để điều khiển các thiết bị điều khiển cuối như bơm, van điều khiển. Giá trị đo càng đúng, thì điều khiển càng chính xác. Trạng thái xác lập của biến điều khiển sẽ gần với điểm đặt nhất, qua đó tối ưu chất lượng điều khiển. Do vậy, trong các ứng dụng này, độ chính xác và độ lặp lại được quan tâm hàng đầu. Độ lặp lại tốt sẽ giúp cho điều khiển trơn tru, do sự đồng nhất về chỉ số đo tại 1 điểm đo.

Tại thời điểm thiết bị được mua về, luôn kèm theo chứng nhận hiệu chuẩn (certificate of calibration), để chắc chắn rằng thiết bị có điểm zero tốt, và có độ tuyến tính cùng độ lặp lại tốt trong điều kiện hiệu chuẩn. Trong giai đoạn chạy thử (pre commissioning), thiết bị đo lại lần nữa được kiểm tra lại các điểm đo, thông thường là 0% - 25% - 50% - 75% và 100%.
Thông thường, khi mua sắm hay sử dụng thiết bị đo dạng compact như đo áp suất (pressure transmitter), đo mức, đo nhiệt độ, người ta chỉ quan tâm đến độ chính xác. Lý do là, độ chính xác đã được nhà sản xuất kiểm định theo một số tiêu chuẩn quốc tế như tiêu chuẩn IEC, mà trong đó đã có quy định các cách thức kiểm định và hiệu chuẩn.

Vậy khi nào thì ngoài độ chính xác ra, người ta còn quan tâm đến độ không đảm bảo, tôi cho rằng có 1 vài trường hợp sau mà kỹ sư đo lường sẽ lưu tâm đến độ không đảm bảo đo:
  1. Thiết bị đo bao gồm nhiều thành phần. Ví dụ như thiết bị đo lưu lượng ba pha bao gồm nhiều thành phần như ống venturi, tia gamma, một đầu đo đa biến (multivariable transmitter), tất cả các thiết bị này gộp thành 1 thiết bị đo lưu lượng multiphase, và những thành phần này đều gây ra sai số hay độ không đảm bảo trong phép đo. Trường hợp đo đếm thương mại cũng vậy (fiscal metering skid), tất cả các thành phần trong metering skid đều gây lo lắng cho người sử dụng, vì sai một ly, đi rất nhiều tiền. Cho nên, các bộ đo đếm thương mại đều cần tính toán sai số tổng và độ không đảm bảo đo. Các thiết bị phân tích (analyzer) cũng vậy, độ không đảm bảo đo cũng là thông số quan trọng, vì thông thường analyzer có rất nhiều thành phần gây ra không đảm bảo đo từ giai đoạn lấy mẫu, xử lý mẫu, phân tích và ra kết quả cuối cùng.
  2. Thiết bị đo dùng để hiệu chuẩn thiết bị đo khác, vì chúng được dùng để kiểm chuẩn nên sai số trong lúc đo là khó chấp nhận, vì vậy mà độ không đảm bảo đo phải thấp.

Người viết hy vọng chia sẻ 1 phần nào kiến thức theo cách hiểu chủ quan để ngày càng làm rõ các khái niệm trong đo lường, và hy vọng sẽ nhận được nhiều góp ý.

Nhận xét

Đăng nhận xét

Bài đăng phổ biến từ blog này

Phát triển bản vẽ đo lường tự động hóa trong dự án

Các bản vẽ và tài liệu mà kỹ sư đo lường sử dụng trong công việc thiết kế và vận hành với những mục đích tương đối khá khác nhau. Kỹ sư đo lường trong dự án mới thường phải tiếp cận hệ thống tài liệu dựa trên các giai đoạn phát triển của dự án, mà điển hình là giai đoạn ý tưởng (concept hay pre-FEED), giai đoạn thiết kế sơ bộ (front-end engineering design FEED), giai đoạn thiết kế chi tiết (detail design) và giai đoạn lắp đặt chạy thử (pre-commissioning và commissioning). Kỹ sư đo lường trong giai đoạn vận hành được thừa hưởng bộ tài liệu của giai đoạn thiết kế, vì thế, chất lượng của bộ tài liệu dự án đặc biệt quan trọng cho suốt quá trình phát triển, vận hành và tháo dỡ (development, operation and de-commissioning). Bộ tài liệu và bản vẽ dự án hầu hết phải được xây dựng trên cơ sở các quy định về quản lý dự án (project specification), các hướng dẫn về thiết kế của từng chủ đầu tư (company guidelines), các tiêu chuẩn kỹ thuật tại nước sở tại và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế (national an...

Phát triển bản vẽ P&ID

Như đã đề cập, P&ID là bản vẽ đại diện cho quy trình công nghệ của nhà máy và cách thức vận hành của các thiết bị hay quy trình chính, quy trình xử lý nào trước, quy trình nào kế tiếp theo sau, và chúng được nối với nhau bằng đường ống gì, vật liệu gì, chịu được các điều kiện vận hành áp suất, nhiệt độ, đặc tính lưu chất ra sao. Khi phát triển dự án, bản vẽ này đóng vai trò nền tảng cho các hoạt động thiết kế khác, bao gồm thiết kế chi tiết và các tài liệu vận hành. P&ID cũng là công cụ để các kỹ sư khác chuyên môn, khác nhóm có thể nói chuyện với nhau dễ dàng hơn. P&ID thường được phát triển từ PFD, bảng tính cân bằng khối lượng (mass balance) và các yêu cầu về điều khiển nhà máy. Để phát triển bản vẽ P&ID, trong nhóm thiết kế cần có kỹ sư Công Nghệ và kỹ sư đo lường và điều khiển. Tuy nhiên, kỹ sư công nghệ sẽ đóng vai trò là người kiểm soát chất lượng, phê duyệt và kiểm soát các phiên bản của bộ P&ID. Các hoạt động khi phát triển P&ID như HAZOP (h...

Độ lặp lại (Repeatability)

Mục đích cuối cùng của đo lường vẫn là làm sao giá trị đo gần với giá trị chính xác nhất (true value) của đại lượng được đo, trong đó sai số được hiểu là độ sai khác giữa giá trị đo và giá trị chính xác. Trên thực tế, sai số là không thể tránh khỏi vì môi trường đo lường luôn có nhiều biến đổi và không tuyến tính, và bản chất của việc sai số cũng rất khó xác định. Thực tế, nhà sản xuất chỉ xác định khoảng sai số mà thiết bị hoạt động trong điều kiện thử nghiệm và điều kiện thực tế. Hình dung đô chính xác được ví von như tập hợp các viên đạn được vận động viên bắn vào bia. Nhìn vào kết quả bắn như hình trong bài viết, ta có thể nói rằng vận động viên bắn súng có phong độ rất ổn định, các phát bắn đều   lệch nhau rất nhỏ, có độ lặp lại (repeatability) rất tốt. Tuy vậy, nhìn vào tâm của bia bắn, thì rõ ràng là vận động viên này không ghi được nhiều điểm, vì các điểm này không nằm gần tâm vòng tròn. Vậy kết quả bắn súng ở đây chỉ thể hiện khả năng bắn súng của vận động viên này c...