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用于待测设备的通用校准的方法和系统

文献发布时间:2023-06-19 19:27:02


用于待测设备的通用校准的方法和系统

背景技术

技术领域

本公开涉及测试和测量技术,并且具体地涉及用于待测设备(DUT)的校准的过程。

相关技术描述

在测试和测量技术领域中,测量设备的校准对于确保测量设备提供真实且准确的测量结果至关重要。校准是由待测测量设备(DUT)提供的测量结果与具有已知准确性的标准输入的测量结果的比较。标准输入可由具有已知准确性的另一测量设备提供,或者由生成待由DUT测量的输入的专用设备提供。基于该比较,可确定DUT正在产生校正的测量结果并且因此被正确校准,或者DUT测量结果具有可(或可不)通过对测量结果应用适当的调整或校准因子来校正的误差。

发明内容

本文所公开是提供完整、通用且可延展的校准过程的方法和系统,该校准过程不仅能够相似地适应常规校准场景和复杂校准场景,而且出于校准目的还允许不同的测量评估,包括使用各种比较技术诸如直接、间接、比率、差分、传递和取代测量比较。另外,本文所公开的方法和系统提供生成综合测量记录集合,该综合测量记录集合可例如根据允许对所执行的每一次测量进行逐步审核和/或追溯的标准(诸如ISO 17025)包括一些或所有原始观察结果、计算、校正、转换、环境因子和测量结果。尽管本文所述的实施方案主要与有利于自动、半自动和手动校准的校准软件一起使用,但所公开的技术也可用于任何校准科目或测量场景中。

本文所述的通用校准过程消除了对创建“特殊”或科目特定的校准解决方案(例如,创建既不理想也不长期可持续的现有常规校准过程的特殊测试、附加件和/或各种类型的变通方法)的需要。不同于本文所述的设备不可知的评估过程,科目特定的校准解决方案与被校准的特定设备的标识相关联,并且需要被校准的特定设备的标识。由本文通用校准过程提供的框架进一步有利于符合可应用的测量指导文件的要求,将针对校准的标准化要求集中在单个综合体下,这允许最终用户毫不费力地满足那些针对校准的标准化要求。

附图说明

图1A、图1B和图1C是示出校准数据表的示例的图表。

图2是示出使用如本文所述的通用校准过程动态生成的校准数据表的示例的图表。

图3是示出类似于图1C中示出的校准数据表的动态生成的校准数据表的图表。

图4A是示出涉及校准过程所共有的核心基本方面的本公开的通用校准过程的流程图。

图4B是示出本公开的通用校准过程的示例的流程图。

图5是示出用于如本文所述的通用校准过程的框架的图。

图6A和图6B是示出用于质量准确性测试的校准数据表的另一示例的图表,该校准数据表由如本文所述的通用校准过程动态生成。

图7A和图7B是示出用于可重复性测试的校准数据表的另一示例的图表,该校准数据表由如本文所述的通用校准过程动态生成。

图8是压力换能器和附带测量过程的示意图。

图9A和图9B是示出用于校准图8中示出的压力换能器的校准数据表的示例的图表,该校准数据表由如本文所述的通用校准过程动态生成。

图10A和图10B是示出用于校准移液管的校准数据表的示例的图表,该校准数据表由如本文所述的通用校准过程动态生成。

图11是示出用于执行如本文所述的通用校准过程的系统的框图。

具体实施方式

已经在很大程度上开发了校准软件,其中测量比较方法走在前沿。这允许将由待测测量设备产生的测量值或“测量指示”与预期测量值进行直接比较。然而,直接比较方法的简单性掩盖了对校准过程的更正式方法的需要,并且通常排除了其他方面,诸如将校正、转换和/或更复杂的公式应用于被评估的测量值。

虽然直接比较方法对于相对简单的许多常规校准过程可能是足够的,但是本公开的发明人已经发现,这种方法对于更复杂的校准是不够的,并且通常导致创建现有的常规校准过程的特殊测试、附加件和/或各种类型的变通方法,其既不是理想的也不是长期可持续的。在一些情况下,这些不足促进了为特定设备而设计的全新且单独的“特制”校准软件的开发,以专门解决单个校准科目或测量问题。在具有许多类型的需要校准的设备和装备的越来越复杂的系统的情况下,管理不同设备特定校准软件的使用、维护和改进的过程越来越困难并成问题,每个设备特定校准软件针对特定类型的设备或装备构建。

测量设备的校准通常使用校准数据表或“校准表”来执行,该校准数据表或“校准表”在测量过程中指导用户并且有利于评估由待测设备(DUT)产生的测量数据。校准数据表通常具有不同的格式。例如,一些校准数据表可以电子表格软件(例如,Excel)格式提供,而另一些校准数据表以文字处理软件(例如,Word)格式提供。可使用具有预先制定模板的软件应用程序来产生允许手动输入观察数据的期望校准数据表。此观察数据可由利用如本文所公开的通用校准过程进行校准的DUT来输出。

本文所述的通用校准过程可与被配置为测量不同物理或电气属性的多个设备(即,异质测量设备)一起使用。与设备感知或设备特定的常规系统和方法(即,它们利用需要标识待校准的科目特定设备的科目特定校准解决方案)不同,本文所述的通用校准过程是“设备不可知的”,因为无论被校准的特定设备如何,都采取校准过程中的相同步骤。

另外,通用校准过程可使用不同的测量比较技术。例如,本文所述的通用校准过程可使用直接测量比较、间接测量比较、比率测量比较、差分测量比较、传递测量比较、取代测量比较或适用于如本文所述的通用校准过程中的任何其他类型的测量比较技术。

直接测量比较是在由DUT测量的测量值与已知参考值之间的比较,例如,由精密天平输出的测量重量值与已知重量值进行直接比较,已知重量值可能已经被预先选择用于校准精密天平。换句话讲,直接比较测量是在可直接相互比较的两个量之间的比较(例如,重量与重量进行比较、距离与距离进行比较、压力与压力进行比较、扭矩与扭矩进行比较、电压与电压进行比较等)。

间接测量比较是在由DUT测量的测量值与已知参考值之间的比较,该已知参考值不可在不对由DUT输出的测量结果进行附加处理的情况下进行直接比较(例如,重量与电压进行比较、距离与时间段进行比较、扭矩与压力进行比较等)。例如,间接比较过程可包括利用距离测量设备在选定时间段内测量对象行进的距离,利用速度测量设备测量对象的速度,以及将选定时间段内的距离转换成待与由速度测量设备测量的速度测量结果比较的速度测量结果。

比率测量比较是已知量和通过将参考值乘以已知量与未知量的比率而得到的未知量的比较。例如,两个电阻器(一个具有已知值,一个具有未知值)的比率可与参考电阻器值相乘以确定未知电阻器值。

差分测量比较是已知量和未知量的比较,利用零或空值技术来确定与参考值的差值或偏差。例如,可将共享共同接地的两个不同DC电压设备应用于万用表。如果不同DC电压设备的输出相等,则由万用表测量的值将为零。将正偏差或负偏差添加到参考量值以确定未知量值。

传递测量比较是通过使用中间设备来增强测量准确性的两个值的比较。例如,如果电压源由参考仪表测量,则由参考仪表获得的值和准确性被传递到电压源并且用于与未知量值进行比较。

取代测量比较是通过在所建立的步骤之间取代材料进行的具有有限数量的参考设备量的许多阶跃函数的比较。例如,具有500磅容量的称重秤可通过以下步骤由单个100磅重量校准:放置100磅重量并且记录称重秤的指示,之后用任何可用的一个或多个对象取代所指示的重量以实现相同的指示并且再次添加经校准的100磅重量以实现200磅的标称应用重量。可重复此过程直到实现500磅的全容量应用重量。

虽然上方的比较技术列表是通用校准过程可能利用的一些类型的测量比较,但是通用校准过程可根据被校准的DUT的类型利用其他合适类型的测量比较。

图1A是示出校准数据表100的一个示例的图表,在这种情况下为300psig(磅每平方英寸,表压)的压力计102。校准数据表100将压力计102标识为具有“范围”列103中的300psig的压力范围,并且指示“标称”列104内的待输入(例如,应用)到压力计102以用于校准测试的标称压力值,例如,60.0psig、120.0psig、180.0psig等,如由校准数据表100所规定。图1A中的校准数据表100还指示具有校准数据表100的“下限”列106中的下限值和“上限”列108中的上限值的可接受压力测量范围。可基于“标称”列104内的对应标称值来选择下限值和上限值。上限值和下限值对应于标称压力值中的一个标称压力值。如图1A所示,在校准数据表100的同一行中提供对应的上限值、下限值和标称压力值。下限和上限用于评估如在校准数据表100的“测量”列110内记录的由压力计102输出的压力测量结果。将由压力计102输出的压力测量结果分别与“下限”列106和“上限”列108中的下限值和上限值进行比较。当由压力计102输出的实际压力测量结果落入对应上限值和下限值的此选定范围内时,自动产生“合格”结果并且显示在校准数据表100的“结果”列112中。根据测量系统,“测量”列110中的实际压力测量结果被自动、半自动或手动输入到校准数据表100的“测量”列110中。

图1B是示出校准数据表114的另一示例的图表,在这种情况下为250lbf-ft(磅-英尺)扭矩扳手116。校准数据表114将扭矩扳手116标识为具有“范围”列118中的250lbf-ft的扭矩范围,并且指示“标称”列120中的待输入(例如,应用)到扭矩扳手116以用于校准测试的标称扭矩值(即,已知值),例如,输入50lbf-ft扭矩的第一测试122、输入150lbf-ft扭矩的第二测试124、以及输入250lbf-ft扭矩的第三测试126。校准数据表114还指示具有“下限”列128中的下限值和“上限”列130中的上限值的扭矩范围。下限值和上限值用于评估由扭矩扳手116输出的扭矩测量结果。在这种情况下,校准数据表114指示每个测试的标称扭矩值分别被输入到扭矩扳手116三次,从而产生记录在“读数1”列131、“读数2”列132和“读数3”列134中的三个单独的读数。计算每个测试的三个读数的平均值并且将其记录在“平均”列136中。在顺时针方向和逆时针方向两者上将三个标称扭矩值输入或应用到扭矩扳手116。当每次测试的平均输出扭矩测量结果在由下限值和上限值设定的规定范围内时,产生核对符号138(校准指示符)以指示合格结果,从使得基于平均测量结果分别与下限值和上限值的比较来通知最终用户扭矩扳手116被校准并且在选定容差内。

图1C是示出校准数据表140的又一示例的图表,在这种情况下为100g(克)精密天平142。校准数据表140将精密天平142标识为具有“范围”列146中的用于质量准确性测试144的0g-100g范围,以及在可重复性测试148中和在偏心移位测试150中具有用于测试测量结果的类似范围。对于质量准确性测试144,使用具有10g、25g、50g、75g和95g的已知基点重量的质量来测试精密天平142,已知基点重量在“基点”列152和“应用”列154中指出。类似于图1A和图1B中的校准数据表100、114,图1C中的校准数据表140指示具有“下限”列156内的下限值和“上限”列158中的上限值的重量范围。这些下限值和上限值用于评估由精密天平142输出的重量测量结果。根据测量系统,实际重量测量结果被自动、半自动或手动记录在“测量”列160中。

在用于质量准确性测试144的部分后,校准数据表140还包括用于由精密天平142执行的重量测量的可重复性测试148和偏心移位测试150的部分。在这种情况下,为了测试可重复性测试148中的可重复性,校准数据表140指示针对十次单独测量使用具有50g重量的质量测试精密天平142,并且将由精密天平142输出的所得重量测量结果记录在校准数据表140的可重复性部分的“测量”列160中。然而,可重复性测试148使用更复杂的公式162来产生标准偏差的测量,而不是如在质量准确性测试144中所进行的将所得重量测量结果与可接受的重量范围进行比较。例如,可在“应用”列154的底部处提供公式162,并且可易于在校准数据表140的可重复性测试148部分的右下角处看到标准偏差的上限164。利用公式162来计算计算结果166,并且在计算之后,将计算结果166输入到可重复性测试148部分的“测量”列160中的所得重量测量结果下方的数据字段168中。将计算结果166与上限164进行比较,以确定精密天平142是否在可接受的标准偏差极限内产生可重复的重量测量结果。例如,当根据公式162的计算结果166小于上限164时,精密天平142可通过可重复性测试148,该计算结果在这种情况下等于或小于0.1g。

最后,在图1C中,校准数据表140的用于偏心移位测试150的部分指导用户在精密天平142上的不同位置(例如,中心、左上、右上、左下和右下)处应用50g质量,以产生由精密天平142输出的五个测量结果。这五个测量结果显示在校准数据表140的偏心移位测试150部分的“测量”列160中。这五个测量结果用于计算记录在“误差”列170的数据字段中的相应误差值。数据字段中的每一个数据字段对应于五个误差测量结果中的相应误差测量结果。标识最大误差值并将其记录在“误差”列170内的“最大误差”数据字段172中,并且将“最大误差”数据字段172中的最大误差值与最大误差上限174进行比较以估计精密天平142的相对于放置在精密天平142上的不同位置(例如,中心、左上、右上、左下和右下)处的重量的性能。可在偏心部分的右下角处看到“最大误差”数据字段172中的最大误差值。当最大误差值小于最大误差上限174时,精密天平142可通过偏心移位测试150,该最大误差值在这种情况下等于或小于0.1g。

如图所示,如图1A至图1C所示的校准数据表中的每个校准数据表分别反映不同校准测试的不同需求和要求,并且这些测试看起来唯一地取决于用于校准目的和/或一些其他类型目的的特定类型的被测试设备(例如,压力计、扭矩扳手、精密天平)。换句话讲,图1A至图1C中的校准数据表中的每个校准数据表必须被特殊细化并且适于被校准的某一类型的DUT。基于该类型的DUT的校准测试中的这些差异通常导致创建现有校准过程的特殊测试、附加件和/或各种类型的变通方法,其既不是理想的也不是长期可持续的。

然而,利用本文所公开的通用校准过程,已经认识到用于被配置为测量不同物理或电气属性的不同设备(例如,不同类型的DUT,例如,如先前相对于图1A至图1C所讨论的那些DUT和本文稍后讨论的其他类型的DUT以及本文未讨论的其他类型的DUT)的不同校准测试具有共同方面,并且这些共性可用在单个方法中以动态地产生用于不同设备(例如,不同类型的DUT)的校准数据表。在高水平下,共同方面包括:(1)DUT的标识,(2)诸如在校准规格中的DUT的正确性能的规格,以及(3)诸如在测量模型中的信息,该信息指示用于评估DUT的性能的测量方法,例如如图2中所指示。虽然这些可能是一些共性,但是根据本文所公开的通用校准过程,也可能存在可在设备不可知评估过程中利用的其他共性,使得通用校准过程统一地应用于待校准的任何数量的不同类型的DUT。

图2示出了使用如本文所述的通用校准系统或过程的至少一个实施方案动态生成的校准数据表200的示例。通用校准过程初始获得标识DUT 202的信息(例如,标识DUT的科目,诸如压力、电流、电压等,或者标识序列号、零件号或一些其他类型的标识信息),在此示例中,该DUT是扭矩扳手。一种类型的标识包括设备的科目、类别或类型,诸如压力、电流、电压等。另一类型的标识包括关于设备的唯一信息,诸如序列号、零件号等。

基于此标识信息,校准过程访问、获得或以其他方式接收指示所标识的DUT 202的预期操作性能的DUT 202的校准规格204。例如,规格204可从原始装备制造商(OEM)接收。规格204还可包括对来自OEM的规格204中的OEM数据的修订、补充、校正等。此更新的信息可用于动态更新或重新生成校准数据表200。对OEM数据的这些修订、补充、校正等可动态传输到处理器,使得校准数据表200在规格204对OEM数据进行修订、补充、校正等时动态更新和重新生成,使得校准数据表200保持最新。

为了动态生成图2所示的校准数据表200,通用校准过程从用于所标识的DUT 202的校准规格204中提取数据,并且在此示例中,自动插入DUT 202的操作范围(50lbf-in至400lbf-in)。在这种情况下为扭矩扳手的DUT 202的操作范围在校准数据表200的“范围”列206中示出。特定的待测DUT 202的规格数据可进一步指示DUT 202具有例如3%的可接受输出测量容差。可接受输出测量容差值构成校准阈值。

可从校准规格204提取的其他数据包括针对“标称”列208中的一个或多个参数的标称值以及针对“应用”列210中的一个或多个参数的应用值。例如,处理器可接收校准规格204并且从规格204提取数据,此时处理器生成校准数据表200,该校准数据表包括包含从规格204提取的数据的“标称”列208和“应用”列210,以及将如下讨论的其他各种列。在一些实施方案中,仅“标称”列208中的标称值可易于从规格204直接提取,并且“应用”列210中的应用值可基于标称值和从规格204提取的数据来确定。

校准数据表200还包括包含标称值的“标称”列208,并且标称值可以是应用于DUT202并且由DUT 202测量的理想的已知值。校准数据表200还包括包含针对待应用的对应参数的应用值(“应用参数”)的“应用”列210。特定应用参数可取决于DUT的类型。作为非限制性示例,扭矩可以是用于待校准的扭矩扳手的应用参数,并且电压可以是用于待校准的DMM的应用参数。这些应用值可以是例如由另一测量设备或由专用设备应用于DUT 202的应用参数(例如,扭矩)的实际值(例如,150lbf-ft),其由DUT 202测量。如早前所指出,在至少一个实施方案中,输出测量容差(校准阈值)可以是校准数据表200的“标称”列208内的标称值的3%。因此,下限值和上限值可通过将对应标称值乘以3%并且随后分别从对应标称值减去通过该乘法得出的计算值以及向对应标称值加上该计算值来确定。这些下限值和上限值沿着与对应标称值相同的校准数据表200的行定位。可在“下限”列212中显示下限值,并且可在“上限”列214中显示上限值。下限值可以是下阈值,并且上限值可以是上阈值。分别在“下限”列212和“上限”列214中的这些下限值和上限值可由处理器计算,同时利用从规格204接收的标称值和/或可已经从规格204接收或从标称值计算得出的应用值生成校准数据表200。

另选地,输出测量容差(校准阈值)可以是校准数据表200的“应用”列210内的应用值的3%。例如,下限值和上限值可通过将对应应用值乘以3%并且随后分别从沿着校准数据表200的同一行的对应应用值减去通过该乘法得出的计算值以及向该对应施加值加上该计算值来确定。

当校准在这种情况下为扭矩扳手的特定DUT 202的数据时,使用可提取自由OEM(例如,在测量模型中)提供的数据的测量方法211。测量方法211可被预先制定(例如,根据OEM性能验证手册,或者根据例如ASME(美国机械工程师学会)或ASTM(美国测试与材料协会)校准标准),并且存储在执行通用校准过程并生成校准数据表200的处理器易于访问的数据库中。对于图2中示出的示例,通用校准过程确定用于所标识的DUT 202的校准测试的测量方法211包括三个不同输入扭矩值的测试点,这些输入扭矩值是在顺时针方向和逆时针方向中的每个方向上测量的、“标称”列208内的标称值(例如,80lbf-in、240lbf-in和400lbf-in)。这些输入扭矩值可称为标称输入扭矩值。在这种情况下,通过通用校准过程获得的测量方法211在每个方向(例如,顺时针和逆时针)上指定用于第一测试的80lbf-in的标称扭矩输入、用于第二测试的240lbf-in的标称扭矩输入和用于第三测试的400lbf-in的标称扭矩输入。鉴于这些标称输入扭矩值,通用校准过程生成校准数据表200,其示出标称输入扭矩值以及对应于待记录在“测量”列216中的每个测量指示(测量值)的下限值和上限值。如早前所讨论,基于DUT 202的校准规格204中所指示的输出测量容差(例如,3%)来计算下限值和上限值。在完成校准数据表200的生成时,图2中示出的动态生成的校准数据表200可用于进行DUT 202的校准测试。当进行校准时,测量指示从DUT 202获得并且(自动地、半自动地或手动地)记录在动态生成的校准数据表200的“测量”列216的数据字段中。然后,处理器将测量指示分别与上限列214和下限列212的对应数据字段内的上限和下限进行比较,以评估DUT 202的性能。

例如,当测量指示在对应的上限与下限之间时,确定DUT 202被校准。在一些实施方案中,当测量指示等于下限值或等于上限值时,确定DUT 202针对测量指示进行校准。在一些实施方案中,当测量指示等于下限值或等于上限值时,确定DUT 202未针对测量指示进行校准。

虽然图2展示了用于涉及单个DUT 202的单个测量量的简单校准过程的校准数据表200的动态生成,但是通用校准过程可使用相同的操作原理来针对其他更复杂的校准测试动态生成复杂得多的校准数据表。例如,图3示出了看起来类似于图1C所示的校准数据表的校准数据表218。根据本公开的通用校准过程动态生成校准数据表218。

为了生成图3中示出的校准数据表218,通用校准过程首先接收在这种情况下是特定精密天平的DUT 220的标识,并且基于所标识的DUT 220,通用校准过程接收具有指示DUT220的可接受性能特性的数据的规格。在这种情况下是特定精密天平的DUT 220的标识还使得通用校准过程能够接收指示有待用于对DUT 220执行的校准测试的测量方法的信息(例如,来自数据库中的存储区),如上文参照图2中示出的测量方法211所讨论的。

在图3中示出的具体实施中,用于DUT 220的测量方法指示校准测试应包括质量准确性测试222、可重复性测试224以及偏心移位测试226。对于这些测试中的每个测试,测量方法指定待应用于DUT 220的测试点重量(已知重量),这些测试点重量显示在“应用”列234中。校准数据表218的质量准确性测试222部分中的“基点”列可包含对应于用于质量准确性测试222的“应用”列234内的应用值的理想值。具有附加意义的是,测量方法指定有待在测试中的每个测试中评估的测量数据,这些测量数据对于每个测试(例如,质量准确性测试222、可重复性测试224以及偏心移位测试226)可能不同。例如,在质量准确性测试222中,待评估的测量数据是由DUT 220在“应用”列中的每个测试点重量处产生的测量值的均值。对于仅需要单次测量的校准过程,例如如图3所指示,均值与每个测试中产生的单个测量值相同。对于在每个测试点重量处执行多次测量的其他校准过程,均值是针对相应测试重量产生的所有测量值的自动计算均值。

均值包含在校准数据表218的“测量”列230的数据字段内。DUT 220的范围包含在校准数据表218的“范围”列232中。有待应用于DUT 220的应用值包含在校准数据表218的“应用”列234内。有待使用在质量准确性测试222中的下限值在“下限”列236内,有待使用在质量准确性测试222中的上限值在“上限”列238内。

虽然图3中的校准数据表218的质量准确性测试222部分依赖于测试重量测量结果的均值,但是校准数据表218的可重复性测试224部分依赖于由DUT 220针对可重复性测试224的测量重量中的每个测量重量产生的测试重量测量结果的标准偏差的计算(在这种情况下,使用所应用的50.000g重量进行10次测试)。可重复性测试224中的用于DUT 220的测量方法进一步指定数学公式240(例如,利用校准数据表218的可重复性测试224部分内的“应用”列234中的应用值X

最后,图3中的校准数据表218的偏心移位测试226部分依赖于所确定的最大误差值,该最大误差值再次不同于在质量准确性测试222中使用的均值或针对可重复性测试224计算的波动值S

如图4A所示,本公开的通用校准过程243使校准远离以下感知:校准不同设备(例如,不同类型的DUT)需要不同且独特的过程,例如,校准温度测量设备与校准压力测量设备不同,并且校准压力测量设备与校准电气测量设备不同,等等。相反,如图4A所示的通用校准过程243集中于所有校准过程所共有的核心基本方面(例如,共性)。结果是认识到每一个校准过程包括六个共同步骤:(1)记录由DUT产生的原始观察结果或测量结果(即,记录测量的“指示”)246;(2)将校正(例如,校正因子、校正系数、校正值等)应用于原始观察结果或测量结果(例如,记录的“指示”)以产生校正指示248;(3)将转换(例如,转换因子、转换系数、转换值等)应用于校正指示250;(4)根据由用于DUT的测量方法指定的测量函数执行测量计算252;(5)将所计算的测量值与预期值或值范围(例如,上限和/或下限)进行比较254;以及(6)报告比较的结果(例如,经校准的、超出容差的结果)256。

如图4B中进一步示出,根据通用校准过程243执行的校准可划分为如下八个功能步骤,其在下文进一步描述:

1.在步骤246中使用测量仪器、测量标准、参考材料、材料测量以及指定用于校准的参考数据,记录由测量系统(DUT)提供的指示。

2.在步骤248中将校正应用于具有对应校正因子或已知系统测量误差或测量偏差的记录指示,从而产生校正指示。

3.在步骤250中根据需要将转换值应用于校正指示,以将校正指示转换为适当的测量单位(转换指示)。

4.在步骤252中利用校正和转换指示作为输入量,根据一个或多个指定测量函数计算输出量。

5.在步骤255中分配可应用的输出量值和相关信息作为测量量值和/或参考量值,这可以是如图4A所示的步骤252的子步骤。

6.在步骤257中将测量量值与参考量值进行比较(校准),这可以是如图4A所示的步骤254的子步骤。

7.在步骤259中评估对指定要求的校准的结果(验证),这可以是如图4A所示的步骤254的子步骤。

8.在步骤261中报告校准/验证结果,这可与图4A所示的步骤256相同或类似。

记录指示

测量指示是由DUT在校准过程期间产生的原数据值或“原始观察结果”。DUT是测量系统的一部分,该测量系统包括测量标准、参考材料、材料测量、参考数据和执行校准过程所需的辅助装备,以及可能影响评估测量不确定性的那些项目。指示通常由耦接到DUT的显示器(模拟或数字)或读出设备提供。然而,指示也可由诸如RS232(推荐标准232)或GPIB(通用接口总线)的数字通信、模拟输出、校准证书、认证值或者诸如CODATA值、地质调查、环境监测或者例如标记在设备上的标称量值的参考数据提供。

在图5所示的图中,每个指示258由符号X(i=1至n)表示。如果测量方法需要记录多个样本以用于测量,则每个单独的样本或数量个样本的指示可被分配一个指数值(即,X的第k样本)。例如,X

应用校正

每个指示258可具有对应的校正260(例如,因子、系数、值等)。可通过已知的系统测量误差或测量偏差来选择或确定校正260,该系统测量误差或测量偏差可通过将校正260应用于对应指示258来最小化。在本文所述的通用校准过程243中,甚至当没有明确说明校正260时,每一个指示258也具有应用的对应校正260。在通用校准过程243下,默认校正260是校正因子1。换句话讲,在没有指定校正的情况下,当应用校正因子1时,“校正”指示262与原指示258相同。总是将校正260应用于对应指示258允许统一校准过程,该统一校准过程不基于针对利用通用校准过程243来校准或测试的特定类型的DUT的特定测量方法或校准科目而改变。这还确保了当准备和进行特定类型的DUT的校准时完成通用校准过程243的每个步骤。

在图5的图中,校正260中的每个校正由符号K表示,该符号对应于校正260中的每个校正所应用的指示258中的每个指示。当多个校正260应用于同一指示258时,多个校正260可由指示258命名指数i和一个字母。例如,表示三个校正260有待应用于指示258中的至少一个指示的指数i,校正可以呈以下形式:K

校正指示262可由核对记号

通过乘法,例如,使用如等式(1)所示的校正值:

通过减法,例如,用以去除误差或偏差,如等式(2)中所示:

通过加法,例如,通过添加如等式(3)所示的校正值或偏移值:

通过除法,例如,通过使用如等式(4)所示的商数:

或者通过使用可以是简单的或复杂的特定公式,例如,如当应用如等式(5)所示的电阻器的温度系数时所使用的。

执行转换

认识到校正指示262可以与用于期望评估量的测量单位不同的测量单位进行记录,转换264(例如,C

在本文所述的通用校准过程243中,甚至当没有明确说明测量单位的转换264时,每一个校正指示262具有应用于校正指示262的转换264。在不存在所说明转换时,本文所述的通用校准过程243可采用默认转换因子1。换句话讲,在没有指定转换的情况下,将转换因子1应用于校正指示262致使“转换”指示266与校正指示262相同。与校正260的通用应用一样,在所有情况下实施转换264的应用确保统一过程,该统一过程不会省略通用校准过程243内的任何步骤并且不会基于特定设备特性、测量方法或基于特定类型的DUT的校准科目来改变校准过程。换句话讲,当校准不同于第一类型的DUT的第二类型的DUT时,在通用校准过程243中执行以校准第一类型的DUT的步骤保持不变。

在如图5所示的图中,每个转换264由符号表示,该符号对应于相应转换264将被应用到的校正指示262。转换指示266可利用帽记号

可使用任何数学技术来执行转换,例如:

通过乘法(或类似地除法),通过使用转换因子,如等式(6)中所示:

通过加法,如等式(7)中所示:

通过减法,如等式(8)中所示:

或者通过使用可以为简单或复杂的特定公式,例如,如当将温度测量结果从°F转换为℃时所使用的,如等式(9)中所示:

转换指示266接着用作输入到由用于DUT的测量模型270指定的测量函数268的量。

计算

图5中指示的测量模型270是描述在DUT的校准评估中涉及的值的关系的数学构想。这些值包括输入量272、测量函数268和输出量274。可将一个或多个测量函数268应用于输入量272,从而实现多个输出量274以有利于使用单组记录指示258进行不同校准测试。

图5的此方面中的输入量272是被传递到定义的测量函数268中的测量数据。在本文所述的通用校准过程243中,输入量272是由上述转换步骤250产生的转换指示264。

测量函数268是将输入量272转换为输出量274的公式或公式组。在先前步骤中对记录指示258执行校正260和转换264可简化测量函数268。在许多情况下,测量函数268可涉及计算统计值诸如平均值、最小值、最大值、标准偏差和方差,以在评估DUT的测量性能时使用。

作为默认设置,本文所述的通用校准过程243可生成校准数据表,该校准数据表被制定为计算输入量272的均值或平均值(例如,默认测量函数

比较值并报告结果

输出量274(即,应用测量函数的结果)是在比较值254并报告结果256的后续步骤中使用的测量数据。可在通用校准过程的这些后面的步骤中采用的特定评估步骤的细节在别处被很好地记录并且被普通技术人员理解,并且因此在本文中没有明确描述。比较值254并报告结果256的过程还可包括用于评估测量过程中的不确定性279的特定步骤,以及当例如根据针对一种类型的DUT的校准标准来评估输出量274的可接受性时应用决策规则281。

如指出,来自测量函数268的输出量274用于执行DUT的校准(即,输出量274与参考量值的比较254,该参考量值可能已经基于DUT的规格中的数据被预先选择)。例如,参考量值可包括如图3所示的上限值和下限值。在一些具体实施中,本文所述的通用校准过程243可在默认情况下使用计算的均值或平均值来与参考值进行比较254。在其他具体实施中,输出量274中的其他输出量可用于提供在校准过程中使用的评估数据,诸如最小值、最大值、众数、标准偏差、变异系数等。报告结果256可包括测量结果276,该测量结果可包括在一些情况下是共同统计值集合的总结统计值,其允许在DUT的校准中使用任何计算的评估数据。通用校准过程243允许根据单组记录指示258(例如,原指示)执行多个比较和评估。

验证过程259可用于评估校准测试257的结果。在一些具体实施中,验证步骤259可核对以查看输出量274中的一个输出量是否在通常由针对DUT定义的规格或容差(校准阈值)确定的最大允许测量范围(例如,如图3所示的上限值和下限值)内,例如在由OEM提供的规格内。验证还可包括将可以是输出量274中的一个输出量的计算不确定性测量评估为目标测量不确定性、最小测试不确定性比率、或其他判据,其可以是由应用于正被执行的校准的特定方法、客户或实验室策略定义的参考量中的一个参考量。

当报告校准的结果256时,测量结果276通常包括用于校准测试的给定被测对象的所有相关信息。一般来讲,报告结果256的步骤包括输出量274以及标称值或预期值、误差极限和测量的不确定性。可计算并报告附加信息,诸如测试不确定性比率、测试准确性比率、错误接受概率以及适用的保护带极限。

图6A和图6B示出了校准数据表278的另一示例,该校准数据表由本文所述的用于DUT 280的通用校准过程243动态生成,该通用校准过程在这种情况下是执行50g校准测试的精密天平。在图6A和图6B中执行的校准测试可以是简单的,但是示出的细节的量确认通用校准过程243的稳健性质,该通用校准过程在诸如图7至图10所示的更复杂校准场景中发生效力,该更复杂校准场景通常比在图6A和图6B中执行的相对简单的校准测试更复杂。

在将特定精密天平标识为DUT 280之后,通用校准过程243使用用于特定精密天平(DUT 280)的规格数据和测量方法来动态生成如图6A和图6B所示的校准数据表278。在此示例中,测量方法包括通过由DUT 280测量50g(克)质量标准。

校准数据表278的“指示”字段282示出了DUT 280的两个测试,该DUT在这种情况下是精密天平。在此校准数据表278中的“指示”字段282内的指示是用于观察结果x

输出量274可对应于在校准数据表200、218、278、297、320的“测量”列216、230、297、338中显示的测量指示。换句话讲,“测量”列可包含输出量274中的一个输出量、这些输出量的平均值或根据这些输出量确定的其他类似值,这些输出量由处理器利用正被校准的DUT所测量的原测量结果来计算或确定。

在校准数据表278的右手侧,提供用于指示(例如,50.000g和49.995g)中的每个指示(包括校正284和转换286的应用)的总结统计值290。此示例中的总结统计值290包括均值、最小值、最大值、标准偏差、方差、跨度、众数、中列数和变异系数。同样,利用如图所示的简单校准,总结统计值290不一定提供显著的附加信息,但是图6A和图6B中的校准数据表展示,在校准过程的每个步骤处可根据规定的测量方法来计算可应用的统计值。这些总结统计值290可用在逐步审核和/或追溯所执行的每一次测量中。对所执行的每一次测量的这种审核和/或追溯可向最终用户提供确定DUT是否未被校准、或者正用于校准DUT的另一部件是否未如预期或期望地起作用的能力,当未如预期地起作用的部件导致错误读数时,这反而可能导致DUT未被校准的错误指示。例如,最终用户可能能够审查在规定的测量方法期间逐步提供的统计值,以基于审核和/或追溯这些统计值来确定DUT正被正确校准并且没有被误校准。

此外,根据本文所述的通用校准过程243,测量方法是完全可延展的,并且可用于生成针对被校准的不同设备的任何期望统计值。在设备不可知评估过程中,可针对待校准的所有设备生成相同统计值(即,共同统计值集合),而不考虑特定待测设备。对于待测设备,该过程可包括根据用于DUT的相应校准过程评估用于DUT的共同统计值集合中的一个或多个统计值以确定DUT的校准状态,并且输出指示DUT的校准状态的校准指示。用于DUT的测量模型可包括用于(例如,应用于指示)确定共同统计值集合中的一个或多个统计值的一个或多个测量函数。当评估共同统计值集合中的一个或多个统计值时,可将一个或多个统计值与用于DUT的校准阈值进行比较,以确定DUT的校准状态。

在图6A和图6B所示的示例中,在校准数据表278的顶线292(例如,顶行)上提供总体总结。在49.995g的测量指示介于从用于精密天平(DUT 280)的规格数据得出的下限294与上限296之间的情况下,在右边示出了指示精密天平(DUT 280)的可接受校准性能的核对符号298(校准指示符)。还可报告附加的总体统计测量,诸如计算的误差量300、偏差302、百分比容差(校准阈值)304、百分比保护带306等。在这种情况下,将49.995g的最小指示(例如,测量值)与50.010g的上限以及49.990g的下限进行比较,并且由于最小指示在上限与下限之间,所以精密天平被确定校准,使得输出核对符号298。最小指示可通过处理器与上限及下限进行比较,该处理器还输出核对符号298。

当作为指示49.995g的测量指示297在下限294与上限296之间时,可输出作为校准指示符的核对符号298。虽然在此实施方案中,指示49.995g在上限与下限之间,但是当测量指示297等于下限294或等于上限296时,也可输出核对符号298。另选地,如果测量指示297小于下限294或大于上限296,则可显示例如可由红圈环绕的“X”以指示DUT 280超出容差。

顶线292还包括“标称”列291、“应用”列293和“预期”列295。“标称”列291中的标称值可为表示待应用于DUT 280并且由DUT 280测量的重量的理想值。“应用”列293中的应用值可以是具有该应用值的多个应用参数(例如,50-g重量)的均值或平均值。应用参数具有应用于DUT 280的已知值,这可在图6A中易于看出。在一些实施方案中,应用参数可以是所应用的标准偏差0,这可在图7A中易于看出。“预期”列295中的预期值可与“标称”列291内的标称值相同或类似,但与标称值不同,预期值可具有选定数量的小数或有效数字(例如,sigfig(有效数字))。

转向图7A和图7B中示出的校准数据表310,提供了用于精密天平(DUT 280)的可重复性测试311。在这种情况下,可重复性测试311需要多次测量,其中将50g的标准质量应用于DUT 280五次,并且记录用于DUT 280的五个测量读数或指示282。同样,在此校准测试中,不需要实质校正或转换,因此在校正284和转换286的应用中使用默认值1.0。最终,与图6A和图6B中示出的示例类似地生成并报告输出量。

在校准数据表310的顶线292处(例如,顶行),计算并报告总体统计测量结果。在图7A和图7B的情况下,期望的可重复性测量是来自标称应用标准质量的测量数据的标准偏差。期望偏差0.000被示出为应用值,并且用于DUT 280的规格数据指示下限294等于0.000并且上限296等于0.010。测量指示297是测量标准偏差(例如,这里是0.005)。因为测量指示297在可接受的范围内,所以在右边产生指示DUT 280的可接受校准性能的核对符号298。如可看出的,在生成图6和图7中的校准数据表278、310中采用的通用校准过程243是相同的。差异在于作为校准测试的一部分被接收和应用的测量方法,该测量方法用以产生用于评估的期望输出量和总结统计值,以确定DUT 280是针对如图6A和图6B所示的准确性测试还是针对如图7A和图7B所示的可重复性测试311进行校准。

图8和图9示出了用于另一类型的DUT 312的另一种校准场景,在这种情况下该DUT是压力换能器。在DUT 312是压力换能器的这种校准场景下,测量方法需要多个不同输入量以便计算输出量,该输出量将被评估以确定DUT 312是否被校准。在此示例中,DUT 312是0psi至100psi(磅每平方英寸)压力换能器,其在表示测量压力的4mA至20mA(毫安)的输出范围的情况下操作。当实施校准测试时,压力控制器314将已知压力应用于待测压力换能器(DUT 312)。这使得DUT 312输出跨1千欧(千欧姆)分流电阻器316的电流,并且利用电压表318测量跨分流电阻器316的电压。所测量的电压指示应用于DUT 312的压力。分流电阻器316和电压表318是与DUT 280耦接的部件,用于监测DUT 280的特性。在这种情况下,该特性是诸如利用分流电阻器316和电压表318测量的DUT 312的电压的电特性。在一些实施方案中,电压表318也可以是测量通过DUT 312的电流的万用表。换句话讲,出于执行本公开的通用校准过程243的目的,可将部件耦接到DUT 312以监测DUT 312的特性。

本文所述的通用校准过程243接收产生如图9A和图9B所示的校准数据表320的测量方法。图9A和图9B中的校准数据表320需要针对三个输入值的记录指示282,即由压力控制器应用的压力(x

图9A和图9B中的校准数据表320允许将三个校正值284(a、b、c)应用于压力指示,如可能需要,将校正284中的另外的校正应用于电压指示(例如,测量结果)和分流电阻。在所示的示例中,校正284是1.0,意味着没有进行实质校正。类似地,应用转换286具有值1.0,意味着没有进行实质转换。

与图9A和图9B中示出的校准数据表320一起采用的测量方法采用数学公式322,该数学公式对指示(即,测量电压)进行操作以产生以psi(磅每平方英寸)测量单位计的测量指示。校准数据表320的顶线292处的总体总结统计值使用针对应用输出量、预期输出量和测量输出量中的每一者的计算均值。应用值可以是应用于DUT 312的实际值,预期值可以是在应用于DUT 312之前的预期值,并且测量指示可以是由DUT 312输出、测量或确定的测量指示。

“校正”字段284包括三个校正因子285,其应用于在“指示”字段282中显示的由DUT312a测量的原测量指示。在这种情况下,三个校正因子285都等于0。在一些实施方案中,三个校正因子285中的每个校正因子可彼此不同。

在图10A和图10B中,示出了用于另一类型的DUT 326的示例性校准数据表324,在这种情况下该DUT是10μL(微升)移液管。本文所述的通用校准过程243提供以微升(μL)和毫克(mg)计的记录指示,其应用密度校正284,并且应用从毫克到微升的转换286。最终,根据所接收的用于特定待测DUT 326的测量方法来生成输出量288,并且在校准数据表324的顶线292(例如,顶行)处产生总体总结统计值。在这种情况下,提供用于第一测试328和第二测试330两个测试的总体总结统计值。用于测量准确性的第一测试328基于输出量288的计算均值来报告统计值,并且用于测量准确性的第二测试330基于输出量288的计算变异系数来报告统计值。同样,本文所述的通用校准过程243能够使用从测试所标识的移液管(DUT326)观察到的单组指示282来操作,以产生用于多个校准测试328、330的输出统计值集合。

校准数据表324还包括“标称”列331中的标称值、“应用”列332中的应用值、“预期”列334中的预期值、“下限”列336中的下限值、“测量”列338中的测量值以及“上限”列340中的上限值。由于这些值的细节已经先前在本文中相对于本公开的校准数据表中的其他校准数据表进行了描述,所以为了本公开的简单和简洁起见,在本文中将不进一步详细讨论校准数据表324内的这些值的细节。

第一测试328具有分别在“下限”列336和“上限”列340中的对应第一下限值和第一上限值。将对应第一下限值和第一上限值分别与沿着同一行并且在“测量”列338内的对应测量指示进行比较。此比较可由处理器进行。

第一下限值和第一上限值可通过将值(例如,百分比)乘以“预期”列334中的对应预期值并且从该对应预期值减去通过该乘法得出的计算值/向该对应预期值加上该计算值来计算。此计算可由处理器执行,使得处理器确定第一下限值和第一上限值。此第一下限值和第一上限值的计算可基于由处理器从用于DUT 280的规格接收的数据来确足。

第二测试330具有分别在“下限”列336和“上限”列340中的对应第二下限值和第二上限值。将对应第二下限值和第二上限值分别与沿着同一行并且在“测量”列338内的对应测量指示进行比较。此比较可由处理器进行。

第二下限值和第二上限值可通过从“预期”列334中的对应预期值减去值/向该对应预期值加上值来计算。此计算可由处理器执行,使得处理器确定第二下限值和第二上限值。此第二下限值和第二上限值的计算可基于由处理器从DUT 280的校准规格接收的数据来确定。

通过分离设备信息、规格信息和测量方法,本文所述的通用校准过程能够针对几乎无限不同设备(例如,无限类型的DUT)和校准测试来动态创建校准数据表。因此,本文所述的通用校准过程提供设备不可知评估过程,其能够评估用于不同设备的不同校准过程的输出,而不考虑设备的标识。可通过实施相同步骤来执行每一校准评估。校准数据表可被设计成基于期望的测量数据来报告共同总结统计值集合,并且在该过程中保留所有观察结果、校正、转换和计算的完整记录。这有利于逐步审核和/或追溯正在执行的任何校准测量。预先定义测量函数并且将测量函数结合到校准数据表中有利于全面和完整的不确定性分析,并且可以熟悉和几乎统一的方式执行相似的常规校准和复杂校准,使得最终用户可容易且快速地对各种类型的简单类型和复杂类型的DUT进行简单校准测试或复杂校准测试。

用于实施如本文所述的通用校准过程243的系统和方法可包括具有处理电路的一个或多个计算机(计算设备),该处理电路由例如存储在非暂态计算机可读介质中的可执行程序指令或者例如一个或多个专用集成电路的专门配置的电路或者其任何组合来配置,以执行本文所述的功能(逻辑操作、计算、步骤)中的一些或全部。例如,在至少一个具体实施中,本公开的方法和系统可包括接收待校准设备的标识;基于设备的标识,接收用于指示设备特性的设备的规格数据和/或指示设备的正确(例如,校准)操作的操作参数;并且此外,基于设备的标识,接收指示期望的校准过程的校准方法并且支持数据处理步骤、数学公式、函数等,以获得评估数据。可一起考虑(例如,比较)评估数据与指示设备的正确(例如,校准)操作的操作参数中的一者或多者。规格数据和测量方法可被定义并且与所标识的设备相关,并且存储在计算机可访问的数据库中以供以后检索。利用现在可获得或已获得的设备标识、规格数据和测量方法,本文所述的系统和方法可动态生成校准数据表,该校准数据表包括:待测设备的标识、待提供给设备的指定校准输入、从设备接收测量数据的逻辑操作、基于指定函数或公式计算评估数据、以及将所得评估数据与参考数据进行比较以确定用于向用户报告的校准结果。

在各种实施方案中,用于实施通用校准过程的方法和系统可被配置为通过以下方式提供校准过程:(1)记录由所标识的测量设备和/或一个或多个辅助设备(非限制性示例是提供所标识的待测测量设备的环境温度的温度计)响应于对该设备的一个或多个校准输入而产生的指示(原始观察结果或测量结果);(2)将一个或多个校正应用于记录指示,如果不需要或不期望实质校正,则该校正可具有默认值1;(3)将一个或多个转换应用于校正指示以将指示数据例如转换为另一测量单位,如果不需要或不期望实质转换,则该转换可具有默认值1;(4)根据由接收到的用于待测设备的测量方法所指定的测量函数,对校正指示执行测量计算,以获得适于评估(校准和/或验证)的评估数据;(5)执行可包括将计算测量值与预期值或值范围进行比较的校准;以及(6)报告校准(比较)的结果。

图11示出了包括用于进行本公开的通用校准过程243的各种示例性部件的系统400的框图。系统400包括DUT 402、与DUT 402通信的处理器404、以及与处理器404通信的显示器406。例如,DUT 402将可表示所测量的属性或量的输入信号发送到处理器404,处理器404接收并处理该输入信号。处理器404然后响应于来自DUT 402的输入信号将输出信号发送到显示器406。例如,输出信号可以是控制信号或指令信号,使得显示器406基于由处理器404处理的输入信号来(例如,自动地)显示所测量的量或属性。例如,当DUT 402是精密天平时,显示器406可接收输出信号,此时显示器406可基于由显示器406从处理器404接收的输出信号来显示测量重量。

处理器404可经由网络408与多个数据库410a、410b、410c通信,该数据库可处于不同位置处。例如,第一数据库410a可在第一位置处的第一OEM处,第二数据库410b可在第二位置处的第二OEM处,并且第三数据库410c在第三位置处的第三OEM处。第一、第二和第三位置可彼此不同,使得第一、第二和第三位置彼此相距数英里。第一OEM可制造第一类型的DUT,第二OEM可制造第二类型的DUT,并且第三OEM可制造第三类型的DUT。第一、第二和第三类型的DUT可彼此不同(例如,扭矩扳手、精密天平、移液管、压力换能器等)。

系统400可用于进行DUT 402的通用校准过程243。例如,当DUT 402是如图6和图7中的精密天平时,处理器404用于校准DUT 402。下面将相对于图6A和图6B更详细地讨论相对于系统400的通用校准过程243。

在此过程中,DUT 402由正在校准DUT 402的最终用户通信地耦接到处理器404。在DUT 402耦接到处理器404之后,最终用户可与处理器404交互以指示正被校准的特定类型DUT 402,该处理器可以是计算机、智能电话、平板或一些其他类型的本地或远程电子设备。例如,最终用户可输入用于DUT 402的标识信息(序列号、零件号或一些其他类型的标识信息)。另选地,通用校准过程243可自动检测并确定用于DUT 402的标识信息。

在已标识DUT 402之后,处理器404通过网络408与多个数据库410a、410b、410c中的至少一个数据库进行通信。例如,处理器404可请求用于第一数据库410a内的DUT 404的校准规格。第一数据库410a由制造DUT 404的第一OEM控制,在这种情况下第一OEM是特定类型的精密天平。在至少一些具体实施中,处理器404可从一个或多个本地或远程存储位置访问特定规格数据。

第一数据库410a中的用于DUT 402的校准规格通过网络408传输到处理器404。然后接收DUT 402的规格,并且该规格由处理器404处理以基于该规格内的测量方法生成对应校准数据表。由处理器404生成的校准数据表被传输到显示器406,使得该校准数据表在显示器406上对最终用户可见。最终用户可选择待进行的校准测试来校准DUT 402(例如,质量准确性测试、可重复性测试、偏心移位测试等),并且最终用户然后可确定待由DUT 402进行的必要测量。在此示例中,在显示器406上呈现的校准数据表是校准数据表278。然后,最终用户将50g的重量放置在DUT 402上。由DUT 402输出的测量结果可自动发送到处理器404,并且作为响应,测量结果被输入到“指示”字段282内的对应数据字段中。另选地,最终用户可将由DUT 402输出的测量结果手动输入到校准数据表278的“指示”字段282内的数据字段中。

在已经填充指示字段282的数据字段之后,处理器404执行通用校准过程243的进一步步骤并且自动填充校准数据表的剩余部分。然后,处理器404检查在校准数据表278中显示的数据和计算,并且确定DUT 402是否被校准或超出容差。当DUT 402被校准时,处理器404输出信号,使得在显示器406上显示指示DUT 402被校准的核对符号298(校准指示符)。另选地,当DUT 402未被校准(超出容差)时,处理器404输出指示DUT 402未被校准的红“叉”(例如,“X”)。

当DUT 402被确定为未被校准时,处理器404可确定有待被制定到DUT 402中的校准因子,并且指导将该校准因子应用于DUT 402,使得该DUT被校准。处理器404可计算校准因子,使得由DUT 402测量的原测量指示可具有在DUT 402的显示器上输出测量结果给最终用户之前应用的校准因子。在显示给最终用户之前应用于原测量指示的校准因子允许在期望的容差内校正由DUT输出并对最终用户可见的测量指示。换句话讲,校准因子考虑DUT402的当前状态并且校正由DUT 402测量的原测量指示,使得DUT 402被正确校准并且正输出校正测量结果。

可由处理器填充的数据字段可包括标称值、预期值、应用值、测量指示、计算值或任何数量的值,使得最终用户可详细审查用于校准DUT的部件的可审核性和可追溯性。例如,这些值可被显示用于与DUT一起使用以校准DUT的第一部件和第二部件。这些值也可被显示用于DUT,所有这些值都在相同的校准数据表内用于可审核性和可追溯性提议。最终用户可易于审查显示(例如,在显示器406上)的标称值、预期值、应用值、测量指示、计算值,以快速且容易地确定正被校准的DUT是否已经被正确校准,并且在进行通用校准过程243的同时没有由于误差反而被误校准。

在另一种情况下,其中DUT 402是压力换能器并且如图8和图9所示被校准,处理器404可从多个数据库请求多个部件的多个规格以生成如图9A和图9B所示的校准数据表320。例如,处理器404可从第二数据库410b请求并接收用于压力控制器314的规格,可从第三数据库410c请求并接收用于电压表318的规格,可从第三数据库410c请求并接收用于分流电阻器316的规格,并且可从第一数据库410a请求并接收用于DUT 312的规格,如早前所讨论的,该DUT是压力换能器。然后,处理器404可针对这些多个部件处理这些多个规格,然后基于在执行通用校准过程243时要进行的校准测试来生成如图9A和图9B所示的校准数据表320。

处理器404可易于接收由电压表318收集的数据,然后该数据被显示在校准数据表312的“指示”字段282中。来自电压表318的这些指示具有应用于这些指示的校正K

虽然以上讨论是相对于分别在图6和图9中示出的校准数据表278和320的生成,但是应当易于理解,以上讨论可易于应用于分别如图7和图10所示的校准数据表310和324。

当处理器404正用于进行如图4A和4B所示的通用校准过程243时,如图11所示的系统400允许在计算机功能性方面的处理器404的改善处理速度。相比于利用其他校准方法,处理器404在执行通用校准过程243时的处理速度更快,因为当处理器404进行通用校准过程243时,无论被校准的DUT的类型如何都相继遵循相同的步骤。处理速度更快,因为没有执行或开发特殊测试、附加件和/或其他各种类型的变通方法以校准任何特定类型的DUT。相反,当校准第一类型的DUT或第二类型的DUT时,处理器404对第一类型的DUT(例如,精密天平)执行并进行相同的步骤,并且对第二不同类型的DUT(例如,扭矩扳手)执行相同的步骤。无论被校准的DUT的类型如何,执行通用校准过程243的相同预先制定步骤的处理器404允许通过减少用于不同类型DUT的不同类型校准测试之间的共性的步骤数量来优化处理器404的速度。因此,相对于当处理器404正在进行仅适于单个特定类型的DUT的其他类型的专门校准过程时,优化通用校准过程243以在进行通用校准过程243时提高处理器404的处理速度。

图11中示出的系统400允许存储器(例如,存储器存储空间)要求分散在多个数据库410a、410b、410c之间。例如,将校准表分别存储在第一数据库410a、第二数据库410b和第三数据库410c之间,来代替将用于各种数量和类型的DUT的所有校准数据表存储在来自多个数据库410a、410b、410c的单个存储器或存储设备中。第一数据库410a可存在于存储用于第一OEM制造和生产的DUT的校准数据表的第一OEM处,第二数据库410b可存在于存储用于第二OEM制造和生产的DUT的校准数据表的第二OEM处,并且第三数据库410c可存在于存储用于第三OEM制造和生产的DUT的校准数据表的第三OEM处。所有这些校准数据表分散在多个数据库410a、410b、410c之间允许加速处理器404的速度,因为处理器404可仅与多个数据库410a、410b、410c中的一个数据库通信,使得处理器404不审查所有多个数据库410a、410b、410c中的所有校准数据表。这允许处理器404能够审查和收集用于特定类型的DUT的适当校准数据表的速度相对于处理器必须审查多个数据库410a、410b、410c中的所有校准数据库的速度更快。

多个数据库410a、410b、410c减小了网络408所需的网络带宽,因为当针对特定类型的DUT进行通用校准过程243时,网络可能仅必须与多个数据库410a、410b、410c中的单个数据库通信。例如,如果DUT是仅由第一OEM制造的特定类型的精密天平,则网络408可仅与第一数据库410a通信、从第一数据库410a收集校准数据表、并且将对应校准数据表传输到处理器404。因此,网络408仅必须筛选仅包括一些校准数据表的第一数据库410a,而不必筛选所有多个数据库410a、410b、410c中的所有校准数据表。校准数据表分散在多个数据库410a、410b、410c之间降低了最终用户所在的位置处以及对应于多个数据库410a、410b、410c中的每一个数据库的每个位置处的功率要求。

系统400允许最终用户在不必在本地存储特定类型的DUT的校准数据表的情况下,通过从多个数据库410a、410b、410c获得对应的校准数据表来对最终用户正校准的特定类型的DUT执行通用校准过程243。最终用户可反过来从多个数据库410a、410b、410c中的对应数据库提拉用于特定类型的DUT的校准数据表。这增加了可进行通用校准过程243的速度,因为最终用户可能不需要收集并且本地保存用于正被校准的特定类型的DUT的多个校准数据表。

通用校准过程243能够校准任何数量的不同类型的DUT。例如,如本文所述,通用校准过程243可用于校准不同类型的DUT,诸如精密天平、扭矩扳手、压力计、压力换能器或用于测量不同类型的量的任何其他类型的不同类型的DUT。例如,可利用通用校准过程243来进行用于精密天平的质量准确性测试,而可利用本文所公开的相同通用校准过程243来进行用于移液管的准确性测试。换句话讲,在不必创建既不理想也不长期可持续的现有常规校准过程的特殊测试、附加件和/或各种类型的变通方法的情况下,可进行通用校准过程243以校准任何数量的不同类型的DUT。

应用于不同类型的DUT的应用值将取决于由不同类型的DUT提供的测量结果。例如,在图7A和图7B所示的示例中,用于校准精密天平280的应用值是50克(g)的重量,而用于校准压力换能器312的应用值是由已知压力源应用的75磅每平方英寸(psi)的压力。因此,具有应用值的参数由正利用通用校准过程243执行的校准测试的类型和被校准的DUT的类型确定。

因此,根据本文所提供的描述,用于校准设备的方法可总结为例如包括由处理器接收被配置为测量不同物理或电气属性的至少两个设备的标识;由处理器基于用于至少两个设备的相应校准规格和测量模型来确定用于至少两个设备的不同校准过程;由处理器应用设备不可知评估过程以评估用于至少两个设备的不同校准过程的输出,而不考虑至少两个设备的标识;以及由处理器输出指示至少两个设备的相应校准状态的相应校准指示符。

在一些情况下,应用设备不可知评估过程可例如包括从至少两个设备中的待测设备(DUT)接收测量指示,其中所述测量指示表示DUT对具有校准阈值的物理或电气属性的测量结果;基于将校正因子应用于测量指示来确定校正指示;基于将转换因子应用于校正指示来确定转换指示;将测量函数应用于转换指示以确定输出量;以及基于输出量与校准阈值的比较来确定相应校准指示符中的至少一个校准指示符。

该方法还可包括:基于至少两个设备的标识,获得用于至少两个设备的相应校准规格和测量模型;基于用于DUT的相应校准规格来确定校准阈值、校正因子或转换因子;以及基于用于DUT的相应测量模型来确定测量函数。当相应校准指示符中的一个校准指示符指示DUT未被校准时,该方法还可包括确定用于DUT的校准因子,以及指导将校准因子应用于DUT,使得DUT被校准。

该方法还可包括从用于DUT的相应校准规格获得校准阈值,以及指导将具有已知值的至少一个参数应用于DUT以供由DUT进行测量,从而产生测量指示。

该方法还可包括从用于DUT的相应校准规格接收具有已知值的至少一个参数以供由DUT进行测量,以及确定校准阈值,其中校准阈值是等于或小于已知值的下限或者是等于或大于已知值的上限。

输出量与校准阈值的比较可包括利用以下中的至少一者:直接测量比较、间接测量比较、比率测量比较、差分测量比较、传递测量比较或取代测量比较。

该方法还可包括通过记录所述设备不可知评估过程中的所有应用值、测量指示、校正指示、转换指示、测量函数和输出量来实现所述设备不可知评估过程的审核。

该方法还可包括:由处理器接收用于耦接到至少两个设备中的待测设备(DUT)的部件的规格,并且由部件监测DUT的特性。

在一些情况下,应用设备不可知评估过程可包括:例如从至少两个设备中的待测设备(DUT)接收测量指示,其中测量指示表示DUT对物理或电气属性的测量结果;根据测量指示或根据使用测量指示而确定的校正指示或转换指示确定统计值集合;以及基于统计值集合中的一个或多个统计值与校准阈值的比较来确定相应校准指示符中的至少一个校准指示符。

在一些情况下,应用设备不可知评估过程可包括:例如从至少两个设备中的待测设备(DUT)接收用于该DUT的至少两个不同校准过程的测量指示,其中测量指示表示该DUT对具有用于至少两个不同校准过程的相应校准阈值的物理或电气属性的测量结果,其中至少两个不同校准过程中的校准过程包括:基于将校正因子应用于与该校准过程有关的测量指示来确定校正指示;基于将转换因子应用于校正指示来确定转换指示;将测量函数应用于转换指示以确定输出量;以及基于输出量与用于校准过程的相应校准阈值的比较来确定相应校准指示符中的至少一个校准指示符。

根据前面的描述,另一方法可被总结为例如包括:由处理器从被配置为测量不同物理或电气属性的至少两个设备接收测量指示,其中测量指示表示至少两个设备对不同物理或电气属性的测量结果;不考虑至少两个设备的标识,由处理器确定用于至少两个设备中的每个设备的共同统计值集合,其中用于每个设备的共同统计值集合根据从每个设备接收的测量指示或者根据使用测量指示而确定的校正指示或转换指示来确定;由处理器基于用于至少两个设备的相应校准规格和测量模型来确定用于至少两个设备的相应校准过程,其中相应校准过程彼此不同;并且对于至少两个设备中的待测设备(DUT):由处理器根据用于DUT的相应校准过程评估用于DUT的共同统计值集合中的一个或多个统计值以确定DUT的校准状态;以及由处理器输出指示DUT的校准状态的校准指示符。

在一些情况下,共同统计值集合包括至少两个统计值,该至少两个统计值包括均值、最小值、最大值、标准偏差、方差、跨度、众数、中列数或变异系数。

在一些情况下,由处理器接收的测量指示表示由至少两个设备根据用于至少两个设备的相应校准规格测量的物理或电气属性。

在一些情况下,确定用于至少两个设备的相应校准过程包括确定相应校准阈值,这些校准阈值由处理器用于评估共同统计值集合中的一个或多个统计值以确定DUT的校准状态。在一些情况下,对于DUT,从DUT接收的测量指示表示DUT对具有已知值的物理或电气属性的测量结果,其中确定DUT的相应校准阈值包括确定等于或小于已知值的下限或者等于或大于已知值的上限。

在一些情况下,评估用于DUT的共同统计值集合中的一个或多个统计值包括将一个或多个统计值与用于DUT的相应校准阈值进行比较。

在一些情况下,将一个或多个统计值与相应校准阈值进行比较包括利用以下中的至少一者:直接测量比较、间接测量比较、比率测量比较、差分测量比较、传递测量比较或取代测量比较。

在一些情况下,确定用于至少两个设备中的每个设备的共同统计值集合包括:基于将校正因子应用于从设备接收的测量指示来确定用于每个设备的校正指示;基于将转换因子应用于校正指示来确定用于每个设备的转换指示;以及将测量函数应用于转换指示以确定共同统计值集合中的至少一个统计值。

在一些情况下,用于至少两个设备的相应测量模型包括由处理器用于确定共同统计值集合中的一个或多个统计值的一个或多个测量函数。

可组合以上所述的各种实施方案来提供另外的实施方案。必要时,可修改实施方案的各个方面以提供另外的实施方案。可根据以上详细描述对本文所述的实施方案作出这些和其他改变。

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