Hiệu chuẩn cân trong phòng thí nghiệm: Phương pháp, tần suất và phương pháp thực hành tốt nhất

Hiệu suất của cân có thể ổn định trong thời gian dài, đó chính là lý do tại sao việc hiệu chuẩn thường bị đánh giá thấp trong hoạt động hàng ngày của phòng thí nghiệm. Cân vẫn có thể bật, đưa về điểm 0 chính xác và hiển thị các số đọc lặp lại trong khi dần dần lệch khỏi mức độ chính xác mà phương pháp thực sự yêu cầu. Vào thời điểm vấn đề trở nên rõ ràng, phòng thí nghiệm có thể đã phải xử lý các kết quả có vấn đề, công việc lặp đi lặp lại hoặc các câu hỏi kiểm toán về cách xác minh hiệu suất cân.

Đó là lý do tại sao việc hiệu chuẩn cân trong phòng thí nghiệm phải được coi là một quy trình được kiểm soát thay vì điều chỉnh không thường xuyên. Các nhóm mua sắm thường tập trung vào khả năng đọc, công suất và môi trường cân khi họ chọn cân, nhưng giá trị lâu dài phụ thuộc nhiều vào cách hiệu chuẩn thiết bị, tần suất kiểm tra và liệu phòng thí nghiệm có thể hỗ trợ quy trình xác minh đầy đủ hay không. Hướng dẫn này giải thích các phương pháp hiệu chuẩn bên trong và bên ngoài, lựa chọn quả cân hiệu chuẩn, lập kế hoạch tần suất, các lỗi thường gặp và các tình huống mà dịch vụ chuyên nghiệp trở thành lựa chọn tốt hơn.

Tại sao việc hiệu chuẩn lại quan trọng đối với cân phòng thí nghiệm

Việc hiệu chuẩn rất quan trọng vì bản thân dữ liệu cân hiếm khi quan trọng. Nó thường đưa ra quyết định rộng hơn, chẳng hạn như bước lập công thức, chuẩn bị tiêu chuẩn, tính toán năng suất hoặc xuất xưởng kiểm soát chất lượng. Nếu cân không hoạt động chính xác, các phép tính tiếp theo có thể trông chính xác nhưng vẫn sai.

Trong điều kiện thực tế của phòng thí nghiệm, việc hiệu chuẩn hỗ trợ ba việc cùng một lúc. Đầu tiên, nó cải thiện độ tin cậy của phép đo bằng cách căn chỉnh phản ứng của cân với khối lượng quy chiếu đã biết. Thứ hai, nó hỗ trợ kỷ luật thủ tục và sự sẵn sàng kiểm tra vì phòng thí nghiệm có thể cho thấy cách thức kiểm tra hiệu suất. Thứ ba, nó làm giảm rủi ro hoạt động tiềm ẩn. Cân được kiểm soát kém có thể gây ra nhiều hư hỏng do một trình tự cân định kỳ không chính xác hơn là do lỗi thiết bị rõ ràng.

Do đó, việc hiệu chuẩn phải được hiểu là một phần của hệ thống kiểm soát trong phòng thí nghiệm chứ không chỉ đơn thuần là một nhiệm vụ bảo trì. Ngay cả việc kiểm soát môi trường xuất sắc, lựa chọn cân tốt và vận hành cẩn thận cũng không thể thay thế chiến lược hiệu chuẩn được ghi lại.

Hiệu chuẩn bên trong và bên ngoài

Hầu hết các cân trong phòng thí nghiệm đều hỗ trợ hiệu chuẩn bên trong, hiệu chuẩn bên ngoài hoặc cả hai. Tùy chọn tốt hơn tùy thuộc vào loại cân bằng, mức độ quan trọng của quy trình làm việc và cách phòng thí nghiệm muốn kiểm soát quá trình xác minh của mình.

Hiệu chuẩn nội bộ sử dụng hệ thống cân tham chiếu tích hợp. Trong nhiều thiết kế, quy trình được kích hoạt tự động dựa trên thời gian, sự thay đổi nhiệt độ hoặc lệnh của người vận hành. Điều này làm cho việc hiệu chuẩn bên trong trở nên thuận tiện và có thể lặp lại để sử dụng thường xuyên. Nó đặc biệt hữu ích trong các phòng thí nghiệm bận rộn, nơi người vận hành cần một cách nhanh chóng để khôi phục sự tự tin sau khi khởi động, di dời hoặc thay đổi nhiệt độ.

Hiệu chuẩn bên ngoài sử dụng quả cân hiệu chuẩn riêng biệt được người vận hành đặt trên cân. Cách tiếp cận này mất nhiều thời gian hơn và phụ thuộc nhiều hơn vào kỹ thuật, nhưng nó cho phép phòng thí nghiệm xác minh hiệu suất dựa trên tham chiếu vật lý có thể theo dõi bên ngoài thiết bị. Điều đó thường có giá trị trong môi trường có mức độ kiểm soát cao hơn hoặc khi việc xác nhận độc lập có ý nghĩa quan trọng.

Hiệu chuẩn bên trong thường là đường cơ sở thực tế cho hoạt động hàng ngày nhưng nó không tự động thay thế xác minh bên ngoài trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn. Một phòng thí nghiệm chỉ dựa vào các chức năng nội bộ vẫn có thể cần kiểm tra bên ngoài định kỳ để chứng minh rằng hệ thống hoạt động chính xác trong điều kiện vận hành thực tế.

Yêu cầu và hạng cân hiệu chuẩn

Lựa chọn quả cân là một trong những phần quan trọng nhất của quá trình hiệu chuẩn cân trong phòng thí nghiệm vì chất lượng của đối chiếu ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị của kết quả hiệu chuẩn. Không thể kiểm soát cân theo tiêu chuẩn tốt hơn trọng lượng được sử dụng để kiểm tra cân.

Trong nhiều phòng thí nghiệm, hạng trọng lượng OIML là khung tham chiếu quen thuộc nhất. Các lớp phổ biến bao gồm E1, E2, F1, F2 và M1. Các lớp này thể hiện các mức dung sai khác nhau và được sử dụng tùy theo độ nhạy của cân và nhu cầu ứng dụng. Ở cấp độ chính xác cao, cân phân tích và các nhiệm vụ xác minh đòi hỏi khắt khe hơn thường yêu cầu các loại cân chặt chẽ hơn như E2 hoặc F1, trong khi các cân kém nhạy hơn hoặc kiểm tra định kỳ có rủi ro thấp hơn có thể hoạt động với F2 hoặc M1 tùy theo nhu cầu của quy trình.

Loại phù hợp phụ thuộc vào khả năng đọc của cân, độ không đảm bảo đo của cân mà phương pháp có thể chấp nhận và liệu quả cân có đang được sử dụng để hiệu chuẩn chính thức, xác minh hàng ngày hay kiểm tra vận hành định kỳ hay không. Các phòng thí nghiệm nên tránh chọn trọng lượng chỉ vì sự thuận tiện hoặc sẵn có. Trọng lượng được chấp nhận cho cân cửa trên thông thường có thể không phù hợp để hiệu chuẩn cân phân tích.

Một điểm khác biệt quan trọng khác là quả cân hiệu chuẩn được chứng nhận so với quả cân làm việc. Trọng lượng được chứng nhận được sử dụng khi khả năng truy xuất nguồn gốc được ghi lại và độ không đảm bảo được kiểm soát là vấn đề quan trọng. Quả cân làm việc được sử dụng thường xuyên hơn trong công việc hàng ngày, thường là sau khi được kiểm soát theo quy chiếu cấp cao hơn. Cách tiếp cận theo lớp này có thể thực tế vì nó làm giảm rủi ro hao mòn và xử lý theo các tiêu chuẩn quan trọng nhất trong khi vẫn hỗ trợ kiểm tra định kỳ.

Bạn nên hiệu chỉnh bao lâu một lần?

Không có một khoảng chung nào phù hợp với mọi cân trong phòng thí nghiệm. Tần suất phải được quyết định bởi rủi ro, mô hình sử dụng, môi trường và độ nhạy của thiết bị.

Việc xác minh hàng ngày thường phù hợp với số dư được sử dụng trong công việc xuất xưởng thường lệ, chuẩn bị tiêu chuẩn quan trọng hoặc môi trường dùng chung với nhiều người vận hành. Điều này không phải lúc nào cũng có nghĩa là phải hiệu chỉnh đầy đủ hàng ngày. Trong nhiều phòng thí nghiệm, bước kiểm soát hàng ngày là kiểm tra hiệu suất nhanh bằng cách sử dụng một hoặc nhiều trọng lượng đã biết. Mục đích là để xác nhận rằng sự cân bằng vẫn nằm trong mức hiệu suất có thể chấp nhận được trước khi công việc quan trọng bắt đầu.

Việc hiệu chuẩn định kỳ phải được lên kế hoạch tùy theo mức độ quan trọng của thiết bị và điều kiện vận hành. Cân trong phòng yên tĩnh, ổn định, được kiểm soát nhiệt độ với số lượng sử dụng hạn chế có thể yêu cầu ít sự kiện hiệu chuẩn bên ngoài hơn so với thiết bị tương tự được đặt gần luồng không khí, độ rung hoặc người vận hành thường xuyên. Số dư phân tích được sử dụng nhiều thường biện minh cho lịch trình kiểm soát chặt chẽ hơn so với số dư chung có rủi ro thấp hơn.

Hiệu chuẩn cấp độ dịch vụ hàng năm vẫn phổ biến như một phần của kế hoạch bảo trì phòng thí nghiệm rộng hơn, nhưng chỉ đánh giá hàng năm thôi là không đủ nếu việc cân bằng được sử dụng trong công việc quan trọng hàng ngày. Điều quan trọng là mô hình tần số phân lớp:

• Xác minh hàng ngày hoặc mỗi lần sử dụng cho các hoạt động quan trọng
• Hiệu chuẩn nội bộ hoặc bên ngoài định kỳ dựa trên quy trình địa phương
• Hiệu chuẩn lại bổ sung sau khi di dời, dịch vụ, sốc hoặc thay đổi lớn về môi trường
• Đánh giá dịch vụ chính thức định kỳ để kiểm soát lâu dài

Cân càng nhạy và phương pháp càng đòi hỏi khắt khe thì việc chỉ dựa vào việc hiệu chuẩn không thường xuyên càng trở nên kém hợp lý hơn.

Quy trình hiệu chỉnh từng bước

Một quy trình hiệu chuẩn tốt phải đủ đơn giản để thực hiện một cách nhất quán và đủ chi tiết để ngăn ngừa những sai sót có thể tránh được. Trình tự chính xác phụ thuộc vào công cụ và quy trình cục bộ, nhưng cấu trúc sau đây là cơ sở thực tế.

1. Chuẩn bị môi trường

Trước khi bắt đầu hiệu chuẩn, hãy xác nhận rằng cân đã ở trạng thái cân bằng, sạch sẽ và được đặt trong môi trường ổn định. Kiểm tra gió lùa, nguồn rung, bề mặt bàn không ổn định và sự thay đổi nhiệt độ gần đây. Nếu cân nằm trong tấm chắn gió, hãy đảm bảo cửa di chuyển đúng cách và đóng hoàn toàn.

2. Cho phép khởi động và ổn định

Cân cần có đủ thời gian khởi động sau khi bật nguồn hoặc di dời. Bỏ qua bước này là nguyên nhân phổ biến khiến kết quả đo không ổn định. Thực hiện theo quy trình khởi động thiết bị và tránh lao thẳng vào hiệu chuẩn khi thiết bị điện tử của cân vẫn đang ổn định.

3. Số dư bằng 0

Đảm bảo chảo sạch và trống, sau đó xác nhận số đọc bằng 0 ổn định. Nếu điểm 0 bị lệch, việc hiệu chuẩn nên được hoãn lại cho đến khi hiểu rõ nguyên nhân về môi trường hoặc thiết bị.

4. Chọn đúng điểm thi

Đừng dựa vào một điểm nào trừ khi quy trình cụ thể cho phép điều đó. Quy trình hiệu chuẩn hữu ích thường bao gồm một hoặc nhiều điểm kiểm tra trong phạm vi hoạt động dự kiến. Điều này đặc biệt quan trọng khi cân được sử dụng cho cả tải nhỏ và vừa.

5. Áp dụng quả cân hiệu chuẩn một cách chính xác

Sử dụng các dụng cụ xử lý sạch sẽ và tránh chạm trực tiếp vào quả cân hiệu chuẩn. Đặt vật nặng nhẹ nhàng và chính giữa chảo. Không thả hoặc trượt nó vào vị trí. Hãy để việc đọc ổn định trước khi ghi.

6. Ghi lại kết quả

Ghi lại giá trị mong đợi, giá trị hiển thị, độ lệch, ghi chú về môi trường nếu cần và danh tính người vận hành theo quy trình của phòng thí nghiệm. Nếu sử dụng nhiều điểm kiểm tra, hãy ghi lại từng điểm một cách rõ ràng.

7. Đánh giá sự chấp nhận

So sánh độ lệch với quy trình cân bằng hoặc dung sai ứng dụng. Nếu kết quả nằm ngoài giới hạn cho phép, đừng đơn giản lặp lại thử nghiệm cho đến khi con số có vẻ tốt hơn. Điều tra nguyên nhân, lặp lại trong các điều kiện được kiểm soát nếu hợp lý và chuyển lên cấp cao hơn khi cần thiết.

Các lỗi hiệu chuẩn thường gặp và cách tránh chúng

Hầu hết các lỗi hiệu chuẩn cân không phải do dụng cụ bị hỏng. Chúng được gây ra bởi môi trường, xử lý kém hoặc kiểm soát quy trình yếu.

Luồng không khí là một trong những vấn đề phổ biến nhất. Cân có thể hoạt động ở mức chấp nhận được trong phòng yên tĩnh và bị trôi đi đáng kể khi điều hòa không khí ở gần, cửa mở hoặc chuyển động của người vận hành ảnh hưởng đến vùng cân. Rung là một vấn đề thường xuyên khác. Thiết bị trên cùng một băng ghế, người đi lại hoặc đồ đạc không ổn định có thể làm sai lệch kết quả đo đến mức ảnh hưởng đến hiệu chuẩn.

Nhiệt độ cũng quan trọng không kém. Thời gian khởi động, sự thay đổi môi trường nhanh chóng hoặc trọng lượng được xử lý gần đây đều có thể ảnh hưởng đến kết quả. Bản thân quả cân hiệu chuẩn thường bị xử lý sai. Tiếp xúc trực tiếp bằng tay trần sẽ làm tăng thêm ô nhiễm và nhiệt, cả hai đều có thể làm giảm độ tin cậy vào kết quả. Quả cân bị bẩn hoặc bị trầy xước tạo ra nguồn lỗi bổ sung mà nhiều phòng thí nghiệm không nhận thấy sớm.

Những sai sót về thủ tục cũng gây tổn hại không kém. Sử dụng sai loại quả cân hiệu chuẩn, chỉ chọn một điểm kiểm tra thuận tiện, chấp nhận số đọc không ổn định hoặc không ghi lại các sai lệch một cách chính xác, tất cả đều làm suy yếu giá trị của hồ sơ hiệu chuẩn. Cách phòng ngừa tốt nhất không phải là sự phức tạp. Đó là quy trình có kỷ luật: môi trường ổn định, quả cân tham chiếu chính xác, công cụ xử lý phù hợp, tiêu chí chấp nhận rõ ràng và tài liệu nhất quán.

Khi nào cần tìm kiếm dịch vụ chuyên nghiệp

Không phải mọi vấn đề về số dư đều có thể được giải quyết nội bộ. Dịch vụ chuyên nghiệp trở thành lựa chọn tốt hơn khi cân liên tục không đạt yêu cầu kiểm tra định kỳ, khi cân vẫn bị trôi sau khi kiểm tra kiểm soát môi trường, khi thiết bị bị di chuyển hoặc bị va đập hoặc khi phòng thí nghiệm cần hồ sơ dịch vụ có độ tin cậy cao hơn mức hiệu chuẩn nội bộ có thể cung cấp.

Điều này đặc biệt đúng đối với cân phân tích được sử dụng trong các công việc nhạy cảm. Hiệu chuẩn nội bộ và kiểm tra của người vận hành hàng ngày rất có giá trị nhưng chúng không loại bỏ nhu cầu xem xét định kỳ của chuyên gia ở những cơ sở có rủi ro cao hơn. Các nhà cung cấp dịch vụ có thể đánh giá các trường hợp góc mà việc kiểm tra phòng thí nghiệm thông thường có thể bỏ sót, bao gồm hao mòn cơ học, phản hồi của cảm biến tải trọng, hành vi điều chỉnh bên trong và hiệu suất rộng hơn trên phạm vi hoạt động.

Từ quan điểm mua sắm, đây là lý do tại sao quyền sở hữu số dư nên được lên kế hoạch như một mô hình dịch vụ cũng như việc mua phần cứng. Các phòng thí nghiệm có thể so sánh các dạng thiết bị trong danh mục cân của cơ sở, nhưng việc kiểm soát lâu dài cũng phụ thuộc vào việc lựa chọn cân phân tích, lập kế hoạch năng lực đo lường và lịch bảo trì rộng hơn xung quanh thiết bị.

Câu hỏi thường gặp

Hiệu chuẩn nội bộ có đủ cho tất cả các loại cân trong phòng thí nghiệm không?

Không. Nó rất hữu ích cho việc kiểm soát thường quy, nhưng nhiều phòng thí nghiệm vẫn cần xác minh bên ngoài hoặc dịch vụ chuyên nghiệp để xác nhận hiệu suất một cách độc lập.

Nên sử dụng loại trọng lượng OIML nào để hiệu chuẩn cân phân tích?

Điều đó phụ thuộc vào khả năng đọc cân và dung sai của quy trình. Nói chung, cân có độ nhạy cao hơn đòi hỏi các loại trọng lượng chặt chẽ hơn so với các thiết bị tải trọng thông thường.

Phòng thí nghiệm nên kiểm tra hoạt động của cân với tần suất như thế nào?

Số dư quan trọng thường biện minh cho việc xác minh hàng ngày hoặc mỗi lần sử dụng, trong khi số dư có rủi ro thấp hơn có thể tuân theo lịch trình ít thường xuyên hơn. Tần suất phải dựa trên rủi ro sử dụng, môi trường và quy trình.

Người vận hành có thể chạm vào quả cân hiệu chuẩn bằng tay không?

Họ nên tránh nó. Việc xử lý trực tiếp có thể truyền dầu, chất bẩn và nhiệt làm giảm độ tin cậy trong tham chiếu trọng lượng.

Phòng thí nghiệm nên làm gì nếu hiệu chuẩn không thành công?

Ngừng dựa vào cân cho công việc quan trọng, kiểm tra môi trường và các yếu tố xử lý, lặp lại trong các điều kiện được kiểm soát nếu thích hợp và chuyển sang dịch vụ bảo trì nếu sự cố vẫn tiếp diễn.

Tài nguyên liên quan

• So sánh các tùy chọn công cụ trong danh mục số dư.
• Xem lại bối cảnh lựa chọn thiết bị trong hướng dẫn mua cân phân tích.
• Kết nối chiến lược hiệu chuẩn với khả năng đo lường trong hướng dẫn về độ chính xác của cân phân tích.
• Lập kế hoạch bảo trì rộng rãi hơn với lịch bảo trì thiết bị phòng thí nghiệm.
• Công cụ đổi đơn vị phòng thí nghiệm — Chuyển đổi giữa các đơn vị đo lường phổ biến trong phòng thí nghiệm