10. ULUSAL AKUSTİK KONGRSİ YILDIZ TKNİK ÜNİVRSİTSİ ODİTORYUMU, İSTANBUL 16-17 Aralık 2013 SS KALİBRATÖRÜ KALİBRASYONU KONUSUNDA ULUSAL DÜZYD LABORATUVARLAR ARASI KARŞILAŞTIRMA nver SADIKOĞLU, yüp BİLGİÇ, Cafer KIRBAŞ, Baki KARABÖC TÜBİTAK Ulusal Metroloji nstitüsü, Gebze, Kocaeli Tel: 0262 679 50 00, e-posta: enver.sadikoglu@tubitak.gov.tr e-posta: eyup.bilgic@tubitak.gov.tr e-posta: cafer.kirbas@tubitak.gov.tr e-posta: baki.karaboce@tubitak.gov.tr ÖZT Laboratuvarlar arası karşılaştırmalar (LAK) ve yeterlilik testleri (YT), kalibrasyon/deney oratuvarlarının teknik yeterliliklerini değerlendirmekte önemli bir araçtır. Bu husus, TS N ISO/IC 17025 standardı [1] ve Türk Akreditasyon Kurumu nun rehber dokümanında [2] da belirtilmiştir. Akredite oratuvarların veya akreditasyon için başvuran oratuvarların, akreditasyon kapsamlarındaki ölçüm büyüklükleri ile ilgili YT programına ve/veya LAK lara katılmaları ve başarılı sonuçlar elde etmiş olmaları TÜRKAK tarafından aranan bir gerekliliktir. Ülke içinde kalibrasyon oratuvarlarının akustik büyüklüklüleri ile ilgili karşılaştırma ihtiyaçları dikkate alınarak, ülkemizde ilk kez dört kurumun katılımıyla ses kalibratörleri kalibrasyonu konusunda oratuvarlar arası karşılaştırma düzenlenmiştir. Bu bildiride düzenlenmiş olan karşılaştırmanın süreci ve sonuçları sunulmaktadır. Anahtar Kelimeler: Ses kalibratörü, Laboratuvarlar arası karşılaştırma, Metroloji INTRLABORATORY COMPARISON ON CALIBRATION OF SOUND CALIBRATORS ABSTRACT Inter Laboratory Comparisons (ILC) and Proficiency Testing (PT) are important tools for evaluation of capabilities of calibration and testing oratories. The subject is clearly outlined in the TS N ISO/IC 17025 international standard and guiding document of Turkish Accreditation Agency (TÜRKAK). Participation to ILC and/or PT and obtaining successful results are one of the main requirements requested by TÜRKAK for accredited oratories and oratories applying for accreditation. Taking into account the fact of lack of ILCs on the national level covering acoustical quantities, ILC for calibration of sound calibrators was carried out. The comparison involving four participants was the first experience for a such exercise in Turkey. This paper presents overview of the comparison and some outcomes from it. Key Words: Sound calibrator, Interoratory comparison, Metrology
1. GİRİŞ Kalibrasyon/deney hizmet veren oratuvarların teknik yeteneklerinin değerlendirilmesi için oratuvarlar arası karşılaştırma en etkin bir araçtır. Günümüzde akustik büyüklükler alanında ülkemizde faaliyet gösteren bir kaç kalibrasyon oratuvarı mevcuttur. Bu oratuvarlardan üçü halen akreditasyon belgesine sahip olup [3], ses düzeyi ölçer ve ses kalibratörleri cihazlarının kalibrasyonu hizmetlerini müşterilere sunmaktalar. Sunulan hizmetlerin kalitesini güvence altına almak üzere oratuvarların düzenli olarak oratuvarlar arası karşılaştırmalara katılmaları gerekmektedir. Ancak ülkemizde akustik büyüklükler alanında bugüne kadar kalibrasyon oratuvarları için bir karşılaştırma düzenlenmemişti. Avrupa ya bakıldığında da akustik alanında kalibrasyon oratuvarları için Avrupa Akreditasyon Birliği (A) nezdinde son karşılaştırmanın 20 yıl önce düzenlendiği görülmektedir. Ulkemizde oluşan bu ihtiyacı gidermek ve ulusal kalite altyapısının gelişmesine destek vermek amacıyla TÜBİTAK Ulusal Metroloji nstitüsü tarafından ses kalibratörleri kalibrasyonu konusunda oratuvarlar arası karşılaştırma düzenlenmiştir. Karşılaştırma konusunun ses kalibratörleri kalibrasyonu seçilmesinde tüm katılımcıların akreditasyon kapsamlarında hemen hemen benzer yeteneklere sahip olması ve karşılaştırmanın kısa süre içinde tatmamlanabilmesi hususları dikkate alınmıştır. 2. LABORATUVARLAR ARASI KARŞILAŞTIRMANIN AŞAMALARI Ses kalibratörleri kalibrasyonu konusunda oratuvarlar arası karşılaştırma ISO 17043 standardında [4] tanımlanan ilkelere göre düzenlenmiştir. Karşılaştırmaya TÜBİTAK UM düzenleyici olmak üzere dört oratuvar katılmıştır. Karşılaştırmada trasfer standardı olarak IC 60942 standardına [5] 1.sınıf kalibratörler için tanımlanan şartlara uygun Şekil 1 de gösterilmiş olan SVANTK SV30A ses kalibratörü kullanılmıştır. Şekil 1. SVANTK SV30A model ses kalibratörü [6] Transfer standardı olarak kullanılan kalibratöre ait bazı teknik özellikler Tablo 1 de verilmiştir.
Tablo 1. Transfer standardının teknik özellikleri Nominal ses basınç düzeyi Nominal frekans Seviye doğruluğu Frekans doğruluğu Boyut Ağırlık 94,0 db ve 114,0 db 1000 Hz ± 0,3 db ± 0,02 db 65 mm x 65 mm x 70 mm 305 g Karşılaştırma kapsamındaki transfer standardın dolaşımı yıldız şeklinde gerçekleştirilmiştir. Buna göre ilk katılımcının ölçümleri öncesi kalibratörün performansı bir ay boyunca gözlemlenmiştir. Her katılımcı ölçümleri tamamladıktan sonra cihazın performansında olası bir değişikliğin olup olmadığını kontrol etmek üzere kalibratör TÜBİTAK UM tarafından kalibre edilmiştir. Karşılaştırma kapsamındaki ölçümler Haziran ve Temmuz 2013 döneminde tamamlanmıştır. Karşılaştırma kapsamında katılımcılardan aşağıda sıralanmış olan büyüklüklerin ölçülmesi talep edilmiştir. Ses Basınç Düzeyleri (94 db ve 114 db) Frekans (94 db ve 114 db düzeyleri için) Ses Basınç Düzeyi Kararlılığı (94 db ve 114 db düzeyleri için) Toplam harmonik distorsiyonu ölçüm yeteneğine sahip oratuvarlardan bu büyüklüğün de ölçülmesi istenmiştir. 3. KARŞILAŞTIRMA SONUÇLARI Karşılaştırmada kullanılan ses kalibratörünün Mayıs ile Temmuz 2013 aralığını kapsayan üç aylık dönemde TÜBİTAK UM tarafından 10 kez kalibrasyonu gerçekleştirilerek dolaşım sırasında performansında olası değişimin olup olmadığı kontrol edilmiştir. Kalibratör performansında bir değişiklik olduğu durumunda sonuçların değerlendirmesinde bunun dikkate alınması büyük önem arz etmektedir. Kalibratörün seviye ve frekans kararlılığı durumu Şekil 3-5 te gösterilmiştir. Şekillerden de görüldüğü gibi kalibratörün ses seviyesinde ilk kalibrasyon ile son kalibrasyon arasında 0,05 db lik bir değişim gözlemlenmiştir. Bu değişimin, TÜBİTAK UM nin ilk kalibrasyonu üzerinden atanmış olan karşılaştırma referans değerinin belirsizlik değerinin (0,09 db) altında olmasına rağmen kayma değeri referansın belirsizliğinde yine de dikkate alınmıştır. Kalibratörün frekansında ise tüm karşılaştırma boyunca hemen hemen hiç bir değişimin olmadığı söylenebilir. Karşılaştırmanın tüm sonuçları karşılaştırma raporunda verilmiştir. Bu bildiride sonuçların sadece bir kısmı açıklanmıştır. Karşılaştırmalardaki gizlilik ilkeleri gereği katılımcı oratuvarlar LAB 1, LAB 2 ve LAB 3 şeklinde anılmıştır.
06.05.2013 11.05.2013 16.05.2013 21.05.2013 26.05.2013 31.05.2013 05.06.2013 10.06.2013 15.06.2013 20.06.2013 25.06.2013 30.06.2013 05.07.2013 10.07.2013 15.07.2013 20.07.2013 25.07.2013 30.07.2013 06.05.2013 11.05.2013 16.05.2013 21.05.2013 26.05.2013 31.05.2013 05.06.2013 10.06.2013 15.06.2013 20.06.2013 25.06.2013 30.06.2013 05.07.2013 10.07.2013 15.07.2013 20.07.2013 25.07.2013 30.07.2013 94,40 94,30 94,20 94,10 94,00 93,90 93,80 Şekil 3. Ses kalibratörünün 94 db lik seviyesinin kararlılığı 114,30 114,20 114,10 114,00 113,90 Şekil 4. Ses kalibratörünün 114 db lik seviyesinin kararlılığı
06.05.2013 11.05.2013 16.05.2013 21.05.2013 26.05.2013 31.05.2013 05.06.2013 10.06.2013 15.06.2013 20.06.2013 25.06.2013 30.06.2013 05.07.2013 10.07.2013 15.07.2013 20.07.2013 25.07.2013 30.07.2013 1000,10 1000,05 1000,00 999,95 999,90 Şekil 5. Ses kalibratörünün frekans kararlılığı (114 db lik seviye) Ses kalibratörünün 94 db lik seviyesi için karşılaştırma sonuçları Tablo 2 de verilmiştir. Bu tabloda herbir katılımcının belirlediği ses basınç düzeyi x, beyan ettiği genişletilmiş belirsizlik değeri U ve karşılaştırma sonuçlarının değerlendirilmesinde kullanılan normalize hata değeri n verilmiştir. Karşılaştırmada referans değer, TÜBİTAK UM de alınan ölçüm sonuçları üzerinden belirlenmiştir. n değeri ise ISO/IC 17043 standardında belirtilen eşitlik (1) e göre hesaplanmıştır. n x U 2 x ref U 2 ref (1) x : Katılımcı oratuvarın ölçüm sonucu x ref : TÜBİTAK UM nin ölçüm sonucu U : Katılımcı oratuvarın ölçüm belirsizliği U ref : TÜBİTAK UM nin ölçüm belirsizliği n değerine göre oratuvarın ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesi aşağıda verilen koşullara göre yapılmıştır. n 1 ise başarılı, n > 1 ise başarısız Tablo 2. 94 db lik ses basınç düzeyi için karşılaştırma sonuçları Ses Basınç Belirsizlik, U Lab Adı Düzeyi, x n Durum LAB 1 94,09 0,12-0,06 Başarılı LAB 2 94,14 0,13 0,24 Başarılı LAB 3 93,97 0,14-0,76 Başarılı Referans Değer 94,10 0,10
Tablo 3. 114 db lik ses basınç düzeyi için karşılaştırma sonuçları Ses Basınç Belirsizlik, U Lab Adı Düzeyi, x n Durum LAB 1 114,05 0,12-0,33 Başarılı LAB 2 114,15 0,13 0,38 Başarılı LAB 3 113,95 0,14-0,93 Başarılı Referans Değer 114,11 0,10 Tablo 4. Frekans ölçümleri için karşılaştırma sonuçları (114 db lik seviye) Frekans, x Lab Adı Belirsizlik, U (Hz) (Hz) n Durum LAB 1 1000,01 0,02 0,45 Başarılı LAB 2 1000,01 0,01 0,71 Başarılı LAB 3 1000,05 1,00 0,05 Başarılı Referans Değer 1000,00 0,01 SONUÇ Ülkemizde akustik alanında ilk kez düzenlenen ses kalibratörlerinin kalibrasyonu kapsamındaki karşılaştırma ölçümleri tamamlanmıştır. Karşılaştırma teknik protokolünde tanımlanan değerlendirme yöntemi kullanılarak yapılan hesaplamalar sonucunda katılımcı oratuvarlar için ses basınç düzeyi ve frekansı için hesaplanan normalizasyon hatası n 1 şartını sağlanmaktadır. Bu nedenle karşılaştırma sonuçları katılımcı oratuvarların kalibrasyon yeteneklerini desteklediği sonucuna varılmıştır. KAYNAKLAR [1] TS N ISO/IC 17025 Deney ve Kalibrasyon Laboratuvarlarının Yeterliliği İçin Genel Şartlar, 2012 [2] P704, TÜRKAK Yeterlilik Deneyleri ve Laboratuvarlar arası Karşılaştırma Programları Prosedürü, Rev 3, 26.01.2006 [3] Türk Akreditasyon Kurumu nun web-sayfası, www.turkak.org.tr [4] ISO/IC 17043 Conformity Assessment - General Requirements For Proficiency Testing, 2010, First dition [5] IC 60942, lectroacoustics - Sound calibrators, International lectrotechnical Comission, 2003, 3rd edition [6] SVANTK firmasının web-sayfası, www.svantek.com