Op vrijwel elk kalibratiecertificaat van een weegschaal staat een verwijzing naar EURAMET cg-18. Wie zo’n certificaat moet beoordelen, bijvoorbeeld een kwaliteitsmanager die een audit voorbereidt, ziet tabellen met herhaalbaarheid, excentriciteit, aanwijzingsfouten en onzekerheden. Wat betekenen die getallen, en waarom is juist deze methode zo breed in gebruik?
In dit artikel leggen wij uit wat de richtlijn inhoudt, hoe de drie proeven verlopen, hoe meetpunten worden gekozen, hoe de meetonzekerheid tot stand komt en hoe u een rapport leest. Wilt u weten hoe wij dit bij u uitvoeren, kijk dan bij weegschaal kalibreren volgens EURAMET cg-18.
Wat is EURAMET cg-18?
EURAMET is de Europese vereniging van nationale metrologie-instituten. Onder de naam Calibration Guide No. 18 publiceert zij een richtlijn voor de kalibratie van niet-automatische weeginstrumenten, van analytische balansen tot weegbruggen. De richtlijn beschrijft welke proeven u uitvoert, hoe u de resultaten verwerkt en hoe u de meetonzekerheid berekent.
cg-18 is geen wet en ook geen norm waaraan een weegschaal moet voldoen. Er staan geen toleranties in die bepalen of een weegschaal goed of fout is. Het is een methode om vast te stellen hoe een weegschaal weegt, op een manier die tussen laboratoria vergelijkbaar is. Voor de wettelijke keuring gelden andere documenten, zoals OIML R76 en de Europese norm EN 45501; die bevatten wel toleranties per nauwkeurigheidsklasse. De richtlijn wordt van tijd tot tijd herzien. De actuele versie vindt u op de website van EURAMET.
Een kalibratie begint overigens niet met gewichten, maar met de omstandigheden. De weegschaal staat op zijn gebruikelijke plek, is waterpas en heeft voldoende opwarmtijd gehad. De temperatuur wordt vastgelegd en de testgewichten krijgen tijd om op temperatuur te komen. Ook wordt genoteerd of de weegschaal vlak voor de kalibratie is gejusteerd, bijvoorbeeld met een interne justeerfunctie.
De drie proeven in detail
Herhaalbaarheid
Bij de herhaalbaarheidsproef wordt dezelfde belasting een aantal keren op het plateau gezet en weer weggenomen. Tussendoor wordt de nulaanwijzing gecontroleerd. Uit de reeks aanwijzingen volgt de standaardafwijking s. Die laat zien hoe goed de weegschaal hetzelfde gewicht steeds opnieuw hetzelfde weergeeft.
De testbelasting ligt vaak in het bovenste deel van het weegbereik. Bij laboratoriumbalansen is een extra meting met een kleiner gewicht, in de buurt van de hoeveelheden die de gebruiker afweegt, zinvol. Bij balansen en tafelweegschalen worden doorgaans vijf tot tien herhalingen gedaan. Bij zware instrumenten, waar elke plaatsing veel werk is, zijn het er vaak minder.
Bij fijne balansen is de herhaalbaarheid vaak de belangrijkste bron van onzekerheid. Tocht, trillingen en statische lading worden in deze proef direct zichtbaar.
Excentriciteit
Bij de excentriciteitsproef, ook wel hoekbelasting genoemd, wordt een gewicht achtereenvolgens in het midden en op posities buiten het midden geplaatst. Bij een rechthoekig plateau zijn dat meestal het midden en vier punten richting de hoeken. Het verschil tussen de aanwijzing buiten het midden en in het midden is de excentriciteitsafwijking.
De testbelasting is een flink deel van het weegbereik, vaak rond een derde van Max. Bij een weegbrug worden de posities boven de opleggingen belast. Bij een kraanweger heeft de proef meestal geen betekenis, omdat de last altijd aan hetzelfde punt hangt. Een grote excentriciteitsafwijking wijst in de praktijk vaak op iets mechanisch: een aanlopend plateau, vuil onder een hoek of een loadcel die anders reageert dan de andere.
Aanwijzingsfout
De kern van de kalibratie is de bepaling van de aanwijzingsfout. Op een aantal punten verdeeld over het weegbereik wordt de aanwijzing vergeleken met de conventionele massa van de testgewichten. Het verschil is de aanwijzingsfout per punt. Vaak wordt zowel oplopend als aflopend belast, zodat ook hysterese zichtbaar wordt.
Bij grote weegbruggen of kraanwegers is niet altijd genoeg gewicht beschikbaar om tot Max te komen. cg-18 beschrijft dan het werken met substitutiebelasting: een deel van de last bestaat uit ander materiaal, waarvan de bijdrage met de weegschaal zelf wordt vastgesteld. Dat verhoogt de onzekerheid, en dat hoort ook terug te komen in het rapport.
Keuze van de meetpunten
cg-18 schrijft geen vaste lijst met meetpunten voor. Gebruikelijk is een reeks van ongeveer vijf tot tien punten, redelijk gelijkmatig verdeeld tussen nul en Max. In de praktijk vullen wij die aan met punten die voor de gebruiker belangrijk zijn, zoals:
- de hoeveelheid die dagelijks wordt gewogen, bijvoorbeeld zakken van 25 kg of een inweeg van 50 mg;
- het gebied waarin wordt vrijgegeven of afgerekend;
- bij weegschalen met meerdere weegbereiken punten in elk bereik;
- het punt waarop een interne tolerantie of controlegrens geldt.
Wie alleen bij Max kalibreert, weet weinig over het gedrag bij kleine lasten. En wie alleen in het midden van het bereik meet, mist fouten aan de randen. Een goede keuze begint met de vraag waarvoor de weegschaal wordt gebruikt. Daarom vragen wij dat vooraf na.
Meetonzekerheid en onzekerheid bij gebruik
Een aanwijzingsfout zonder meetonzekerheid is een getal zonder context. cg-18 beschrijft hoe de onzekerheid van de kalibratie wordt opgebouwd uit afzonderlijke bijdragen:
- de afleesbaarheid d van de weegschaal, zowel bij de nulstand als onder belasting;
- de herhaalbaarheid uit de eerste proef;
- de excentriciteit, omdat testgewichten nooit exact in het midden staan;
- de onzekerheid van de testgewichten en hun mogelijke verloop sinds hun eigen kalibratie;
- invloeden van luchtopwaartse kracht en temperatuurverschillen tussen gewicht en omgeving.
Die bijdragen worden gecombineerd tot een standaardonzekerheid en vermenigvuldigd met een dekkingsfactor, meestal k = 2. Dat komt overeen met een betrouwbaarheid van ongeveer 95 %.
Daarnaast kent cg-18 de onzekerheid bij gebruik. Die kijkt vooruit: hoe groot is de onzekerheid van een willekeurige weging na de kalibratie? Daarin tellen ook factoren mee die tijdens de kalibratie geen rol speelden, zoals een aanwijzingsfout die u niet corrigeert, temperatuurschommelingen in de ruimte en verloop in de tijd. Het resultaat wordt vaak weergegeven als een formule waarin de onzekerheid afhangt van de belasting. Hieruit volgt ook de minimale inweeg; lees daarover in minimale inweeg van een analytische balans.
Zo leest u een cg-18-rapport
- Identificatie en omstandigheden. Controleer merk, type, serienummer, locatie en datum. Kijk naar de temperatuur en of de weegschaal vlak voor de kalibratie is gejusteerd.
- Gebruikte gewichten. Het rapport noemt de referentiegewichten en hun herleidbaarheid naar nationale standaarden.
- Herhaalbaarheid en excentriciteit. Vergelijk de spreiding met de afleesbaarheid en met uw eigen eis. Een standaardafwijking die veel groter is dan d, wijst op invloeden uit de omgeving of op een defect.
- Aanwijzingsfout per punt. Beoordeel niet alleen de fout, maar de fout samen met de uitgebreide onzekerheid. Pas dan weet u of de weegschaal binnen uw tolerantie valt.
- Vóór en na justeren. Staan er twee reeksen in het rapport, dan zegt de eerste iets over de periode sinds de vorige kalibratie. Lag die buiten uw tolerantie, beoordeel dan de gevolgen voor eerdere wegingen.
- Onzekerheid bij gebruik. Is die opgenomen, dan kunt u daarmee onderbouwen dat de weegschaal geschikt is voor uw kleinste weging.
Een uitgebreide toelichting op de onderdelen van een certificaat vindt u in het kalibratiecertificaat uitgelegd.
Hoe MASSLAB u helpt
MASSLAB kalibreert weegschalen van alle merken volgens EURAMET cg-18, op locatie of in ons laboratorium. Wij stemmen de meetpunten vooraf af op uw gebruik, werken met gewichten uit ons eigen laboratorium die herleidbaar zijn naar nationale standaarden en rapporteren de resultaten vóór en na een eventuele justering. Op verzoek nemen wij de onzekerheid bij gebruik op. Het verschil met justeren en ijken leest u in kalibreren, justeren en ijken van weegschalen. Meer over onze werkwijze vindt u bij weegschaal kalibreren.