Wireline tool calibration EP1 การปรับเทียบค่าเครื่องมือหยั่งธรณี 1

• Facebook
• Twitter
• Line

Wireline tool calibration EP1 การปรับเทียบค่าเครื่องมือหยั่งธรณี 1 – การวัดด้วยเครื่องมือวัดทุกประเภท จำเป็นต้องมีการปรับเทียบค่าให้ถูกต้องกับค่ามาตราฐานเสมอ

ตัวอย่างง่ายๆที่เห็นกันในชีวิตประจำวันก็ คือ ตาชั่ง ในตลาดสดนี่แหละ ที่ต้องมีหน่วยงานของรัฐมาตรวจสอบ ปรับเทียบให้ตรง … ชั่ง 1 กก. ก็ต้อง 1 กก. ไม่ใช่ 0.9 กก. หรือ 1.2 กก.

เครื่องมือหยั่งธรณีก็เช่นกัน

ซีรี่ย์นี้ก็จะมาชวนคุยเรื่องนี้แหละ EP1 นี้จะคุยเรื่องพื้นๆ กันก่อน โดยจะยกตัวอย่างเครื่องมือวัดที่เข้าใจง่ายสุดๆมาประกอบเจิมเป็นเครื่องมือแรก

Wireline tool calibration EP1

การปรับเทียบค่าเครื่องมือหยั่งธรณี 1

6 คำที่ควรเข้าใจก่อนไปกันต่อ

• Accuracy,
• Sensitivity,
• Resolution,
• Repeatability,
• Range
• Depth of investigation

ผมไม่ได้จบ instrument engineering นะครับ แต่จะพยายามอธิบายด้วยภาษาที่บ้านๆที่สุดก็แล้วกัน

https://en.wikipedia.org/wiki/Instrumentation

Accuracy – ความแม่นยำ คือ วัดได้ 5.0 แล้ว มัน 5.0 จริงๆนะ ไม่ใช่ 5.1 อะไรแบบนี้ ผ่านไปได้ ทุกคนน่าจะเข้าใจกันดี

Sensitivity – ไม่รู้จะแปลว่าไง เอาว่า มัน คือ “ปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้เครื่องวัดเปลี่ยนค่าการอ่าน” งงหนักเข้าไปอีก (ฮ่า) สมมุติ ว่าเครื่องชั่ง มี sensitivity 0.5 กก. แปลว่า หมูหนักจริง 4.6 กก. กับ 4.8 กก. จะอ่านออกมาได้เท่ากัน เพราะ 4.6 กับ 4.8 มันห่างกันแค่ 0.2 กก. แต่ถ้า 4.2 กับ 4.7 แบบนี้ เครื่องชั่งจะอ่านออกมาได้ต่างกัน

Resolution – คือ หน่วยเล็กที่สุดที่เครื่องวัดอ่านได้ ไม่น่าเข้าใจยากคำนี้ ตลับเมตรวัดได้หน่อยเล็กสุดก็ มม. แต่ ไมโครมิเตอร์ วัดหน่วยเล็กสุดได้ คือ ไมโครเมตร เป็นต้น

Repeatability – คำนี้ก็ไม่ยาก ตะกี้วัดได้ 4.50 เดินไปเยี่ยว แล้วกลับมาวัดใหม่ ก็ต้องได้ 4.50 ไม่ใช่ เยี่ยวเสร็จกลับมาวัดได้ 4.55 แบบนี้แปลว่า repeatability ไม่ดี

Range – ช่วงการวัด เช่น เครื่องชั่งนี้ ใช้วัดของหนัก 1.0 – 10.0 กก. ถ้าของที่จะชั่ง น้อยกว่า 1.0 กก. หรือ มากกว่า 10.0 กก. อย่าเอาไปใช้ มันไม่แม่น บลาๆ

Depth of investigation – 5 คำแรกนั้น ค่อนข้างใช้ได้กับเครื่องมือวัดทั่วไป แต่คำสุดท้ายนี้ค่อนข้างจะเฉพาะกับงานเรา คำนี้หมายถึง วัดได้ลึกเข้าไปจากผนังหลุมเท่าไร

แน่นอนว่า ยิ่งลึกเข้าไป ยิ่งวัดได้ไม่ดีทั้ง accuracy sensitivity resolution และ repeatability ไปจนถึงความลึกขนาดหนึ่งที่สุดความสามารถของเครื่องวัด คือ วัดอะไรไม่ได้เลย คิดถึงกล้องโทรทัศน์ที่กล้องแต่ล่ะยี่ห้อแต่ล่ะรุ่นก็มองไกลไปในท้องฟ้าได้ต่างกัน

Calibration (การปรับเทียบ)

ร่ายมายาวเล่นๆงั้นแหละ จะบอกว่า การปรับเทียบนี้ เราทำกับ accuracy เท่านั้น อย่างอื่นเราไปทำอะไรด้วยได้ไม่มาก หรือ ไม่ได้เลยด้วยซ้ำ

การปรับเทียบมีหัวใจอยู่ 3 เรื่อง

1. ค่ามาตราฐาน
2. วิธีการ
3. ความถี่ในการปรับเทียบ

สำหรับเครื่องมือวัดหนึ่งๆ 3 เรื่องนี้ ก็จะแตกต่างกันไป ขึ้นกับว่า เป็นการ

1. ปรับเทียบหน้างานก่อนการทำงาน(วัด)
2. ปรับเทียบใน workshop
3. ส่งกลับโรงงานไปปรับเทียบ

ที่ผมจะมาชวนคุยในซีรี่ย์นี้ จะเป็นการปรับเทียบใน workshop นะครับ เพราะหน้างาน เราปรับเทียบเหมือนกัน แต่ไม่ได้อะไรมากมาย ส่วนโรงงานนั่นก็ ละเอียดเกิ้น ไม่มีประโยชน์อะไรที่จะไปรู้ขนาดนั้น เอากลางๆ แค่ใน workshop ก็น่าจะพอหอมปากหอมคอ

หัวใจของการปรับเทียบ

หังใจของการปรับเทียบอยู่ที่ การหาความสัมพันธ์ของค่าที่วัดได้(ค่าดิบ – raw reading) และ ค่าที่ถูกต้อง(ค่าที่ควรจะเป็น – calibrated reading) ภายในช่วง range ของเครื่องมือวัด (นอกช่วง rang ก็ไม่ต้องไปหา หาไปก็ไม่ได้ใช้ทำอะไร)

พูดเป็นภาษาคณิตศาสตร์ให้เท่ห์ๆดีกว่า อิอิ

เมื่อ x เป็นค่าดิบ และ y เป็นค่าที่ถูกต้อง เราต้องหาฟังก์ชั่น f ที่ทำให้ … y = f(x)

ซึ่งฟังก์ชั่น f นี่ ก็เป็นไปได้หลายรูปแบบ ทั้งเชิงเส้น และ ไม่เชิงเส้น ขึ้นกับเครื่องวัดนั้นๆ

ยิ่งงงไปใหญ่ เอ้า ตัวอย่างดีกว่า …

wireline caliper tool

wireline caliper tool มีหลากหลายมากๆ มีทั้ง ขาเดียว 2 ขา และ หลายๆขาแบบตะขาบ และ กิ้งกือ ไปจนถึงแบบไม่มีขาเลย เช่น sonic คือ ใช้คลื่นเสียงวัดเอาแบบค้างคาว หรือ โลมา

ในที่นี้ ผมจะเอาแบบเบสิกๆที่สุดมาก็แล้วกัน คือ เอาแบบ ขาเดียว มาเป็นตัวอย่าง ก็ที่เรียกว่า single arm caliper หน้าตาก็จะประมาณนี้

arm แปลว่า แขน แต่ผมขอแหกคอก ในที่นี้จะแปลว่า ขา เพราะมันดูเหมือนขา มากกว่า แขน

ขาที่เห็นนั้น ติดสปริง พูดง่ายๆคือ มันจะเด้งดึ๋งออกมายันไว้กับผนังหลุมตลอดเวลา พอเราลากเครื่องมือขึ้น ขามันก็จะกางๆหุบๆไปตามความกว้างของหลุม

แล้วเราก็มี กลไก(เฟือง)เล็กๆ และ วงจรไฟฟ้าง่ายๆ ติดอยู่ที่โคนขาวัดว่าขามันกางออกไปมากน้อยเท่าไร … simple ซะไม่มี

สมมุติว่าปกติมาตราฐานหลุมเราที่ใช้เครื่องมือวันนี้ จะเป็นหลุมขนาด 8.5 นิ้ว และ 12.25 นิ้ว (range = 8.5 – 12.25)

เรามีวงแหวนมาตราฐานขนาด 8.5 และ 12.25 นิ้ว อยู่ที่ workshop เวลาเราปรับเทียบ เราก็เอาเครื่องมือนอนลง เอาวงแวน 8.5 นิ้ว สวม สั่งให้เครื่องมือกางขาออกมา ให้มันวัดวงแหวนมาตราฐานที่เราสวมมันอยู่

สมมติว่า วัดได้ 8 นิ้ว เสร็จแล้ว ก็เอาวงแหวน 8 นิ้ว ออก เอาวงแหวน 12.25 นิ้ว สวม ทำเหมือนเดิม สมมุติที่นี้วัดได้ 12.00 นิ้ว

ก็เอามาจุดๆลงบนกระดาษกราฟได้ประมาณนี้

จริงๆแล้ว ถ้าดูหลักการที่ขามันกางออกเป็นเสี้ยววงกลม ก็รู้ได้ว่า ความสัมพันธ์ของระยะขาที่กางออก กับ มุมของเฟืองที่เราวัดที่โคนขานั้น ไม่เชิงเส้น แต่เนื่องจากว่า ช่วงที่เราสนใจมันแคบมากๆ แค่จาก 8.5 – 12.25 นิ้วเอง มันก็เกือบเป็นเส้นตรงแหละ เราจึงอนุมานเอาว่า มันเป็นเส้นตรง

ไปถามเด็ก ม. 4 เด็กมันก็ตอบได้ว่า f(x) ที่ว่านั้นคืออะไร

y = Ax+B

A = 0.9375, B = 0.9976

y = 0.9375 x + 0.9976 .. จบ

ทีนี้ เราวัดค่าดิบ (x) ได้เท่าไร เช่น วัดได้ 9 นิ้ว ก็เอาใส่สมการข้างบน ก็ได้ค่าที่ถูกต้องออกมา (ในที่นี้คือ 9.4351)

แน่นอนว่า ถ้าเอาค่าที่นอก range 8.5 – 12.25 ไปใส่ มันก็ได้ค่า y ออกมาเหมือนกัน แต่มันก็ไม่แม่นยำเที่ยงตรง เพราะ f(x) ของเราสร้างมาจากข้อมูลหัวท้ายแค่จาก 8.5 – 12.25

อ้อ … ในชีวิตจริง เราไม่มานั่งวาดกราฟแบบนี้หรอกครับ คอมพิวเตอร์มันจัดให้หมด เราแค่เอาวงแหวนมาตราฐานใส่ กดปุ่ม เท่านั้นแหละ … อิอิ

อีกอย่าง เนื่องจากเราอนุมาานว่าความสัมพันธ์มันเป็นเส้นตรง เราจึงให้แค่ 2 จุดในการคำนวนหาฟังก์ชั่น แต่ถ้าความสัมพันธ์มันไม่เชิงเส้น ก็ต้องใช้หลายจุดหน่อย ซึ่งค่อยว่ากันเวลาคุยเครื่องมืออื่นๆต่อไป

สรุป

การปรับเทียบ คือ การหาความสัมพันธ์ของค่าที่วัดได้โดยเครื่องมือ กับ ค่ามาตราฐาน ในช่วงการใช้งานของเครื่องมือนั้นๆ แล้วใช้ความสัมพันธ์นั้นไปเปลี่ยนค่าที่วัดได้อื่นๆ ให้เป็นค่าที่ถูกต้อง

ตอนต่อไป จะเขยิบความยากขึ้นไปอีก เช่น เครื่องมือพวก sonic ล่ะ จะปรับเทียบอย่างไร

• Facebook
• Twitter
• Line