[ Home > 電気製品の EMC／安全適合性 > EMC+Compliance Journal より ]

トレーサビリティ ―― 校正への ISO/IEC 17025 の影響

by Joachim von Freeden, Narda Safety Test Solutions

翻訳: T.Sato

Figure 1
Figure 1: TEM セル内の被試験デバイス
およそ２年前、対応する欧州規格 (DIN EN 45001) を ISO/IEC 17025 が置き換えるまで、 「トレーサブル」は製造業者がカタログ・データの中に書き、 特に尋ねることなしに受け入れられる、包括的な用語に過ぎないことがあった。 この新しい規格はトレーサビリティの主題に光を当て、 今は校正された計測量が国家標準まで遡ることができるかどうかを 監査員が細かく確認するようになった。 これは、顧客のあいだでのその主題の認識の増大も生じた。

これは、全てがより困難になることを意味するのか？ それはあなたの見方による。 かつて、その個々の証明が長い時間を要する傾向があるとしても、 測定器はトレーサブルな精度で校正することができた。 今は、それらが全ての関係する試験機器のトレーサブルな校正を直接示すことから、 校正証明書はより有益なものとなっている。 だが、出発点としては、これでさえも見慣れない。 この記事は、物事をやや明確にすることを意図する。

校正 ＝ 標準の値との比較

Figure 2
Figure 2: 様々な周波数範囲のためのホーン・アンテナを備えた電波暗室内での電界強度の校正
ここでも校正は間接的であり、アンテナ変換係数 (フィールド強度と入力電力レベルの比率)、 アンテナ寸法、被試験デバイスまでの距離、そして水平と垂直の位置関係から数学的に同定される： 従って、トレーサビリティはアンテナの校正証明書によっては与えられないが、 他のものと共に、使用されたデプス・カリパーと電力結合器 ――これは電力センサーと電力計によって校正される―― の校正データによって与えられる。 広帯域の電力計と電力センサーは、デプス・カリパー同様、認定校正が得られる。 この方法で、トレーサビリティの連鎖は閉じられる。

校正は、計測器 (最終製品) によって示された値の、 所定の標準から与えられる公称値との比較を意味する。 これは、通常は複雑な試験セットアップ内の多くの測定器を必要とする。 そして、国家計量機関が保持する標準への切れ目のない参照を確かとするために、 関係する測定器全ては、それ自身が適切に校正されていなければならない。 ここで言う校正は、常に物理量 ――起電力 (電圧)、電流、電界強度や磁界強度のような―― に関係する。

トレーサビリティを確かとするために、 ISO/IEC 17025 規格は等しい価値の３つの可能性を顧客に与える：

  1. その計測器は、国家計量機関によって物理量に対して直接校正されることができる。

  2. その計測器は、認定試験所によって同様に校正することができる。 認定試験所は、例えば英国の UKAS、ドイツの DKD、イタリアの SIT、 あるいは USA の A2LA や NVLAP などによって規定された認定手続きの対象となっている。 認定試験所は、相互に承認されている。 これは、European Cooperation for Accreditation (EA) と 及び International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC) の合意や、 その他のものによって、統制されている。

  3. その計測器は、所定の厳格な要求を満足する校正試験所によって校正できる。 その試験所は、以下のことを行なわなければならない：

この３番目の可能性は、試験／校正ラボが既に高品質の測定機器を備えており、 必要なノウハウも持っている、試験機器製造業者の一部によって提供されている。 彼らは大抵は ISO 9001 認証を受けており、従って健全な測定機器管理の方針を運用している。

参照標準、作業標準、及び測定機器

Table 1
機器 機器の特性 機器の校正
参照標準 測定機器の校正のために使用可能な状態に維持され、 常用されていない、施設で使用可能な最高水準の機器。 計量機関や認定試験所によって校正される。 これは、それが SI 単位まで途切れることなく辿れることを確かとする。
作業標準 最終製品の校正のために継続的に使用される機器。 上と同様。
測定機器 最終製品の校正のために継続的に使用される。 認定校正が可能ではない、 特殊な、市販されていない機器であることもある。 参照標準を用いて、社内で校正される。
試験機器は、３つのクラスに分けられる： 参照標準 (reference standards), 作業標準 (working standards)、 及び測定機器 (measuring equipment) (Table 1).

被試験デバイスが幾分「エキゾチック」なもの ――電界や磁界のための試験用プローブのような―― である場合、 測定機器は通常は特別なパートを演じる。 適切な標準は入手できないか、あるいは限定された仕様でのみ入手できる。 ここでは、電流や電圧を校正するのでは充分でない。 例えば、電界測定のために必要な周波数範囲のみについても、数ヘルツから 60GHz、 すなわち極低周波電界からミリメートル波の範囲にわたる。 従って、多数の測定デバイスが必要である。 Narda Safety Test Solutions の EMR 型プローブのみに限っても 100個程度のアイテムが必要であり、 そのうちのほぼ 50個は校正データの確認のために重要である。 そのような測定器の外部供給者は少なくて互いに離れており、 「トレーサブルな校正」は充分に文書化されているとは限らない。

追跡の連鎖は途切れてはならない

これがその問題の真の核心である。 標準へと遡る連鎖は、それが途切れていない限り、望むだけ長くすることができる。 言い替えると、製造業者 A が製造業者 B のために証拠を提供し、 これがさらに製造業者 C のためにそれを提供する、と続けることができる。 だが、その連鎖の中のたった１つが証拠を持たないならば、その問題は残り全てに「伝搬」する。 この理由から、測定デバイスの製造業者は 社内の測定機器を認定された標準に可能な限り直接的に関連付ける ―― もしそうすることが経済的に実際的であり、技術的に可能であるならば常に。

常に個々の証明が必要である

上で述べた例、すなわち EMR シリーズの計器を用いて： 校正フィールドを発生させるために、 ヘルムホルツ・コイル、TEM セル、そしてホーン・アンテナが必要である。 必要なデバイスは、その物理量 (電界や磁界) と周波数範囲に依存する。 校正はトレーサブルでなければならず、 測定器のそれぞれのアイテムについてそれが証明可能でなければならない。 「我々の校正はトレーサブルである」という言明は、包括的過ぎる。 それは、特定の製品、あるいは製品グループに対して適用できるだけである。

等価モデル

Figure 3
Figure 3: ２つの精密に校正されたヘルムホルツ・コイルのあいだでの磁界強度の校正

校正精度は、当然我々が非常に小さいことを望む 最終製品 ――「テスト・セット」―― の測定不確かさに決定的な影響を持つ。 これは校正に使用される測定器に対する要求に影響するのみでなく、 使用される測定法のタイプにも影響する。 既知の特性の理想的なプローブとの単純な比較測定は、常に最良の解決であるとは限らない。 これは、そのプローブの測定不確かさが、 我々が同定しようとするものと同じオーダーに容易に達するためである。 ルールとして、間接的な方法を使わざるを得ない。 そのフィールドは、他の物理量 ――高い精度で測定することができ、 またそれらの影響が等価モデルによって表現できるもの―― から計算される。

電界強度のための EMR プローブの例を続ける： それらは、100kHz〜300MHz の周波数範囲について TEM セルを用いて校正される。 電界 E は、次の式によって数学的に表現される：

E = √(Pm × Fth × D × ZL) / d

ここで、Pm: 電力； Fth: 電力測定プローブ補正係数； D: 測定範囲調整のための減衰量； ZL: 特性インピーダンス (公称 50Ω)； d: 隔壁高さ、すなわち内部導体と外部導体のあいだの間隔。

その等価モデルは校正に関係する量全てを考慮する。 増幅器の信号歪みなどのような、それほど重要でないパラメータは、 許容差分析 (「誤差計算」) で考慮される。 そして、これが最終製品の公表された測定不確かさの基礎を形成する。

校正証明書： より単純で、それでもまだ困惑させる？

Table 2
Table 2: トレーサビリティの参照の例

初期の校正証明書は測定機器全てを含んでおり、 従って試験セットアップの説明と何らかの形で対応していた。 現在の校正証明書は、関係する量のための標準を明確にリストし、 証明された量と使用された参照標準のあいだの関係を実証するために用いた手法を述べている。 これは、校正の有効期限と共に、全ての標準の証明書番号を引用することによって行なわれる。

これは、一瞥した時にやや奇妙に見える校正証明書を生んだ (Table 2)。

その顧客はそのリストに他のものと共に TEM セルを見ることを予期したが、 その証明書はデプス・カリパーの校正データを示している。 だが、校正フィールド強度は他のものと共に TEM セルの寸法から同定されたことを、 等価モデルからすぐに見て取ることができる。 従って、その等価モデル内に関係する量として含まれている 隔壁高さを同定するために用いられていることから、 表中にデプス・カリパーが現われている。

これはその校正がトレーサブルであることの保証をエンド・ユーザーに与える。 対応する証明書は、必要であれば見ることができる。 結果として、新しい校正証明書は、より明確である。 それらは、まさにトレーサビリティの証明を提供するものを監査員や顧客に示す。

Copyright (C) 2005 Nutwood UK Ltd.

これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。

Last update: 2006-08-14