Mass Flow Meter/Controller 의 반복성(Repeatability)


가스의 유량을 측정할 때 가장 흔하게 사용되는 장비로 로터미터(Rotameter)가 있지만

보다 높은 정확도(Accuracy)를 요구하는 사용 환경에서는

많은 사용자들이 Mass Flow Meter/Controller 를 선택하고 있습니다.

그만큼 MFC 의 정확도는 장비 선택하는데 있어서 매우 중요한 사양이라고 볼 수 있습니다.

그런데 MFC 장비의 사양을 확인할 때 정확도 외에

정확도와 관련된 사양이 한가지 더 있다는 것을 아십니까?

이번 시간에는 MFC 의 반복성(Repeatability)에 대해 알아보도록 하겠습니다.

반복성(Repeatability)이란?

우리가 계측 장비의 측정 오차를 말할 때, 정확도라는 한가지 단어로 이야기 하는 경우가 있습니다.

하지만 정확도 말고도 측정치에 영향을 끼칠 수 있는 중요한 사양이 바로 반복성입니다.

반복성이란 동일한 방법으로 동일한 측정 대상을 같은 조건에서 짧은 시간 내에 반복 측정한 경우

각각의 측정치가 일치하는 정도, 또는 변화하는 정도를 말합니다.

한마디로 장치 또는 환경이 변화하지 않은 상태에서 측정치를 재연해 낼 수 있는

능력치라고 볼 수 있습니다.

예를 들어 MFC 를 이용해 100 SLM 을 측정하려고 합니다.

장비와 모든 환경이 같고 측정 시작 후 정확히 5초 후의 결과를 4번씩 비교해 보았을 때,

정확도(Accuracy)가 높고 반복성(Repeatability)가 낮으면

96, 99, 102, 100 와 같이 오차가 크지는 않으나

100을 기준으로 96인 최저치와 102인 최고치의 차이가 크게 나게 됩니다.

반복성(Repeatability)이 높고 정확도(Accuracy)가 낮으면

90, 91, 90, 89 와 같이 최저치와 최고치의 차이는 많이 나지 않지만

100을 기준으로 오차가 크게 나게 됩니다.

따라서 계측 장비의 오차를 줄이기 위해서는

정확도(Accuracy)와 반복성(Repeatability)가 모두 정확해야 하고, 장비를 선택할 때도

정확도와 반복성 모두를 참고해야 할 필요가 있습니다.

반복성 테스트

미국 표준 기술 연구소인 NIST(National Institute of Standards and Technology)에 의하면

반복성 테스트를 하기 위해는 아래와 같은 상황들이 통제되어야 합니다.

- 동일한 실험 도구들

- 같은 관찰자

- 동일한 조건에서 사용되는 동일한 측정 기기

- 같은 위치

- 짧은 기간 동안의 반복

- 동일한 목적

제조사별 반복성(Repeatability) 비교

이번에는 국내외에서 판매되고 있는 Mass Flow Meter / Controller 주요 제품들의

반복성 정확도를 비교해 보도록 하겠습니다.

위의 표는 국내외에서 많이 판매 되고 있는 주요 MFC 제조사들의

기본 제품의 사양을 비교한 것입니다.

정확도는 대부분 ±1% 로 비슷한 것을 알 수 있습니다.

하지만 반복성을 확인해 보면 Teledyne Hastings 사의 200 Series 제품이 0.05% 로 가장 낮고,

해외 C 사의 제품이 측정치의 ±0.3% 로 가장 높은 오차를 나타냅니다.

만약 10 slm 의 제품을 기준으로 10 slm 을 측정한다고 예를 들면,

Teledyne Hastings 사의 제품은 9.895 slm ~ 10.105 slm 이 측정될 수 있으며

해외 C 사의 제품은 9.87 slm ~ 10.13 slm 이 측정되는 것입니다.

이 차이는 작을 수 있지만 두 제품의 오차는 전체 유량에 비례해 늘어나게 됩니다.

따라서 MFC 를 선정할 때는 정확도 뿐만 아니라 반복성에 의한 오차도 꼭 비교해 보아야 합니다.

참고

위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/Repeatability

지식 백과 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1590119&cid=50333&categoryId=50333

그림 출처 : http://www.anaheimautomation.com/manuals/forms/positioning-table-guide.php#sthash.PZ3m4uDp.dpbs

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