Evaluation of Measurement Uncertainties in SDAQ Sensor Calibration

Abstract

This thesis focuses on determining the measurement uncertainty of SDAQ sensors, which are used in Wärtsilä’s engine laboratory for standard measurements. To achieve this, Type A and Type B evaluations are applied according to the guidelines in the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). The study aims to identify the factors affecting measurement accuracy and establish a reliable method for estimating uncertainty.

An SDAQ sensor is defined in this study as a unit consisting of an SDAQ device and a connected sensor. To obtain an accurate estimation of the measurement uncertainty, both a Type A and Type B evaluation of the SDAQ sensor were conducted, where the results were combined. Since no manufacturer specifications for the uncertainty of the SDAQ device were available, a separate Type A evaluation of the SDAQ device alone was performed. This uncertainty was then incorporated into the Type B evaluation of the SDAQ sensor.

The calibration was carried out using an automated calibration rig developed by Wärtsilä and was performed with high-precision instruments. Data was collected from 15 calibration certificates for each of the 20 standard sensor types, with multiple measurement points per certificate. The standard uncertainty was determined by combining statistical analysis (Type A) and manufacturer specifications (Type B), ensuring a comprehensive evaluation. This study presents a method for quantifying the uncertainty of SDAQ sensors, enabling more reliable measurements in the engine laboratory.

Detta examensarbete handlar om bestämning av mätosäkerheten för SDAQ-givare, som används i Wärtsiläs motorlaboratorium för standardmätningar. För att uppnå detta tillämpas Typ A- och Typ B-utvärdering enligt riktlinjerna i Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). Studien fokuserar på att identifiera de faktorer som påverkar mätnoggrannheten och skapa en tillförlitlig metod för att uppskatta osäkerhet.

En SDAQ-givare definieras i denna studie som en enhet bestående av en SDAQ och en ansluten givare. För att få en noggrann uppskattning av mätosäkerheten genomfördes både en Typ A- och Typ B-utvärdering av SDAQ-givaren, där resultaten kombinerades. Eftersom ingen specifikation för SDAQ-enhetens osäkerhet fanns tillgänglig från tillverkaren, utfördes en separat Typ A-utvärdering av enbart SDAQ-enheten. Denna osäkerhet inkluderades sedan i Typ B-utvärderingen av SDAQ-givaren.

Kalibreringen genomfördes med en automatiserad kalibreringsrigg utvecklad av Wärtsilä och utfördes med högprecisionsinstrument. Data samlades in från 15 kalibreringscertifikat för varje av de 20 standardgivartyperna, med flera mätpunkter per certifikat. Standardosäkerheten beräknades genom att kombinera statistisk analys (Typ A) och tillverkarens specifikationer (Typ B), vilket säkerställde en heltäckande utvärdering.

Studien presenterar en metod för att kvantifiera osäkerheten hos SDAQ-givare, vilket möjliggör mer tillförlitliga mätningar i motorlaboratoriet.