Bu makale, Bilişim Yayınları / MakinaTek Dergisinin Mart, Nisan, Mayıs 2007 sayılarında 3 bölüm halinde yayınlanmıştır. İlgilenenler sorularını bu sitedeki formlarla veya e-posta kanalıyla iletebilirler.

LABORATUVAR KOŞULLARI

- test ve kalibrasyon işlemlerinde -

ÖNSÖZ

Endüstriyel tesislerdeki test ve/veya kalibrasyon laboratuvarları için hangi şartların sağlanması gerekliliği (veya tavsiye edildiği) çok karşılaştığımız bir sorudur, ve ne yazık ki bu soruya verilen abartılı ve yanlış yanıtları da sıklıkla duyuyoruz. İlginç çelişkidir ki verilen yanıtlar abartılı ve gereksiz yatırımlara yöneltici oldukça, kurulan laboratuvarlar asgari "iyi laboratuvar uygulamaları" şartlarını dahi sağlamaktan o kadar uzaklaşmaktadır. Konuyla ilgili (dünya çapında) yayınların azlığı ve ulaşılabilir olmaması, yanıtların da spekülasyona kaymasına ortam hazırlamaktadır. Birkaç yıl önce endüstrinin bu konudaki gereksinimine yönelik bir araştırma yapmaya karar verdiğimde, yetersiz kaynaklar, kaynaklardaki yetersiz dayanak ve deneyimler beni şaşırtmıştı. Sonraki süreçte mevcut kaynaklar arasındaki tutarsızlıklar ve bunları bilimsel bir çerçeve ve mantık içinde bağdaştırma çalışmasının daha zorlu olacağı ortaya çıktı. Bu makale, sonda listelenen kaynaklardan yararlanılarak hazırlanmış olup, içeriği, özellikle ölçüm, test ve kalibrasyonla ilgili endüstrinin ihtiyacına yönelik olarak, kişisel deneyimlerden yola çıkılarak belirlenmiştir.

1. Genel Tasarım Kriterleri

Metroloji veya test işlemleri için bir laboratuvar oluşturulmasının ilk aşaması, mevcut ihtiyaca dair bir envanter oluşturulmasıdır. Bu yapılırken, organizasyonun amacı, kanuni düzenleme ve kurallar (örneğin inşaat, tesisat ve güvenliğe dair), halihazırda mevcut olanaklar vb. değerlendirilmeli ve hiç bir zaman unutulmamalıdır ki, ne kadar ileri ve gelişmiş teçhizat ve tesisat kullanılırsa kullanılsın, ne kadar ultra modern ve ultra pahalı bir yatırım yapılırsa yapılsın, uzun vadede her zaman nitelikli personel ve işletme giderleri baskın çıkacaktır.

Bazı yeni standartlar ölçme, kalibrasyon ve test ortamları üzerinde, her konu ve her hassasiyet için geçerli olacak bir takım üniversal koşulların belirlenmesinin imkansızlığı yanında, bunun bazı durumlardaki gereksizliğini de vurgularcasına "ölçme ve test ekipmanı ile ölçüm standartları, gereken doğrulukta sürekli işlem yapmayı sağlayacak raddede sıcaklık, rutubet, titreşim, temizlik (tozsuzluk) ve ölçme hassasiyetini etkileyen benzer etkilerin kontrol altına alındığı ortamlarda kalibre edilmeli ve kullanılmalıdır" ifadesini kullanmaktadır. Burada hassasiyet sözcüğü doğruluk ve ölçme belirsizliğini kapsayacak şekilde genel amaçlı olarak kullanılmıştır.

1.1 Çevre (lokasyon) ve Bina

1.1.1 Bölge

Yeni bir laboratuvara yer seçme konusunda, düşünülmesi gereken bir çok faktör vardır. Genel olarak özetlenecek olursa, ihtiyaçlara ulaşım yolları, otobanlara ve yoğun trafik bölgelerine olan mesafeler, toplu ulaşım imkanları, elektrik - gaz - su gibi hizmetlerin mevcudiyeti, havayı kirletici tesislere (çimento, kömür bacaları, toz - kül atma menfezleri vb.) ve titreşim / gürültü kaynaklarına uzaklık, iklimsel özellikler (sıcaklık, rutubet, rüzgar, yağış) şeklinde sıralanabilir. Baştan dikkatle yapılan bir yer seçimi, laboratuvarın ilk tesis maliyetlerine direkt etki ettiği gibi, işletme giderlerini ve laboratuvar performansını da etkileyecektir.

Çalışanlar ve müşteriler için yeterince ulaşımı kolay, diğer tasarım kriterleri açısından ise yeterince izole bir yer seçilmesinde yarar vardır. Harici elektromanyetik girişim (EMI) ve radyo-frekans girişimi (RFI), yakınlarda çalışan ağır makinaların titreşimleri, yukarıdan geçen enerji hatları (özellikle yüksek gerilim), radyo-tv-telefon yayın antenleri, mikro-dalga antenleri ve hava taşıtları trafiği yönleriyle, bölge gözden geçirilmelidir. Hassas kütle ve basınç ölçümleri yapılacaksa, gravitasyonel sabitin belirlenmesi gerekebilir. Ayrıca, elektriksel topraklama için, toprağın uygunluğunun test edilmesi söz konusudur. Laboratuvarı çevreleyen duvar ve tavanların, doğrudan iklimsel koşullardan etkilenen harici duvarlar olmaması tavsiye edilir. Yine aynı nedenle laboratuvar, güçlü bir ısı kaynağı ile de (buhar dairesi, fırınlar vb.) komşu olmamalıdır. Çoğunlukla bir bodrum (yeraltı) veya etrafı makul sıcaklıkta tutulan ofis, koridor vb. bölmelerle çevrelenmiş bir zemin kat, önemli avantajlar sağlamaktadır. Bazen bir yükleme - boşaltma iskelesi gerekli olabilir. Genişleme için yeterince yer bırakılmalı, çevre tesislerin nasıl bir gelişme göstereceği ve bunların laboratuvarın çalışmasına ne gibi etkileri olabileceği önceden düşünülmelidir.

1.1.2 Konstrüksiyon

Duvarlar, tavan ve zeminin formu ve malzemesi, binaya yeterince ısıl yalıtım sağlayacak şekilde olmalıdır. Harici cephelerin yüksek yoğunluklu tuğladan olması, dışarıdan gelecek titreşim sorunları ile savaşmada etkili olur. Dikkat çekici ısı kaybedilen elemanlar olarak, duvar ve tavanlara çoğunlukla yeterince önem verilirken, zemin bu yönüyle ihmal edilmektedir. Soğuk zemine civatalanmış makinalarda, ölçümleri etkileyecek sıcaklık gradyanları oluşacaktır. Hatta ekipman yerden birkaç santim yukarda sabitlenmiş olsa bile, soğutma etkisi hala ciddi boyutlarda olabilir. Bu nedenle alüminyum plakalar arasında sandviçlenmiş cam yünü gibi bir ısıl bariyerin, makinanın altına yere serilmesinde fayda vardır.

Eğer bir şekilde laboratuvarın dış cephe duvarları olması kaçınılmazsa, pencere kullanılmamalı veya minimize edilmeli, bunlar da kuzeye bakmalı (güney yarıkürede, güneye) ve çok katmanlı olarak sırlanmalıdır. Direkt güneş ışığı alan pencere varsa, mutlaka beyaz/parlak jaluzi veya yansıtıcı bir perde ile gölgelenmelidir (bu gölgelemenin dışarıdan yapılması tavsiye edilir). Aksi takdirde, pencereden giren ışık demeti içerisindeki çok bariz lokal ısınma (bir kaç dereceye varan) ve rutubet düşmesi yanında, güneş ışığı ve radyasyonun malzeme ve cihazları bozucu, bakteriyel yaşamı destekleyici etkileri ile de mücadele gerekliliği ortaya çıkabilir.

İç duvarlar genellikle, arada ısıl yalıtım malzemesi içeren sandviç tipidir. İç yüzeyler, sert, dayanıklı, ve toz tutma / biriktirmeyi asgariye indirmek için pürüzsüz olmalıdır. Metal veya alçı yüzeyler, mat (parlamayan) ve sert bir boya ile bitirilmelidir. Plastik laminat alternatif bir çözümdür. Tavanlar da boyanmalı, malzemesine bağlı olarak boyamadan önce kağıt kaplanmasının yararları olabilir. Bazı durumlarda yanlış bir tavan tesisi, hem sıcaklık hem de tozla ilgili sorunlar yaratabilir.

Zemin kaplaması çoğunlukla bir sorundur. Yük ve aşınmaya dayanıklı, toz ve statik elektrik tutmayan, ıslakken kaymayan, temizlenmesi kolay, ateşe dayanıklı, ve son olarak da hoş görünümlü bir zemin arzu edilir. Tabanı kaliteli taş veya seramik olabilir. Tercihan kaynaklı veya tek parça serilmiş halde linolyum (muşamba) veya plastik kaplanmalı, nokta kuvvetler altında (1 cm² de 100 kg gibi) zarar görmemesi için malzemede yeterli sertlik aranmalıdır. Atelye çalışması da yapılan yerlerde, sadece aşınmaya dayanan bir boyayla boyanması da düşünülebilir. Eğer parçalı plastik, linolyum veya tahta bloklar kullanılacaksa, toza karşı ve temizleme kolaylığı için yerler tamamen örtülmelidir. Aynı sebeple duvarlar ve taban arasındaki açı, uygun bir çıkıntı (sundurma) ile doldurulmalıdır. Oda bölmeleri, paneller, pencereler, servis girişleri gibi eklem kenarları da yeterince kapatılmalı ve kapılar, ekipman ve personel girişi için yeterli büyüklükte bir "hava kilidi"ne doğru açılmalıdır.

Laboratuvarın tasarımı, hava akışını bozacak çıkıntılı özellikleri barındırmamalı, bu nedenle ekipman içinde cüsseli - hantal mobilyaya da yer verilmemelidir. Çıplak çelik konstrüksiyonlar, sıcak - soğuk tesisat boruları ve havalandırma kanallarının yalıtılması tavsiye edilir. Boru, kanal ve kabloların laboratuvarın dışından geçmesi, ve sadece terminal, menfez gibi girişlere ulaşana kadar kısa mesafeler için içeri alınmasında fayda vardır. Dolayısıyla, prizler, su ve basınçlı hava muslukları, drenaj çıkışları vb.nin yerleri dikkatlice planlanmalı, bunların, büyükçe bir odanın en iç-ortasında da gerekebileceği ihtimali düşünülmelidir. Basınçlı hava kaynağı (gerekiyorsa), temiz, kuru, yağsız olmalı ve basınç regülasyonu ile teçhiz edilmelidir.

1.1.3 Mobilya

Çoğu fiziksel metroloji ve test laboratuvarı için standart laboratuvar mobilyası uygun olabilir. Bunların bazısının, değişen ihtiyaçlarda, veya alet ve ekipmanın taşınmasında kullanılabilmesi için hareketli (tekerlekleri sayesinde taşınabilir) olmasında yarar vardır. Özellikle elektrik ve sıcaklık laboratuvarlarında tekerlekli masaların yararı olacaktır. Ölçme aparatını taşıyacak ve aynı zamanda çalışma masası olabilecek, masif masalar veya tezgahlar gereklidir. Tezgahların, gereken esnekliği karşılayabilmek için yan yana gelmiş masalardan ibaret olması önerilir, dolayısıyla laboratuvar boyutlarına göre modüler yerleşime imkan vermeyecek denli büyük masa olmamalıdır.

Tezgahların, yaklaşık 75 cm yükseklikte (böylelikle ayrıca ayak desteği gerektiren uzun laboratuvar sandalyelerine gerek kalmaz), çalışanın oturabilmesi için diz boşluğu bırakılmış, ve gerek enstrümanlarla iş parçaları gerekse kontrol dokümanlarının konabileceği kadar da üst alanı olması tavsiye edilir. Bazı tezgahların, ayakta çalışmaya müsait olabilmesi için, yaklaşık 90 cm yükseklikte olmaları gerekebilir.

Birçok ekipmanın büyüklükleri esas alındığında, tecrübeler gösteriyor ki bir masa genişliğinin 65 cm, uzunluğunun da 140 cm civarında olması uygundur. Masaların üstü özel önem arzetmekte olup, tahta ise yüksek kalitede linolyum veya plastik laminatla (formika) çift taraflı kaplanmalıdır. Bunlar daha temiz bir yüzey sağlarlar ancak narin aparatlar konacaksa mantar linolyum tercih edilebilir. Masa üstü malzemesinin, ışık saçma ve yansıtmanın azaltılması yönündeki verimliliği de, seçim yaparken değerlendirilmelidir. Masa kenarları kırılgan olmamalı, bununla birlikte metal çerçeveler de (çoğu masa elektrik kabloları barındıracağından) kullanılmamalıdır. Masa altlarında çekmeceler yararlı olabilir ama alçak boylu ve kilitli olanlar tavsiye edilmez çünkü bunlar aparat ve cihazlar için uygun değildir.

Bu standartların dışında kalan tezgah ve masalar çoğunlukla özel titreşim ve sıcaklık stabilitesi kriterlerine sahip olan boyutsal ölçüm masaları veya hassas tartım, mukavim bir yapı gerektiren darbeli / titreşimli ekipmanın konacağı test masaları, vb. olacaktır. Bunların kuvvetli - kaynaklı çelik profil üzerine yerleştirilen ağır (ve çoğunlukla yüzeyi işlenmiş) taş, granit, mermer, çelik, döküm vb. pleytten mamül olması gerekebilir. Bazen özel betonarme kontrüksiyonlar da gerekebilir (kullanılacak cihazın imalatçısına danışılmalıdır). Yüzeyin, ölçme alanının tabanı olarak kullanılacağı durumlarda, gereken ölçme doğruluğuna göre ilgili standartlardan yararlanılabilinir. Ayrıca kuvvetli asitler veya solventlerle çalışılan kimya laboratuvarlarının masaları da istisna olup, bunlar için çalışılacak malzemeye uygun masa üstü seçilmeli ve üstlerinde çeker ocak / aspiratör başlığı olacak şekilde yerleştirilmelidir.

Sürekli el altında bulunmayacak aparatlar için raflı - kapaklı veya çekmeceli çelik dolaplar arzu edilir, ancak çok hacimli ve uzun mobilya elemanlarının, hava akışını ters bir şekilde engellemeyecekleri konumlarda yerleştirilmeleri önemlidir (azami boy 190 cm, azami en 100 cm). Rafların, ofis tipi dolaplarınkine göre daha sağlam ve daha derin (örneğin 50 cm) olmasında fayda vardır.

1.2 Titreşim ve Gürültü

1.2.1 Titreşim

Endüstriyel metroloji için tolere edilebilir bir titreşim alanının, 200 Hz frekansa kadar 0,25 mikron yer değiştirme (peak-to-peak) ve 0,002 g ivme sınırlarını aşmaması düşünülmelidir. Çoğu laboratuvarda titreşimlerin bu frekans aralığında oluştuğu gözlense de, bazı ölçme tekniklerinin etkileneceği daha yüksek frekanslı titreşimler mevcut olabilir. Titreşimden kurtulmanın en iyi garantisi, laboratuvar için iyi yer seçimidir. Yine de mevcut olan titreşimler için, duyarlı ekipman standart titreşimsiz masalar (lastik veya hava suspansiyon üzerinde ağır çelik/granit/mermer vb. bir pleyt) üzerine yerleştirilebilir ki bu tedbir, çoğu amaç için yeterlidir. Bu tür bir yapının doğal frekansının 2 Hz civarında hatta daha düşük olması uygundur. Duvara monte titreşime duyarlı cihazlar ise (düzlemsellik interferometreleri, eğim komparatörleri vb.) klima sisteminden, laboratuvar dışında çalışan motorlardan, komşu odalardaki kapıların açılıp kapanmalarından dahi etkilenebilirler. Bu nedenle bu türden ekipmanların da, tezgaha monte tiplerinin tercih edilmesinde fayda vardır.

Titreşim, tüm fiziksel ölçümlerde düşünülmesi gereken bir faktör olmakla birlikte, kütle laboratuvarlarındaki terazilerin, hassas optik elemanların, poligon ve açı standartlarının, hassas manometrelerin kullanıcıları, sorunlu alanları ve "genel" kriterlerin kendi ihtiyaçları için yetersiz kaldığını çoğunlukla farkederler.

Gözle veya fotoğrafla yorumlanması gereken ölçümler de titreşimden etkilenirler. Göz için kritik titreklik frekansı 12 - 16 Hz olduğundan, frekansı 12 Hz'in altındaki titreşimler gözle izlenebilir. 12 Hz'in üstündeki frekansa sahip titremeler, interferometre şerit deseninin kenarlarını bulanıklaştırır. Bir şerit 0,27 mikrona denk geldiğinden, 0,15 mikronluk bir yerdeğiştirme, şerit deseninin komple silinmesine yolaçabilir. 12 Hz frekanstaki 0,15 mikron yerdeğiştirme, 0,00044 g titreşim düzeyine karşılık gelmektedir.

Primer laboratuvarlarda sürekli varolan bir titreşim için, okuyucu (ölçüm yapan) cihazın tabanında ölçülmek üzere, 100 Hz'in üzerinde 0,001 g azami ivme ve 100 Hz'in altında 0,025 mikron azami yerdeğiştirme tavsiye edilmektedir. Kesikli titreşimler için (örneğin adım atma kaynaklı), 0,01 g azami ivme önerilir.

Bazı durumlarda cihazların duyarlılığı, etkinin yönüne göre (hareketin dikey ya da yatay oluşu) veya frekansına göre (doğal frekansla çakışma) artmaktadır. Birçok hassas okuyucu (algılayıcı), sürekli titreşime mukavim olarak tasarlanmamıştır ve gerek montaj noktasından yataklanarak gerekse mastarı esnemez (rigid) yapılara tutturarak korunmalıdır. Civalı barometrelerin okunmasında, mantar üzerine monte - seviye terazili düşeyölçerler (şakül) veya kum-çimento platformu gibi ileri düzeyde mekanik stabilite sağlayan bir montaj usulü kullanılır. Titreşim etkisini azaltmak için, başta akla gelen önlemler şunlardır:

1. Laboratuvarın, titreşim kaynaklarından uzakta tesis edilmesi,
2. Mümkün olduğunda, kendinden sönümlü teçhizat kullanılması,
3. Cihazların, rezonans frekans akortlarını lokal yöntemler kullanarak bozmak; örneğin pnömatik suspansiyonlar veya sismografik montajlar

Büyükçe bir akış standında olduğu gibi, bazı testlerle bağlantılı ciddi titreşim ve gürültü varsa, yapılacak izolasyon sadece kullanıcıya yönelik değil komşu tesislerin de yararına olacaktır. Bir darbe (veya şok) etkili titreşim için, genlik, darbenin süresi ve dalga şekli gibi etkiyi karmaşıklaştırıcı faktörler mevcuttur. Artık bariz gözlenen eğilim, galvanometre ve benzeri gibi titreşim ve darbeye çok duyarlı enstrümanların yerini, orta karar titreşimden nispeten etkilenmeyen yağ-sönümlü ekipmanın ve elektronik cihazların almakta olduğudur. Sonuç olarak enstrümantasyon teknolojisindeki teknik ilerlemeler, titreşimle ilgili bazı sorunları kısmen düzeltmiş olsa da, genel kanıya göre ibreli cihazların kullanımında, skala taksimatının onda birine eşdeğer büyüklükte bir sapma yaratan herhangi bir çevre (ortam) etkisi, hata analizinin eşiğini aşmış sayılır.

1.2.2 Akustik Gürültü

Akustik gürültüye dair objektif ve sübjektif gözlemler ve gürültünün insan üzerindeki etkisine dair çok şey yazılmıştır. Artan bilgi ile birlikte, yüksek ses düzeylerine maruz kalmanın insan sağlığını etkilemesi, ilgi odağı haline gelmektedir. Sıradan günlük yaşantı içinde karşılaşılan ses düzeyleri kalıcı bir zararlı etki yaratmamakla birlikte, etkilerin bilincinde olunmasa bile bu gürültüler psikolojik zararlar verebilir. Laboratuvarların tasarımında bu konular göz önünde bulundurulmalıdır.

Uzmanlaşmış laboratuvar alanlarındaki gürültü düzeylerine dair araştırma veya çalışmalara pek rastlanmadığından, ileri düzeyde ele alınabilecek en iyi kriterler, özel ofisler için sıklıkla karşılaşılan gürültü düzeyleri olacaktır. Test ve kalibrasyon laboratuvarlarındaki işlemlerin, çevrenin konsantrasyonu desteklemesi ve rahatsız edici gürültülerin olmaması gibi faktörler açısından yönetici ofislerindeki sessizliğe gereksinimi olduğu söylenebilir. Daha rafine ölçme yöntemleri sayesinde, son yıllarda gittikçe daha düşük gürültü seviyelerinin önerilmesi eğilimi gözlenmektedir. Özel ofisler için, kabul edilen gürültü düzeyi 40 - 45 dB arasındadır (A veya 40 dB ağırlıklı ağ kullanan ses düzey ölçer ile).

Yoğun araştırmalar, gürültü ölçme sorunlarının ve ses şiddeti / rahatsız edicilik değerlendirmesinin kırk yıl önceye göre daha karmaşık olduğunu göstermektedir. Odanın büyüklüğü, ses yutuculuk derecesi, klima sistemi ve diğer teçhizatın çıkardığı sesler, odada çalışan insan sayısı, çalışma ortamlarındaki ses düzeylerini belirleyen faktörlerdir. Doğal çalışma faaliyetleri ve laboratuvar veya büro teçhizatından gelen gürültü nedeniyle ses düzeyi yükselebilirse de, düşük ses düzeyi sağlanmasının ana yolu, nispeten düşük gürültü düzeyine sahip bir dış çevreye sahip olmaktan geçer. Ancak ses yalıtımı yapılmış duvar-yer ve tavanların kullanımı ile bu özellik kısmen sağlanabilir. İç yüzeylerde ses yutucu malzeme kullanımı ise, yankılanma etkilerini azaltarak ve yansıtıcılığı yüksek yüzeylerin keskin etkisini azaltarak daha hoş bir ortam yaratması nedeniyle tavsiye edilmektedir. Laboratuvar alanlarında ses yutucu olarak, ortama partikül saçma özelliği olmayan malzemelerin seçilmesi önemlidir.

1.3 Elektriksel Güç

1.3.1 Regülasyon

Laboratuvarlarda hassas ölçümler yapılırken, voltaj regülasyonunun (daha doğrusu voltaj stabilizasyonu) önemi küçümsenmemelidir. Güç kaynağındaki voltaj değişmesi nedeniyle, ölçümlerde tatminkar tekrarlanabilirliğin sağlanamaması yüzünden, değerli zaman fazlasıyla kaybedilebilir. Hatta güç kaynağı voltajının belli kullanım limitlerinin dışına çıkması durumunda, gözlemci farkına bile varmaksızın hatalı ölçümler alabilir. Bugün için birçok laboratuvar tipi ölçü aletinin, dahili voltaj regülatörleri vardır ve çalışmaları, tasarım voltajında % 10 içinde kalan oynamalardan nispeten etkilenmezler.

Daha önceleri kullanılan motor-jeneratör tipi, veya manyetik rezonant transformatör tipi, veya diğer tip regülatörlerin yerini bugün, elektronik (SCR - silicon controlled rectifier) tip regülatörler almıştır. Sadece bazı çok yüksek stabilite gereken uygulamalarda ( % 0,01 'den daha iyi ve ani bozulmaları 50 - 100 mikrosaniye arasında düzelten) özel tasarlanan elektronik regülatörler SCR 'nin yerini almaktadır. Yüksek kalitede bir SCR 'nin özellikleri şöyle sıralanabilir.

1. Şebeke hattındaki % 10 değişimlerde, % 0,02 dolayında stabilite,
2. Şebeke hattındaki % 2 değişimlerde, % 0,002 dolayında stabilite,
3. Yükte meydana gelebilecek sıfır - tam kapasite değişimine karşılık, çıkış voltajında % 0,01 dolayında değişim,
4. Çıkış voltajının tüm harmoniklerinin toplam oranı % 2 -3 arasında,
5. Ani bozulmaları 0,1 saniyelik zamanda düzeltme (1/ε bozulma büyüklüğü)
6. Ani bozulmaların giriş ve çıkış büyüklükleri hemen hemen eşit.

1.3.2 Topraklama

Doğru topraklama, gerek ölçümlerin doğruluğu gerekse ekipman ve personelin güvenliği nedeniyle kritik bir eleman olmakla birlikte, topraklamanın göreceli bir mefhum olduğu unutulmamalıdır. Tanımlanmış bir toprak referansı ile tüm nesneler elektriksel bir ilişki içindedirler; çalışma konusu tüm frekanslar için, referansa olan en düşük empedans sağlanmış olmalıdır. Yüzeyde dolaşan akımlar ve topraklama devrelerinin kuplajı asgariye indirilmelidir. (Çöl benzeri kupkuru bir arazi üzerinde, topraklama problemleri ortaya çıkabilmektedir.)

Çoğunlukla uygun bir "su tablası" mevcut olmadığından, çözüm karmaşık ve bazen belirsiz olabilmektedir. Aslında iyi bir "su tablası" olsa da, toprağa daldırılacak birkaç çubuk yerine, büyük metal bir plakanın veya iletkenlerden (metal şeritler, tel vb.) oluşan bir "grid"in yeraltına gömülmesi en iyisidir. Bu grid, bina temelinden ve başka topraklama sistemlerinden yalıtılmış olmalı, tek bir nokta (hat) üzerinden dağıtım panosuna bağlanmalıdır (aksi takdirde tesadüfi toprak çevrimleri oluşabilir). Çalışma istasyonlarına, tek tek toprak kabloları direkt dağıtım panosundan çıkartılmalıdır. Toprak hattı, hiç bir zaman monofaze şebekenin nötr hattı olarak bağlanmamalıdır. Ayrıca kimyasal ve ıslaklık bulunan laboratuvarlarda, kaçak toprak akımı sigortaları tesis edilmelidir (bkz. güvenlik). Elektrik tesisatı teslim alınırken, topraklama kontrolünün uzmanlarca yapılması tavsiye edilir.

1.4 Ekranlama

Laboratuvarlarda elektromanyetik enerji ışınımının girişim etkisine duyarlı elektronik ölçme ekipmanı kullanılacağı zaman, aygıtların bitişik komşuluk alanında ortalama alan kuvvetini, 100 µV/m seviyesinin altına düşürecek yeterlilikte ekranlama ve filtreleme mevcut olmalıdır. İletilen elektromanyetik enerji için, ölçülen açık-devre gerilimi 100 µV üzerinde olmamalıdır. Tolere edilebilir maksimum radyo frekans girişiminin (RFI) bu basitleştirilmiş ifadesi, frekansa bağlı olmadığı gibi, genişbant (broadband) girişimi ölçümündeki bant genişliğinin önemi de düşünülmez. Bu basitleştirmeyle, laboratuvar elektronik teçhizatının istenen bilgiye ilişkin frekans duyarlılığının, istenmeyen girişiminki ile aynı (veya daha fazla) büyüklükte olduğu ve genişbant girişiminin zararlı etkilerinin, sönümsüz-dalga (continuous-wave) girişimininkilerden farklı olmadığı varsayılmaktadır. Sahte sinyallerin minimize edilmesi için, oda ekranlaması, cihaz ekranlaması ve kablo ekranlamasının bir kombinasyonu gerekli olabilir.

İyi iletken metallerle yapılan elektriksel ekranlama çoğunlukla yeterlidir. Hassas alıcılar ve benzeri aygıtlar üzerinde ölçüm gerekliliği olmadığı sürece, kablolar ve cihazların kendilerinin iyi ekranlandığı bir odayı 100 dB zayıflatma (attenuation) düzeyinde ekranlamaya gerek yoktur. Tek yaprak halindeki metal folyolar, doğru yerleştirildiği takdirde 60 dB zayıflatma sağlar.

Yüksek kazançlı, düşük seviyeli AC ve DC yükselteçler ve sıfır dedektörlerinin, güvenilir kullanımları için girişimsiz ortamlara ihtiyaç vardır. Manyetik ekranlama, elektriksel alanın zayıflatılması ile kıyaslandığında nadiren gerekli görülürse de, ferromanyetik ağırlıkların manyetik alanların yakınında kullanılacağı durumlarda ekranlama tedbirleri alınmalıdır. Termokupl veya elektronik yükselteç içeren vakum ölçerlerle çalışırken, parazit radyo frekansı enerjisinin yok edilmesi için ekranlama önemlidir. Bu tür bir termokupllu vakum ölçerin ekranlamasındaki uygunsuzluk, % 30 'a varan hatalara neden olabilir. Bir akselerometre ile katod izleyicisi veya benzeri kuple devre arasında, ve komple titreştirici (shaker) ile elektronik gösterge aygıtı için de normal ekranlama tedbirleri gözetilmelidir. Bu gibi durumlarda elde edilecek yararlar açısından, bütün bir laboratuvarın ekranlanması pahalı bir girişim olacaktır.

Etkili bir ekranlamaya yönelik son gereklilikler, elektrik devrelerinin kabin/kutulara sokularak filtrelenmesi, boru ve kanalların etrafında ortama giriş bölgelerinde elektromanyetik sızdırmazlık ile, kapılar, hava menfezleri ve floresanların ekranlanmasıdır. Tüm bu elektriksel gürültü ve kaçak kaynaklarının toplam seviyesi, oda ekranı içerisinde zayıflatma ile elde edilen arka-plan (background) seviyesinden düşük olmalıdır. Aksi takdirde toplam ekranlamada verim düşüklüğü söz konusudur. Ekranlanmış odalardaki ortam arka-plan seviyesini, alan kuvveti biriminden veren az sayıda kaynak bulunmaktadır. Ekranlanmış kabin özellikleri çoğunlukla, içeriden veya dışarıdan gelen sinyali zayıflatma yetenekleri ile ifade edilmektedir. "Ekranlama etkenliği" şeklinde tabir edilen bu faktör, desibel birimini taşıyor.

Elektromanyetik alanların elektriksel ölçümler üzerindeki etkisini araştıran bir çalışmada, 10 Hz ile 1 GHz arasındaki muhtelif sabit frekanslarda, hiçbir cihazın 1000 µV/m 'ya kadar olan alan kuvvetlerine duyarlı olmadığı gösterilmiştir. (Çok düşük yoğunluklu alanların ölçülmesinde, alan kuvveti ölçen cihazların 1 µV düzeyinde hassas ölçme yapamamaları nedeniyle sorunlarla karşılaşılmaktadır. Zira iyi ekranlanmış çoğu kabin içerisindeki elektromanyetik alan, bu cihazlarla doğru ölçülebilecek büyüklükte değildir ve temel kısıtlayıcı faktör, alıcının kendi iç gürültüsü olmaktadır.)

1.5 Işıklandırma

Laboratuvarlardaki tüm ölçme fonksiyonları için, tezgah seviyesi veya okuma yüzeyindeki 1000 lux (lumen/m2) kriteri, uygun bir genelleme olarak kabul ediliyor. Ancak asıl önemli olan belki de, diğer laboratuvar koşullarının ve teçhizat konumlarının yolaçabileceği genel ölçme performansını düşürebilecek kayıplardır. Ekipman ve standartların değerlerinde, değişik ışık koşullarının yaratabileceği etkiler dikkate alınmalıdır. Pasif standartların ölçülen değerlerindeki değişiklikler, akkor lambaların değişen düzeydeki radyasyonuna ve cihazların rengine doğrudan bağlı olabilir. Laboratuvarın kontrol termostatı üzerindeki radyasyon etkileri de, aynı nedenle önemlidir. Bir denemede, laboratuvarın ışıklarının gece kapatılmasının parlak gümüşi kaplamalı termostat üzerindeki etkisi sonucu, laboratuvarın sıcaklık düzeyinde 2,2 °C 'ye varan değişim gözlenmiştir. Isıl yükteki ani bir değişim de, hava koşullandırma sisteminin yeni kazanca veya kayba kendini ayarlaması sürecinde, sıcaklıkta oynamalara neden olur. Kalitesiz floresan lamba balastları, hemen hemen akkor lambalar kadar sisteme ısıl yük getirebilirler.

Tezgah seviyesinde ışık değerini belirlerken, yükseltilmiş konsol tipi ekipmanın, yansıtıcı yüzeyler ve mobilite (laboratuvarın değişik bölgelerinde veya başka laboratuvarlarda kullanılabilecek şekilde tekerlekli vb.) açısından göz önüne alınması gerekebilir. İşin başka bir yönü, değişken yoğunluklu aydınlatma durumudur. Bazı laboratuvarlarda birkaç değişik ölçümün, aynı ışık kaynağı altında yapılması gerekebilir. Bu kaynağın şiddetinin ayarlanabilir olması avantajlı olacaktır. Bir aydınlatma spesifikasyonunu planlarken, düşünülecek tek önemli kriter çoğunlukla alıntılandığı gibi sabit bir rakam (tezgah seviyesinde XXX mumluk ışık) değildir. Laboratuvar yerleşim planı, kullanılan ekipman vb., hepsi önemli hale gelir. Dolayısıyla bir tavsiye yayınını kullanırken, amaçlanan sonuçların verimli olarak alınabilmesi için genel spesifikasyona ilişkin tüm diğer hayati öneme sahip faktörlerin bilincine varılmalıdır.

Önceleri (1950'ler) genelde laboratuvar çalışmaları ve ofisler için 320 lüks düzeyinde bir aydınlatma yeterli görülürken, örneğin NBS (şimdiki NIST-USA) elektronik laboratuvarında, yer seviyesinden yaklaşık 900 mm yüksekteki tezgah ve masaların üzerinde muntazam sayılabilecek şekilde 850 lüks civarında bir aydınlatma kullanıldı. Tecrübeler, bu aydınlatmanın birçok laboratuvar amacına uygun olduğunu gösterdi. Daha yüksek ışığın gerekebileceği bölgesel alanlarda, çoğunlukla yakın bir kaynaktan yardımcı ışık ekleniyor. Optik laboratuvarlarında ise daha düşük bir aydınlatma düzeyinin optimize edilmesi avantajlıdır.

IES Işıklandırma El Kitabı'nda (1966) değişik tip kullanımlar için birçok tavsiye örneği verilmiştir. Direkt olarak bir ölçme laboratuvarı örneği olmamakla birlikte, verilen bazı değerler (aşağıda listeli) kılavuz görevi yapabilir:

Hastaneler, tıbbi laboratuvarlar (yakın çalışma) : 1076 lüks
Ofisler (sıradan masa işi) : 1076 lüks
Test işlemleri (genel) : 538 lüks
Test işlemleri (ekstra-ince iş) : 2152 lüks
Makina atölyesi (normal tezgah ve makina işi) : 1076 lüks
Makina atölyesi (çok ince tezgah ve makina işi) : 2152 lüks

Buradaki aydınlatma değerleri, genel ve amaca özel yardımcı (ek) ışıklandırmanın bir kombinasyonu ile elde edilmiştir. Aşağıda gösterilen parlaklık oranı tavsiyelerini sağlamaya özen gösterilmelidir. Yapılan iş genellikle, zayıf kontrast altında uzun süreler boyunca, ince bir detayın ayırtedilebilmesini içerir. Kombine sistemin tasarım ve tesisi, sadece yeterli miktarda ışık değil, aynı zamanda ışığın doğru yönlendirilmesi, yayılması ve göz korumasını da sağlamalıdır. Tasarım, elden geldiğince, direkt veya yansıyan göz kamaştırıcı saçılmaların yanında, sorgulanabilir gölgeleri de bertaraf etmelidir. Bir büroda konforlu bir parlaklık oranını sağlamak için, büyükçe alanlar arasındaki parlaklık oranını aşağıdaki şekilde sınırlandırmak yararlı ve pratik olacaktır.

İş ve komşu muhitler arasında : 3 e 1
İş ve uzak koyu yüzeyler arasında : 10 a 1
İş ve uzak açık yüzeyler arasında : 1 e 10
Işık kaynağı ve pencerelerle, komşu yüzeyler arasında : 20 ye 1
Görüş alanı içerisinde herhangi bir yerde : 40 a 1

Bu oranlar azami değerler olarak tavsiye edilir, genelde keskinliklerin azalması yararlıdır.

Son yıllarda dikkat çeken bu ışık yoğunluğu artışı, verimli ışık kaynaklarının ortaya çıkması ile mümkün olmuştur. Floresan ışıklandırma, çok yüksek verimliliği (klima sistemi üzerinde bu verim artışına mukabil ısıl yük artışı getirmeksizin) nedeniyle çok daha güçlü aydınlatmayı sağlamıştır. Elbette floresan ışıklar, (elektro-manyetik) girişim problemini artırmıştır, ancak bu girişim uygun ekranlama ile minimize edilebilir. Ekranlanmış aydınlatma, floresan lambaların kızılötesi bölgeye yakın "transmission cutoff" özelliğine sahip bir "diffuser" içine alınmaları ile sağlanabilir. Bu önlem, yansıyan kızılötesi ışınların tezgah yüzeyleri tarafından yutulması sonucu oluşan hafif sıcaklık artışının da önüne geçer.

Tüm bu faktörler yanında oda yüzeylerinin yansıtıcılığı da göz önüne alınmalıdır. Bazı kaynaklarda, tavan ve yan duvarların üstten 0,9 m.'ye kadarki kısmının yansıtma katsayısının asgari % 80, buradan aşağısının yansıtma katsayısının yaklaşık % 60 olması, masa üstlerinin yansıtıcı olmayan malzemeden yapılması tavsiye edilmektedir.

1.6 Güvenlik

Personel güvenliği ile değerli ekipman, doküman ve yazılımın korunması, küçümsenmemesi gereken bir tasarım kriteridir. Standart olarak bulunması gereken yangın koruma teçhizatının planlanması aşamasında, bilgisayar sistemleri ve laboratuvar ekipmanını suyun vereceği zararlardan koruma ölçütleri de ortaya konmalıdır. Son yıllarda yangın söndürme teknolojisindeki ilerlemeler sayesinde ortaya çıkan renksiz - kokusuz - elektriksel olarak yalıtkan olan gaz deşarj sistemlerinin (ateş algılama / söndürücü püskürtme sistemine entegre veya portatif tüplerde olabilir) tercih edilmesi önerilir. Bu gazlar, yanma çevrimindeki bazı elementleri engelleyerek ateşi söndürürler ve işlem sonrası etkilenen alan ve ekipmanın temizliği de gerekmez.

Personel güvenliği bazen, patlayıcı buharların olduğu alanlarda patlamaya mukavim kabinler, lamba - kontaktör - telefon ekipmanı için özel fikstürlerin tesisini gerektirebilir. Bunlar ilgili ekipman etrafında hava geçirmez bir yalıtım sağlayarak, olası kıvılcımları tehlike potansiyeli olan alandan uzak tutarlar. Zararlı ve korozif gazların bertaraf edilmesi için aspiratörler bulunmalı ve zararlı kimyasalların (civa, alkol, bazı solventler vb.) muhafazası hava sızdırmaz (gerektiğinde esneyebilen) kap ve konteynerlerde yapılmalıdır. Eğer laboratuvarda büyük hacimlerle yanıcı sıvılar kullanılacaksa, kaçak veya dökülme gibi durumları yakalayan uygun depolar sağlanmalıdır. Personelin zararlı kimyasallarla çalıştığı durumlarda, ilgili alanlara acil göz banyoları ve duşlar kurulmalıdır. Elektriksel tehlike potansiyeli varsa, çarpılmalara karşı laboratuvar elektrik şebekesinde "kaçak toprak akımı için otomatik devre-kesicileri"nin bulunması, başka bir personel güvenlik tedbiridir. Bu sigortalar, ana devre-kesici üzerinde değil her bir bölmede ayrı kullanılır. Cihaz toprak akımları üstüste toplanabilir olduğundan, cihaz yükünün toplam toprak akımı iyi analiz edilmeli, ve buna göre kesicilerin normal çalışma koşullarında atmasını önleyecek şekilde ayarları yapılmalıdır. Verimli bir "güvenli çalışma alanı" sağlandığından emin olmak için, projenin tüm safhalarına insan mühendisliği kriterleri dahil edilmelidir. Ekipman ve yardımcı tesislere ulaşılabilirlik, gürültü kontrolü, teçhizat ile mobilyanın pratik düzenlenmesi, hep bu amaca yönelik önemli faktörlerdir.

Laboratuvar veya daha genel anlamda bir endüstriyel tesiste, gerek personel gerekse ekipman güvenliği açısından bilinmesi / uyulması tavsiye edilen önemli maddeler, örnek oluşturması itibarıyla, "Metroloji Okulu - İş Güvenliği Talimatı"ndan alınarak aşağıda sıralanmıştır:

1. Saha hizmetlerinde, nakliye veya taşımadan önce kullanılacak cihaz ve tüm parçalar; çarpma, ıslanma, düşme vb.ne karşı tamamen korunmuş bir şekilde özel çanta ve bavullarına yerleştirilmelidir.
2. Saha hizmetlerinde, çalışılacak olan alanda cihaz ve personel güvenliği kesin olarak sağlanamayacaksa; gerekirse çalışma iptal edilebilir.
3. Cihazın, ilgili uzman personel dışındaki kişilerce kullanımına, sökülüp takılmasına, el sürülmesine izin verilmemelidir.
4. Elektrik prizlerinin toprak hattı olup olmadığı kontrol edilmeli, yok ise hat çekilmesi sağlanmalıdır.
5. Göstergeler kolay okunacak bir yere monte edilmeli/ettirilmeli veya yerleştirilmelidir.
6. Cihaz ve aparatlar, kullanım kolaylığı sağlamaya yeterli genişlikte bir alana yerleştirilmelidir.
7. Gerek cihazın kullanıldığı alan gerekse personel, ileri derecede temizlik prensiplerine uygun olmalıdır.
8. Cihazlar; titreme, sallanma, oynama olmayacak şekilde sabitleştirildikten sonra kullanılmalıdır.
9. Kalibre edilmemiş ölçü aleti göstergelerinin yanlış değer gösterebileceği de göz önüne alınacak; basınç, nem, sıcaklık v.b. gibi büyüklüklere göre yerleşim, ölçüm hazırlığı v.b. yapılacaksa bu göstergelere göre düzenleme yapılmayacaktır.
10. Personel hiçbir şekilde orjinal muhafazasına yerleştirilmeden cihazın başından ayrılmamalıdır. Zorunlu durumlarda ise bir uyarı levhasını (örneğin “dokunmayınız” şeklinde) kolay görünür bir şekilde yerleştirdikten sonra ayrılmalıdır.
11. İşlemler tamamlandıktan sonra, cihazlar aynı şekilde özenle yerlerine yerleştirilmelidir.
12. Elektrik ile ilgili kısımlar için kontrol kalemi ve gerekli malzeme bulundurulmalıdır. Fiş takılı iken cihaz içi açılmaz ya da başka bir müdahalede bulunulmaz.
13. Yukarıdan geçen yükler, gezer köprüler dikkate alınır. Saha hizmetlerinde baret kullanılır. Ağır yükler gerekli aparat kullanılarak, başta ayaklar olmak üzere şahsi güvenliğe azami dikkat gösterilerek ve yardımlaşarak taşınır. Gerekiyorsa özel eldiven ve ayakkabı kullanılır.
14. Zeminin kaygan, ıslak, yağlı olması durumunda devam eden çalışmalarda özel olarak dikkat gösterilmelidir.
15. Kimyasal maddelerle çalışırken yanma, patlama, tutuşma olasılıkları göz önüne alınmalıdır.
16. Temas edildiğinde, yutulduğunda veya göze kaçtığında zararlı olabilecek sıvı v.b. malzeme kullanırken gerekli önlemler alınmalı, gerektiğinde eldiven, gözlük gibi koruyucu malzeme kullanılmalıdır.
17. Zehirli buharlarla (civa, kurşun v.b.) kapalı ortamda çalışırken “çeker ocak“ veya yeterli havalandırma bulunmalıdır.
18. Korozif veya tozlu ortamlarda tampon ve maske kullanılmalıdır.
19. Patlama, kıvılcım sıçrama olasılığı ve parlak ışık (kaynak, yüksek sıcaklık) olan koşullarda gözlük kullanılmalıdır.
20. İlk yardım çantası ve yangın söndürme tüpleri kolayca erişilebilir uzaklıkta bulundurulmalıdır.
21. Asit ve baz yanıklarında; yanan yer önce bol su ile sonra uygun solüsyonla yıkanmalıdır.
22. Yüksek sıcaklıkla ilgili çalışmalar yapılırken, sıcak bölgelere dokunulmamalı, yanıcı-parlayıcı malzeme ile yaklaşılmamalı, sıcaklıkta plastik benzeri maddelerin erimesi sonucu elektrik kontakları olabileceği hesaba katılmalı, bazı sıvıların kaynatıldığı durumlarda olabilecek sıçrama-fışkırma-buhar kaçağı göz önüne alınarak dikkat gösterilmeli ve tedbir alınmalıdır.
23. Yüksek basınçlı tüpler, hatlar ve diğer ekipmanla iş yaparken teçhizatın zayıf bölgelerine, darbeye olan hassasiyetine, oksijen tüpleri/saatleri ile işlem yapılırken yağ ve yağlı el kullanımının tehlikesine dikkat edilmeli, çalışılan hortum-boru-bağlantı elemanı v.b. parçaların basınç sınırları göz önüne alınmalıdır.
24. Hareket halinde tehlike arzedebilecek makina ve cihazlarla (presler, mukavemet/darbe test cihazları, konveyörler, vinçler, ömür-yaşlanma-yorulma test cihazları v.b.) çalışırken, cihaz veya yapılan işleme dair mevcut özel talimatlara uyulmalı, gerektiğinde cihazın sürekli kullanıcısı-sorumlusu işlem mahallinde bulundurulmalı, hareket eden kısımlara yeterli önlemler alınmadan yaklaşılmamalı, çelik halat-tel gibi malzemelerin yüksek gerginlik altında koptuklarında kendi başlarına da çevredekiler için büyük tehlike yaratabilecekleri unutulmamalıdır.
25. Kullanım şekli, özellikleri, tehlike potansiyeli tam olarak bilinmeyen makina-cihaz-aparat-malzeme kullanılmadan önce mutlak surette tam güvenliği sağlamaya yeterli asgari bilgi edinilmelidir.

Tablo 1 - Standart laboratuvarları için genel çevre koşulları

2. Hava Koşullandırması

Önceleri hava koşullandırma sistemleri, tüm kontrollü odalara bol miktarda kanal kullanılarak bağlanan merkezi bir ünitesi olan sistemler şeklinde idi. Bu uygulama özellikle büyük tesislerde hala yaygın ve avantajlı bir uygulamadır. Ancak son yıllarda gerek sadece sıcaklık, gerekse sıcaklıkla rutubetin birarada kontrolünü yapabilen ekonomik klima paketleri, küçük tesislerde daha çok ön plana çıkmaktadır. Bunlar bazen bina veya odanın dışına monte edilip kanal veya borularla içeriye irtibatlanmakta (birden çok ünite), bazen de direkt laboratuvarın içine (tek veya daha çok ünite) monte edilmektedir. Montajın içerde olduğu durumlarda, özellikle bakım ve temizlik zamanlarında bazı rahatsızlık ve toz problemlerinin olabileceği dikkate alınmalıdır. Çalışma sırasındaki gürültü de bazen sorun olabilir. Büyük laboratuvarlar için sıkı (dar tolaranslı ve uzun süreli) bir sıcaklık ve rutubet kontrolüne yönelik sistemler oldukça büyük yatırım gerektirir. Bazen bu gibi durumlarda, bütün mekanın atmosferini kontrol etmek yerine, sıkı kontrolün gerektiği bölgeleri küçük kısımlara ayırarak buraları istenen oranda klimatize etmek daha avantajlı olabilir.

Uygun hava koşullandırma sisteminin seçiminde, öncelikle bölgenin iklimsel özelliklerinin analizi yapılmalıdır. Klimatizasyon sistemlerinin ısıtma - soğutma - nemlendirme - nem alma şeklinde dört anabölümü olduğu düşünülürse, bazı iklimler için bunların hepsi gerekmeyebilir. Örneğin rutubet için amaç sadece % 60 nem oranının altında kalmaksa, nemlendirme bölümü hiç bir iklim için gerekmez. Soğuk ve yüksek rutubetli bir iklimde yalnız ısıtma ile hem sıcaklık hem nem oranına dair gereklilikler sağlanabilir. Diğer yandan sıcak ve düşük rutubetli bir iklim için de sadece soğutma bölümünün gerekeceği düşünülebilir ancak hava soğutulduğunda nem oranı artacağından, sorun her zaman bu kadar kolaya indirgenemez. Klimatizasyon tekniği açısından en zorlayıcı koşullar, yüksek sıcaklık ve yüksek rutubetli atmosferik koşullardır.

2.1 Sıcaklık

Sıcaklık kontrolünün miktarı, yapılan ölçümde gereken doğruluk ve sıcaklıkla bağlantılı cihaz veya malzemeden kaynaklanan belirsizliklerin düzeyi ile alakalıdır. Genelde komponentlerin, benzer malzemeden imal standartlarla kıyaslanmasıyla yapılan ölçümlerde (sıcaklığa bağlı genleşme katsayıları yakın olduğu sürece), işlemin referans standart sıcaklığa çok yakın bir sıcaklıkta yapılması şart değildir. Ancak tabii ki tüm malzeme, ortamla kusursuz ısıl denge halinde olmalı ve ortamda da ani sıcaklık değişme riski bulunmamalıdır. Diğer yandan başka ölçme tekniklerinin kullanıldığı (örneğin bilgisayar kontrollü koordinat ölçme makinaları, pleytler üzerinde mihengirlerle vb.) durumlarda ise, aynı doğruluk düzeyi için çok dar sıcaklık toleransları gerekecektir. Bu gibi durumlarda da, (ölçüm odalarında veya ölçme noktasındaki sıcaklığın, her zaman belirtilen dar toleranslar içinde kalması), sıcaklığın değişme hızına dair kısıtlamaların, önem ve hatta anlamının kalmadığı değişik kesitlerden gelen laboratuvar personelinin fikirbirliğine varmış olduğu bir konudur.

Koşullandırılan bir odada temel problemlerden biri, odadaki sıcaklık (ve rutubet) kaynaklarıdır. Örneğin bir insan yaklaşık 100 watt gücünde bir ısı kaynağı olarak görülür. Bu etkileri azaltmak ve daha önemlisi, odada sıcaklık gradyanları oluşumunu engelleyerek sıcalığın her köşede düzgün (üniform) dağılımını sağlamak için, havanın her yere ulaşmasını sağlayan bir vantilasyon (bkz. hava sirkülasyonu) gereklidir. Bu noktada bir uyarı da, özellikle sabit sıcaklıkta tutulması gereken masif makina veya iş parçaları varsa, soğuk iklimlerde çalışma saatleri dışında da ısıtmanın devam etmesinin gerekebileceğidir (bu uygulama, hassas işlenmiş yüzeylerde paslanmayı da engeller).

Mastarların yüksek doğruluklu değerleri dikkate alınacağından, boyutsal ölçüm ve optik laboratuvarlarında, malzemelerin ısıl genleşme özelliğine önem verilmelidir. 50 mm.'lik bir çelik mastarın boyu, her bir Celsius derecesi (°C) artışa karşılık 0,0006 mm uzamaktadır. Bir mastarın gerçek boyunun ne zaman nominal boyuna eşit olduğu belirtilmelidir; bu genellikle 20 °C olarak alınır. 20 °C'de boyu 50 mm olan bir mastar, 25 °C'de 50,003 mm olacaktır. Genleşme katsayısı biliniyorsa, belli bir sıcaklıkta ölçülen mastarın boyunun değişik sıcaklıklarda ne olacağı hesaplanabilir. Çok hassas sonuçlar istendiğinde, tablolarda verilen katsayıların kullanılması pek iyi bir çözüm değildir çünkü çeliklerin sertliğine ve kompozisyonuna bağlı olarak, uzama katsayılarının 0,0000105 ile 0,0000135 arasında değiştiği ölçülmüştür. Değeri ölçülen parça, pirinç veya genleşme katsayısı standardınkinden oldukça farklı olan bir malzeme ise, sıcaklık değişikliğinin etkisi de daha büyük olur. Bütün bunlar gözönüne alındığında, mastarların 0,0001 mm doğruluğa kadar ölçümünde, hem malzemelerin uzama katsayıları doğru olarak bilinmeli, hem de sıcaklık 0,5 °C 'ye kadar ölçülmeli ve regüle edilmelidir.

Diğer laboratuvarlarda, kritik komponentlerin ölçümler esnasında sabit sıcaklık kabinleri içerisine alınmaları mümkünse de, bir laboratuvarda komple sıcaklık kontrolü olması, bu tür kabin ve banyoların sıcaklık kontrolüne de katkı yaptığı gibi, diğer ölçümlerin herhangi bir düzeltmesi olmaksızın yapılmasına olanak verir.

Civa kolonları ile yapılan hassas gözlemler, ölçü aletinin sıcaklığının doğru bilinmesini gerektirir, çünkü, civanın nispeten büyük bir genleşme katsayısı vardır. Bir manometre sütununda 25 °C civarındaki 1 °C'lik bir değişim, civanın yoğunluğunu % 0,02 oranında değiştirir.

2.2 Rutubet

Ölçme laboratuvarlarındaki rutubet kontrolü, çoğunlukla (optik laboratuvarlarını ilgilendiren havanın kırılma indisinin neme bağlı oluşu, kağıt, tekstil, polimer, deri, plastik, lastik, tahta, vb. higroskopik malzeme özelliklerinin neme bağlı oluşu gibi istisnalar hariç) paslanma problemi ile savaşmak için gereklidir. Sıcaklık ve rutubetin ne denli birbirine bağlı olduğu unutulmamalıdır. Örneğin ISO tarafından önerilen normal kontrollü bir atmosfer için sıcaklıkta 18 - 22 °C, nem oranında % 60 - % 70 aralıkları verilirken, nem oranını + % 5 toleransla tuturmak için aslında sıcaklıkta 1 °C 'den fazla değişim olmaması gerektiğine dikkat edilmelidir. Standartlar ve hassas ölçme ekipmanı üzerinde bağıl nem oranının özel değerlerinin etkisi, nem oranı ve sıcaklığın dar aralıklar içinde kontrol edilmesine yönelik laboratuvar alanları içindeki lokal kontrollü şartlarda araştırılabilir. Burada verilen limitler öncelikle, boyutsal standartlardaki korozyon, havadaki statik elektrik ve konfor faktörlerinin optimizasyonu ile elde edilmektedir.

Boyutsal ölçüm laboratuvarlarında paslanma problemine karşı önerilen değer % 45 'in altıdır. 20 °C civarında sıcaklıkta ortaya çıkan 1 °C'lik bir değişim, % 45 civarında olan nem oranını % 3,5'a kadar değiştirebilir. Tavsiye edilen % 45 oranı, aynı zamanda rutubet kontrol sistemleri açısından da kritik bir değerdir. Bu nokta, sistemdeki sprey pompasının kapanma bölümü için yeterli zaman bırakarak, kritik oksitlenme rutubeti olan % 60'ın altında kalınmasını sağlar.

Çeliğin, en başta parmaklardan ter kapma olmak üzere, korozif buharlar, bazı atmosferik gazlar veya tozlanmaya maruz kalması durumunda oldukça düşük rutubetlerde dahi paslandığı kabul edilmiş bir gerçektir. Bir odada havayla temas eden yüzeylerin sıcaklığı, odadaki hava kütlesinin sıcaklığına yakın bir denge halinde değilse, düşük rutubette dahi soğuk yüzeyler üzerinde nemin yoğunlaşması (buğulanma) gözlenebilir. Bu şekilde oluşan bir paslanma probleminin çözümü, tüm yüzeyleri ısıl dengeye getirmektir. Bu çözüm aynı zamanda yüzeylerin odadaki hava kütlesinden daha ılık olması sayesinde, odadaki cisimlerden yayılan radyasyonun kontrolünde arzu edilen özelliği gerçekleştirir. Rutubete dair araştırmaların sonucu olarak, korozyona dair nesnel veriler ortaya çıkmıştır. Demir içeren malzemelerin yaygınlığı ve daha sık rastlanan paslanma sorunlarına yolaçması nedeniyle, demir ve çelikteki korozyon öncelikli bir ilgi alanı olmuştur. Demirsiz metallerdeki korozyon, her zaman mevcut olduğu halde, çoğunlukla farkedilmez ve öncelikle doğa tarafından korunur. Farkedildiğinde veya tahribat yarattığında, korozif buhar veya solüsyonların varlığındaki gibi oldukça yıkıcı (yıpratıcı) koşullar altında oluşmuştur.

Korozyon konusundaki ilk kapsamlı araştırmalar (Vernon, W. H. J. / 1933) ortaya koymuştur ki, paslanma hızı/oranı, % 65 satürasyon civarındaki kritik rutubette ciddi bir artış göstermektedir. Bu değişim, pasın higroskopikliği (nem tutuculuğu) ile bağıntılıdır. Demir üzerinde, primer ve sekonder denebilecek iki çeşit korozyon filmi oluşur. Gözle görülmeyen ve diğer demirsiz metallerde olduğu gibi doğanın korumasında olan primer film, düşük rutubette ortaya çıkar, yavaş birikir ve büyümesi zamanla durur. Oysa % 65 'lik kritik rutubet civarında gaz veya toz kontaminantların varlığında, bu koruyucu tabaka parçalanır, hızla büyüyen bir ikinci tabaka oluşur ki, demirin gözlenebilen paslanması budur. Çok ince bölünmüş parçacıkların higroskopik davranışıyla ortaya çıkan bir yüzey fenomeni (havadaki suyu alma) olarak açıklanabilir. Kritik nem oranına ulaşıldıysa, kontaminantlarla oksidasyon iyice ivmelenir ve paslanma açıkça görülür. Gaz veya toz halinde kontaminantlar (kirleticiler) olmasa, primer film neredeyse her zaman demiri korur. Sonuç olarak % 45 nem oranında bile, demir içeren parçalara mümkün olduğunca çıplak el ile dokunulmamalı, her dokunulmadan sonra silinmeli, temizlenmeli , koruyucu yağ ve gresle kaplanmalıdır.

Boyutsal ölçüm haricindeki laboratuvarların ileri boyutta korozyon problemi olmadığından, daha yüksek oranlar ve esnek aralıklar, iklim koşulları, bütçe ve personel konforu göz önünde bulundurularak belirlenir. Ancak kuvvet ve optik laboratuvarlarında yine bol miktarda çelik parça, makina ve tezgah kullanıldığı, dolayısıyla korozyon önleyici tedbirlerin mutlaka alınması gerektiği unutulmamalıdır. Higroskopik malzeme barındıran cihazların veya bu tip malzemelerin (kağıt, tekstil, polimer, deri, plastik, lastik, tahta, vb.) testlerinin değişen nem oranlarına karşılık değişik sonuçlar verdiği bilindiğinden, bu tip cihazların veya işlemlerin bulunduğu yerde nem oranı regülasyonu oldukça sıkı (+ % 2 düzeyinde) hedeflenmelidir.

Yüksek nem oranında tüm elektronik enstrümantasyon içinde mevcut bulunan karbon ve metal film rezistansların değerlerinde azalma, tel ile (manganin vb.) sarılmış standartların değerlerinde ise, telin uzamasına yolaçan "shellac" formasyonu nedeniyle, artma görülür. Bu etki, rezistansların parafin veya yağa daldırılmalarıyla da giderilememekte çünkü yağ da absorbe ettiği rutubeti doğrudan tele aktarmaktadır. Bir elektronik cihazın içindeki, ortama açık (havayla temas halindeki) dirençlerin değerlerinin oynamasının, cihaz karakteristiğini nasıl etkileyeceğini kestirmek imkansız gibidir. Bu nedenle hassas elektriksel enstrümantasyon bulunan (başta elektrik ve RF laboratuvarları) mekanlardaki rutubetin, dar toleranslar içinde tutulması, ve mevcut ortalama nemlilikteki davranışlarının saptanmış olması tavsiye edilir.

Yüksek irtifadaki (300 m.'den yukarısı) laboratuvarlarda, bunun bağıl nem üzerindeki etkisi için ilgili psikrometrik tablolardan yararlanılabilir.

Tablo 2 - Laboratuvarlarda sıcaklık / rutubet koşullandırması örnekleri

2.3 Toz / Basınç

Toz

Ne kadar tozun tolere edilebileceği yargısını niceliksel olarak belirlemek kolay değildir. Verimli toz kontrolü için tavsiyeler temel olarak gerek ölçme personelinin gerekse temizlikten sorumlu personelin "iyi temizlik" yaklaşımına dayanmaktadır. Bu, tozlu ortamların zararlı etkilerini önlemenin en iyi tek çözümüdür. Bazı özel tedbirlere yer vermek gerekirse, örneğin yerleri cilalamak yerine (ki bu işlem zamanla solventle temizlemeyi gerektirecek kadar toz ve kir yapışarak birikmesine yolaçabilir) sadece yıkamak ve vakumlamanın daha iyi olduğundan söz edilebilir. Hatta özel bir vakum süpürgesi kullanılması (örneğin çektiği havayı odanın dışına atan) tavsiye edilir.

Alçak frekans elektrik ölçümlerinde, iletken ve yalıtkanlar üzerinde biriken toz, ölçümü etkileyebilir. Birçok laboratuvar cihazı, açık kontak konstrüksiyonları kullandığından, tozlu ortamlarda periyodik temizliği gerekli kılarlar. Laboratuvarlarda kullanılan yağ banyolarının tozla kirleneceği göz önünde bulundurulmalıdır. Toz, paslanmayı artırabileceği gibi, standart numunelerin ve akış içeren ölçümlerde kullanılan akışkanların da kirlenmesine neden olur. Civa kolonu veya rezervuarı kullanan havaya açık sistemlerde, toz, basınç ve vakum ölçümlerindeki hataları artırabilir. Mekanik veya elektrostatik tuzaklar ve filtreler, tozun kontrol altına alınmasında yarar sağlar. Toz kontrolü, basınç terazisi kullanılan laboratuvarlar için de önemlidir. Bir basınç terazisinin doğruluğu, havadan gelen partiküller (deri tanecikleri, tekstil lifleri, saç vb...) nedeniyle azalabilir.

Giren havanın filtrasyonu, periyodik olarak temizlenebilen/tekrar yağlanabilen veya değiştirilebilen yağ kaplanmış cam elyafı veya çok ince metalik ızgaralarla yapılabilir. "Temiz oda"larda veya yüksek derecede filtre verimliliğinin istendiği veya gerektiği diğer uygulamalarda, HEPA (high efficiency particulate air) filtreler kullanılır. Kuru bölgelerde, rutubetin artırılması için giren havanın yıkanması, tozun azalması yönünde etki yapar. Laboratuvar ortamının basınçlandırılması da, tozlanmış havanın içeri girişini azaltır (bkz. basınç). Hava dolaşımının şekli, içerdeki tozun havada uçuşmasını engelleyecek şekilde tasarlanabilir (bkz. hava sirkülasyonu). Sıkı toz kontrolü olması gereken uygulamalarda, bu işlemin yapılacağı bölgelerin, temiz hava kabinleri şeklinde tecrit edilmesi daha ekonomik bir çözüm olabilir. Ölçme uygulamalarında ön tarafı açık, arka taraftan veya yukarıdan basınçlı filtrelenmiş havanın laminer bir akışla geldiği kabinler uygundur.

Kimi nispeten sabit, kimiyse karmaşık ve otomatik göstergeli toz görüntüleme ve sayma yöntemleri mevcuttur. En ekonomik olanlardan biri kuru-slayt tekniğidir. Bu yöntemde, belli bir süre boyunca laboratuvarın özel bir yerinde havaya maruz bırakılan cam slaytın muhteviyatı, bir projeksiyon mikroskobu ile büyütülür. 5 mikron ve daha büyük parçalar için biraz daha pahalı ve karmaşık olan bir prosedüre göre, bilinen hacimsel miktarda hava geçirilmiş bir mambran filtrenin üzerinde toplanan parçacıklar, mikroskopla sayılır. Bazı yeni yayınlarda, maliyeti yüksek ve uzun süreler alan günlük temiz-oda toz gözlemlemesi olmaksızın, temizlik, filtre bakımı gibi işlemlerin yeterli olduğuna dair güvence ölçütleri verilmektedir.

Basınç

Tozla kirlenmiş dışarıdaki havanın kapılardan veya hava kilitlerinden laboratuvara girişini engellemek için, laboratuvar ile komşu odalar veya dışarısı arasında pozitif bir fark basıncı sağlamak avantajlıdır. 10 Pascal küçüklüğünde (0,1 mbar veya 1,25 mmSU) bir fark basıncı, normal olarak bir kapı açıldığında laboratuvardan dışarı doğru yeterli bir hava hızı yaratır. Bir laboratuvar kompleksi birkaç komşu veya içiçe odadan oluşuyorsa, temizliğin en kritik olduğu odaların komşu bölgelerden daha yüksek basıncı olacak şekilde, tüm odalararası hava akışlarının kademeli basınçlarla ayarlanması nadir rastlanan bir uygulama değildir. Bu yapıldığında, her laboratuvar odası arasında önerilen (ideal) fark basıncın sağlanması mümkün olmayabilir. Gereken fark basıncın tam olarak düzeyi, laboratuvar dışındaki hava hareketine bağlıdır. Kapılar açılıp kapandığında farkı korumak için ekseriyetle barostatlar kullanılır. Uygun fark basıncın sağlandığından emin olmak için periyodik kontroller yapılmalıdır. Ekonomik bir eğimli tüp manometre, fark basıncı sürekli göstermesi amacıyla kalıcı olarak monte edilebilir. Açık bir kapıda, bir hava hızı ölçerle yapılacak gözlemler, hava akışının yönü ve büyüklüğüne (dolayısıyla fark basınca) dair bilgiler verebilir. Hassas basınç ve vakum ölçümü yapılan laboratuvarlarda, özel uygulamalar yapılmakta ve ortam basıncının ölçümü hassas olarak gerçekleştirilmektedir.

Yukarıdaki uygulamaların istisnası, nükleer standartların kullanıldığı laboratuvar alanlarıdır. Buralarda radyoaktif toz ve gazların saçılmasının önlenmesi amacıyla negatif basınç sağlanmalıdır.

2.4 Hava Sirkülasyonu

Kontrollü odalarda temelde iki tip hava akışı vardır: laminer ve laminer olmayan. Yüksek sınıftan gerekliliklerin olmadığı çoğu tip çalışma için, odanın bir köşesine tek bir hava girişi ve başka bir bölgesine de tek bir çıkışın yerleştirildiği düzenleme yeterli sonuçlar vermektedir. Bu durumda hava, ilk girişte adeta yelpaze şeklinde açılarak odanın büyük bir bölümüne nüfuz eder (kondisyonlanmış hava ile odadaki mevcut hava karışır). Karşı duvara ulaştığında eğilerek merkezi odanın ortasında olan büyük bir kıvrım, ve köşelerde de küçük kıvrımlar oluşturur (Şekil 1). Tabii bu durum boş bir oda için geçerlidir. Çıkış menfezine tüm yönlerden yakınlaşan havanın, çekim nedeniyle hızı birden artar. Görüleceği gibi böyle yerleştirilmiş ve yönlendirilmiş bir çıkış, içerdeki hava hareketini pek etkilemeyecektir. Ancak yerleştirilecek her (büyük) nesne, havanın hareketini çoğu zaman kestirilemeyen bir biçimde değiştirir. Dolayısıyla, hassas ekipmanın, kondisyonlanmış havanın düzgün akışı içine denk gelebileceği bir yer bulmak kolay olmayabilir. Yine de böyle bir hava dağıtımı, basit, ucuz ve kondisyonlama kalitesi açısından da çoğu gereklilikler için uygulanabilir.

Kondisyonlanmış bölgenin daha rahat tanımlanabilmesi ve mümkün olduğunca büyük olabilmesi için, havanın tüm bir duvar yüzeyindeki deliklerden homojene yakın bir şekilde dağılarak girmesini sağlayan, uygun perforasyona sahip bir ikinci duvar kullanılır. Diğer (hava çıkışı) tarafında da yine perfore bir ikinci duvar kullanılarak, hava akışının tüm oda içerisinde homojen ve laminer olması sağlanabilir (Şekil 2), ancak bu uygulama hem odadaki kullanılabilir alanı iyice küçültmekte hem de tesis maliyetlerini artırmaktadır. Çıkan hava için ikinci perfore duvar yerine tek bir menfez kullanılması, bu çıkışa doğru hava akıntısının bükülmesi sonucunu getirir (Şekil 3), ne var ki ikinci bir perfore duvarın hava akışına göstereceği ek direnç nedeniyle artacak olan işletme gideri, ve homojen olarak odaya giren havanın zaten ikinci çıkış duvarına gelmeden yolu üstündeki ilk parça ekipman, mobilya vs. ile düz akışı bozulacağı da düşünüldüğünde, bu uygulama daha pratik ve avantajlı kalmaktadır. Bu durumda kondisyonlanmış havanın açıkça tanımlanmış bölgesi, hemen perfore girişin önü olduğundan, hassas ekipmanın bu bölgeye yerleştirilmesi (arada herhengi bir ısı kaynağı olmaksızın) uygun olur. Yatay hava akışı, çok uzun odalar için tavsiye edilmez.

Yukarıda açıklananlardan başka iki temel hava akışı düzenlemesi daha vardır. İlkinde kondisyonlanmış hava, tavandaki ikinci (perfore) duvardan dikey olarak aşağı verilir (Şekil 4). Bu durumda akışın gücü, ısı kaynaklarından kaynaklanan havanın yukarı doğru çıkma eğilimini yenebilecek düzeyde olmalıdır, bu da işletme giderlerini artırır. Ayrıca odanın altta kalan bölümleri, özellikle de çıkış menfezinin karşısında kalan bölüm pek iyi havalandırılmış olmayacaktır (özellikle bu alanda kontrolsüz ısı ve nem etkileri varsa). Tabii imkan varsa büyük odalarda tercih edilen bu uygulamaya, zeminde tesis edilecek ikinci perfore duvar eklenebilir. Akışın bu şekilde yukarıdan aşağıya yönlendirildiği uygulama, tozu aşağıda tutmakta etkilidir. Aşağıdan yukarıya doğru hava akışı için, zemine perfore ikinci duvar tesisi gereklidir (Şekil 5). Bu özellikle ağır ekipman veya titreşime hassas cihazlar varsa oldukça zor ve pahalı bir konstrüksiyon problemidir. Ama bu yönde akan hava ısıl konveksiyonu destekler ve hatta lambaların sıcaklığını dahi, aşağılarında bulunan ekipmanı etkileyemeden dışarı atar. Bu tür bir uygulama bilgisayar odalarında yaygındır. Diğer yandan, personel veya herhangi bir proses nedeniyle yaratılan tozu havaya kaldırır ve tüm odaya yayılmasına neden olur. Ne yönde olursa olsun, dikey akış belli bir oda yüksekliğini gerektirir, yatay akış düzgünlüğünün korunması zor olan uzunluğu büyük alanlı odalar için elverişlidir.

Kapalı ortamdaki havanın tazeliği konusunda, özel veya yaygın kabul görmüş tavsiyelerin varlığından söz etmek pek mümkün değil. Bu konu psikolojik etkiler kapsamında kaldığından, evrensel bir anlaşmanın sağlanması mümkün görünmüyor. Taze hava sirkülasyonuna dair özelliklerin, "yeter koşullar"dan çok bir "asgari"nin belirlenmesine yöneldiği anlaşılıyor. Odanın hacmi, çalışan sayısı, giriş-çıkış trafiğinin yoğunluğu gibi faktörler taze hava gereksinimini belirlemekle beraber, her bir kişi için saatte 15 ile 50 m3 arası taze hava ihtiyacını belirten çalışmalar mevcut. Bu konu aslında komple havalandırma veya hava koşullandırma (klima) sisteminin bir yan ürünü olduğundan, bu sistemin sirkülasyonda kullandığı havayı dışarıdan alma oranı, ortamdaki havanın da tazeliğini belirlemiş oluyor. Bu çerçevede, dışarısının sıcaklığı 15 - 25 °C aralığında ve nispeten kuru iken, sistemin dışarıdan aldığı hava oranını % 100 lere çıkarıp, aksi ve ekstrem şartlarda % 20 lere düşürmek gibi, havalandırma sisteminin verimini de gözeten uygulamalar yapılıyor.

Tablo 3 - Temiz oda sınıfları kıyaslama tablosu

HER SINIFTAN TEMİZ ODA İÇİN GEÇERLİ ÖZELLİKLER

KAYNAKLAR

• OIML Bulletin No 118, W. SCHOLLMEIER, The design of air conditioning systems for metrology & testing laboratories, 1990
• OIML Report, Planning of metrology and testing laboratories, 1989
• OIML Bulletin No 117, WOLFHARD GÖGGE, Planning & experience of a regional metrology laboratory, 1989
• NCSL Information manual, Laboratory design – Recommended practice, 1986
• NPL Report MOM 22, Recommendations for the design & equipping of engineering metrology laboratories, 1984
• ISA Standard RP52.1, Recommended environments for standards laboratories, 1975