Asiakkailta on tullut muutamia kysymyksiä puristusvoiman mittaamisesta ja puristusvoimamittarin valinnasta. Alta löytyvät vastaukset yleisimpiin kysymyksiin. Eniten hämmennystä aiheuttavat käsitteet ”kalibrointi”, ”valtiokonttorin suositus” ja ”standardoitu mittari”. Ilmeisesti osa tästä on perua 2000 luvun alussa olleesta Valtiokonttorissa toimineesta työryhmästä. Syntyneessä Toimiva-testit -ohjeissa on ainoastaan ollut tarkoitus helpottaa hoitohenkilökuntaa valitsemaan joku luotettavaksi havaittu mittari silloisesta huomattavasti suppeammasta mittarivalikoimasta.

Puristusvoimamittareiden valikoima on kymmenen vuoden kuluessa kasvanut ja monipuolistunut. Suositus on jo jäänyt ajasta jälkeen ja antaa virheellisesti käsityksen, että puristusvoimaa ei voisi mitata muuta kuin suosituksessa mainitulla mittarilla.

Jos tietynlainen mittari halutaan tietyistä ominaisuuksista johtuen valita, niin alla olevat vastaukset eivät ota kantaa makuasioihin, mutta suosittelemme jokaisen mittaria hankkimassa olevan lukevan alla olevat kysymykset ja vastaukset hyvän mittausteknisen yleispätevyyden hankkimiseksi.

Olen ostamassa puristusvoimamittaria. Millainen sen pitäisi olla?

Käden puristusvoiman mittareita löytyy monenlaisia ja hintaskaala on melkoinen. Ostettaessa mittaria kannattaa kuitenkin muistaa että puristusvoiman mittaamisessa on periaatteessa kyse yksinkertaisesta asiasta ja on rinnastettavissa hyvin vaa’an käyttöön. Myyntimiesten puheisiin voiko voimaa mitata väärin tai onko voiman mittaus standardoitu jollekin tekniselle ratkaisulle, kannattaa vähintääkin suhtauta varauksella. Tosin mittausten vertailtavuus paranee, jos mittaukset tehdään aina samalla tavalla ja tästä löytyy tietoa myös meidän sivuiltamme.

Nykyaikainen kuntotestistö edellyttää, että puristusvoimamittarilla mitataan isometrista voimaa eli mittaria puristettaessa puristusliikkeellä on vastus niin, että liike on vähäinen (puristettava kahva ei liiku oleellisesti muuttaen käden asentoa). Tämä ei tarkoita, että erilaiset jousiin ja puristettaviin palloihin perustuvat laitteet olisivat käyttökelvottomia. Näilläkin voidaan puristusvoimatehoa mitata, kunhan muistaa, että mittaustuloksella on hieman suurempi epävarmuus kun tutkitaan vertailutaulukoita, jotka ovat tehty isometristä voimaa mittaavilla puristusvoimamittareilla. Terveydenhuollon puolella toimintakykytestauksessa saattaa olla myös ihmisryhmiä, joille isometrinen voiman mittaus on parempi ratkaisu.

Kaikki isometristä voimaa mittaavat puristusvoimamittarit ovat riittäviä nykyaikaiseen kuntotestaukseen. Suurimpina ryhminä ovat hydrauliset mittarit ja venymäliuska-anturiin perustuvat mittarit. Glowayn puristusvoimamittari kuuluu jälkimmäiseen ryhmään.

Myyttekö myös standardin mukaisia hydraulisia puristusvoimamittareita?

Puristusvoimamittarit kuuluvat nimikkeenä apuvälineluokitusryhmään ISO 04 24 18. Puristusvoimamittareiden teknisille ratkaisuille ei kuitenkaan ole olemassa mitään standardeja. Voiman mittausta tai minkään muunkaan SI-järjestelmän mukaisen yksikön mittausta jollekkin tietylle laitteelle ei edes voi standardoida. Ja jos tällaista olisi tehty jossain päin maailmaa, niin sillä ei olisi mitään tieteellistä pohjaa. Ilmeisesti kuitenkin on kysymyksessä käännöskukkanen tai väärinkäsitys, jota on sopivasti käytetty markkinoinnissa.

Puristusvoiman mittaamisen tarjoamme tällä hetkellä vain tätä yhtä tuottetta, venymäliuska-anturiin perustuvaa mittaria. Koska elektroniikka on edullista ja valmistuskustannukset Glowayn puristusvoimammittarille kohtuulliset, voimme tarjota tuotetta edullisesti mittaustekniikan laadusta mitenkään tinkimättä. Hydraulinen puristusvoimamittari perustuu mekaaniseen mittaamiseen ja on huomattavasti kalliimpi valmistaa. Yleisesti ottaen mittausmaailmassa elektroniikkaan perustuvat mittarit ovat nykyaikaa ja laitteiden toistokyky pysyy pidemmälläkin aika välillä hyvänä mekaanisiin ratkaisuihin verrattuna.

Miten vertaan kilogrammaa ja Newtoneita?

Tosiaan SI-järjestelmän mukainen voiman yksikkö on Newton (N) ja kilogramma (kg) on massan yksikkö. Puristusvoimamittareissa kuitenkin järjestään käytetään mittayksikkönä kilogrammaa. Jossain tutkimuksissa on kuitenkin päädytty käyttämään oikeita voiman yksikköjä, esim. Terveys 2000 tutkimus. Newtonin voit muuttaa kilogrammaksi helposti päässälaskuna jakamalla sen suoraan 10 (esim. 500 N on 50 kg). Kuitenkin jos tarkempaa tutkimusta halutaan tehdä niin jakajan pitää olla g:n (putoamiskiihtyvyys) arvo Suomessa, joka keskimäärin on 9,82. Siis 500 N/9,82 = 50,92 kg. Ja jos vielä tarkemmaksi halutaan mennä, niin teoriassa, jos mittari on esim. kalibroitu jossain muualla kuin Suomessa voi g:n arvo kalibrointiolosuhteissa olla jopa 9,77 ja tämä toisi 0,3 kg (500 N) systemaattisen virheen muutettaessa mittayksiköstä toiseen. Tavallaan kg:n käytön mittarin yksikkönä ymmärtää hyvin seuraavasta kysymyksestä, koska mittarin kalibrointi on silloin hyvin suoraviivaista, mutta heikkoutena on että, jos ei g:n arvoa huomioida ja tuloksia ei muuteta Newtoneiksi, voi eri paikoissa asiallisesti kalibroitujen mittareiden välinen ero olla suhteellisen suuri g:n arvosta johtuen esim. 900 N puristusvoimalla ero voi olla 2 kg.

Näyttääkö puristusvoimamittari oikein?
(Aikaisemmin oli sivuistollamme enemmänkin mainintoja kalibroinneista, mutta valitettavasti se ennemmänkin sekoitti kuin selvensi asioita. Ohessa hieman pitkä vastaus, pahoittelut siitä, mutta lukemalla tämän huolella tiedät kalibroinnista ja kalibrointi käsitteestä enemmän kuin moni suomalainen.)

Puristusvoimamittarin riittävän tarkan (riittävä on käyttäjän määriteltävissä) toiminnan voi helposti tarkistaa itse. Mittarin kädensijaan voidaan ripustaa punnuksia, niin että se/ne roikkuvat koko massallaan kädensijan siinä osassa, johon puristusvoima kohdistuu. Voima on puristusvoimamittareilla merkitty usein massan yksiköllä kg ja vertailu on siis melko suoraviivaista, kunhan huomioi myös langan (tai vastaavan) painon, missä punnus roikkuu.

Puristusvoimamittarin voi tarkistaa myös painamalla sitä vaakaa vasten. Mittarin massa pitää taarata pois tai se pitää huomioida tuloksessa. Koska vaaka että puristusvoimamittari ovat molemmat pohjimmiltaan voimamittareita, on tarkistus suoraviivaista.

Taaraus on toimenpide, jolla ”nollataan” mittalaite ja mittalaitteen näyttämä/asteikko saadaan kätevästi alueelle, jossa näyttämän lukema vastaa mitattua arvoa.

Viritys on toimenpide, jossa mittarin lukema säädetään mahdollisimman tarkkaan oikeaan arvoon. Ed. mainittu taaraus on siis tavallaan viritys nolla-arvon kohdalta. Mittarin käyttäjän on tarkoissa mittauksissa hyvä tietää missä mitta-asteikon pisteessä tai pisteissä mittari on viritetty ja mikä on mitta-asteikon lineaarisuus. Viritys usein suoritetaan kalibroinnin yhteydessä. Kalibrointi ei siis itse sisällä viritystä vaan kalibrointi ainoastaan kertoo kuinka paljon mittarin näyttämä eroaa oikeasta arvosta.

Mittarin virityksiä, taarauksia ja erilaisia tarkistuksia usein puhekielessä erheellisesti kutsutaan ”kalibroinniksi”. Kun mittarin käyttäjä kysyy ”näyttääkö mittari oikein?”, niin ainoa keino varmistua asiasta on kalibrointi.

Kalibroinnin määritelmä: toimenpiteet, joiden avulla spesifioiduissa olosuhteissa saadaan mittauslaitteen tai mittausjärjestelmän näyttämien tai kiintomitan tai vertailuaineen edustamien suureen arvojen ja vastaavien mittanormaaleilla toteutettujen arvojen välinen yhteys.

Kalibrointi siis eroaa tarkistuksesta siinä että yhteys mittanormaaliin on tunnettava, olosuhteet ja mittauksen epävarmuus on huomioitava. Käytännössä massan ja voiman sekoittaminen voi tuoda ongelmia, jos halutaan jäljitettävä mittaustulos.

Kaiken kaikkiaan on muistettava, että puristusvoimamittarissa on kyse laitteesta, jossa mittarin käyttäjän vaikutus mittaustuloksen oikeellisuuteen on merkittävä. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että itse laitteen tarvitsisi vielä lisätä merkittävästi mittauksen epävarmuutta. Useissa puristusvoimamittareissa näyttämän resoluutio 0,1 ja mittarin tarkkuusarvo ±0,5 ovat varsin järkevällä tasolla.

Glowayn puristusvoimamittarissa on automaattinen taaraus ja mittari on tehtaalla kalibroitu ja viritetty. Lisäksi laadunvalvontana on muutamalle mittarille uudestaan Suomessa tehty kalibrointi. Tulokset ovat olleet hyviä.

Kysy kalibroinneista tai muusta lisää: info[at]gloway.fi

Heikki Kajastie
Tekniikan lisensiaatti (mittaustekniikka)
* Kirjoittaja on vuodesta 1994 asti työskennellyt mittausalan tutkijana, kalibroijana ja teknisenä arvioijana (massa, voima, tiheys, virtaus ja kosteus-mittauksissa)