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對計量器具的校準結果進(jìn)行評價(jià)

一、計量校準的概念及目前存在的誤區

按照JJF1001-2011《通用計量術(shù)語(yǔ)及定義》之4.10的表述,校準是在規定條件下的一組操作,其**步是確定由測量標準提供的量值與相應示值之間的關(guān)系,**步則是用此信息確定由示值獲得測量結果的關(guān)系,這里測量標準提供的量值與相應示值都具有測量不確定度。通常情況下校準可以是上述操作的**步,即將被測量的示值與標準量進(jìn)行比較后,得到被測量值與標準量值的差異,一般采用示值誤差或其修正值與相應的測量不確定度作為校準結果,這與該規范9.17中對計量檢定的表述“查明和確認測量?jì)x器符合法定要求的活動(dòng)……”所定義的工作內容有著(zhù)本質(zhì)區別。

檢定需要對計量器具的符合性進(jìn)行判定,判定依據包含計量器具應有的多項計量性能,其法定要求通過(guò)相應計量器具的檢定規程體現;而校準則主要以確定計量器具的量值為目的,通過(guò)具有相應不確定度的不間斷的比較鏈,使計量器具的量值與測量標準直至相應的計量單位相聯(lián)系(比較),其結果不需要進(jìn)行符合性判定,但需給出所得校準結果的測量不確定度。但是在實(shí)際工作中,出于對計量檢定的長(cháng)期思維定式以及對計量校準認識上的不足,許多從事計量工作的技術(shù)人員或參與者,在對待計量校準這個(gè)概念時(shí)存在一些不同的想法,影響計量校準概念的普及和應用,歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面。


1.將校準與調整混淆

一些計量器具的使用者認為,儀器經(jīng)過(guò)校準后就準確了,當校準人員向他(她)說(shuō)明儀器示值超差后,總是認為計量校準就是要把儀器“?!睖柿瞬潘闶切?,如果儀器不準就應該“?!睖柿?,否則對所做的校準工作不予認可,在需要簽字的確認單上不簽字,造成雙方對立。實(shí)際上計量器具使用者是錯誤地理解了校準的含義,將對儀器的超差調整與校準混淆在一起,因為JJF1001-2011之4.10就有明確說(shuō)明,即“校準不應與測量系統的調整(常被錯誤稱(chēng)為自校準)相混淆,也不應與校準的驗證相混淆”。

2.校準后,計量器具使用者要求對被校準的計量器具給出符合性判定

實(shí)際上許多接受了校準服務(wù)的組織,仍沿用計量檢定的思維觀(guān)念,要求對被校準的計量器具符合性進(jìn)行判定。由于校準是一種面向任務(wù)的量值溯源活動(dòng),是在具有一定測量不確定度條件下得到的校準結果,并且校準所依據的技術(shù)文件上可能沒(méi)有相關(guān)性能指標的說(shuō)明,即使有也可能因為實(shí)際校準活動(dòng)中所產(chǎn)生的測量結果不確定度已經(jīng)不能支持對校準結果的符合性判定,因此,簡(jiǎn)單地參考計量檢定方式要求計量校準也提供符合性判定,所得出的判定結論可能是無(wú)效的。

3.當對校準結果進(jìn)行符合性判定后,糾結于測量不確定度對判定可靠性的影響

有些計量器具的校準結果處在判定條件的邊緣區域,當作出合格或者不合格的判定后,計量器具使用者又提出如果考慮到測量不確定度的影響,所作的判定是無(wú)法預知的。雖然這在計量學(xué)研究中有明確說(shuō)明,這一說(shuō)法也有其合理性,但怎樣才是科學(xué)、準確、合理的結果判定需要根據具體情況得出,而不能簡(jiǎn)單下結論。

4.給出的校準結果和測量不確定度不知如何使用

這是目前許多計量人員存在的普遍問(wèn)題,這與前述的第2項有一定的共性,即計量器具的使用人員在面對相應的校準證書(shū)時(shí),不能理解校準證書(shū)中給出的數據信息所說(shuō)明的具體含義。由于校準是不對符合性作出判定的,因此校準證書(shū)通常說(shuō)明的是該計量器具在某年某月某日被校準過(guò),至于它的計量性能是否滿(mǎn)足使用要求,需要使用者作出判斷,而不能簡(jiǎn)單地理解為經(jīng)過(guò)校準就可以使用了。因為有時(shí)其校準結果可能已經(jīng)不滿(mǎn)足要求了,這與計量檢定結果是有區別的,計量檢定后所獲得的檢定證書(shū)證明該計量器具在一個(gè)規定的期限內準確度是有保證的。

5.校準證書(shū)上必須有中國合格評定國家認可委員會(huì )(CNAS)的認可標志

能否使用CNAS標志在我國是一個(gè)校準實(shí)驗室是否通過(guò)了ISO/IEC17025:2005標準認可的第三方證明,由CNAS組織給出,同時(shí)還是一個(gè)在亞太地區組織中得到互認的說(shuō)明,其優(yōu)點(diǎn)不言而喻。但是,由于認可標準是通用的管理性和技術(shù)性要求,某一計量器具的校準證書(shū)上可以使用CNAS認可標志是因為該計量器具的校準能力獲得了審核通過(guò)(有一定的適用要求),而通過(guò)審核的先決條件是有相應的校準依據和可提供量值溯源的標準器,而校準依據通常是國家、行業(yè)、地方的校準規范或檢定規程。當涉及該計量器具沒(méi)有校準依據時(shí),就無(wú)法進(jìn)行認可,只有編制了具有說(shuō)服力的自編校準方法后才可以通過(guò),這就會(huì )造成部分計量器具暫時(shí)無(wú)法獲得CNAS的認可,但并不代表校準實(shí)驗室不具有校準能力、不能出具校準證書(shū)。

二、如何走出誤區,合理使用校準結果

基于上述一些對計量校準的認識差異,有必要對這些造成差異的問(wèn)題作進(jìn)一步說(shuō)明,以使計量校準工作能夠按照合理、正常的方式進(jìn)行下去,使計量從業(yè)人員有一個(gè)統一的認識。

1.明確校準的含義和概念

如前所述,對校準的理解出現差異存在兩方面的問(wèn)題:一是沒(méi)有正確理解校準的概念和含義,又受到一些儀器制造商對儀器示值超差調整時(shí)用到的“自校準”稱(chēng)謂的影響,簡(jiǎn)單地從字面上理解“校準”時(shí)出現錯誤;二是計量人員對校準的理解不充分,仍舊停留在計量檢定的概念里,認為校準是檢定的另一種形式,片面去強調校準的法制性,造成校準后的結果客戶(hù)只認可合格,一旦被校準儀器超差,不能正確地進(jìn)行解釋。因此,目前應使所有的計量人員對校準概念有個(gè)客觀(guān)準確的理解,都應以計量技術(shù)規范中的“校準”定義為準,不要受到外界各類(lèi)信息以及自身習慣性思維的引導,影響了對計量校準的正確認識,這樣才能在計量校準和使用校準結果中有正確的理解和評價(jià)。

2.校準結果如何使用

計量校準的目的在于量值溯源,溯源的校準結果如何使用是擺在計量器具使用者面前的一個(gè)重要工作。從簡(jiǎn)單性的思維出發(fā),使用者愿意得到一個(gè)這臺儀器能否使用的結論,這是計量檢定要做的符合性判定工作,它具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。但是在科技發(fā)展的今天,測量?jì)x器的制造技術(shù)提高、更新速度加快,出現了大量集合多參數測量的儀器設備,從符合性判斷的前提考量,只有多參數儀器的每一個(gè)參數都滿(mǎn)足規定的計量性能要求后才能作出合格的判定結論。如果一個(gè)參數不合格,則整臺儀器的判定結論也是不合格,按照《計量法》的規定,不合格的計量器具是不能使用的,這在客觀(guān)上就會(huì )造成使用者的成本增加。因此簡(jiǎn)單考慮計量器具的符合性判斷需求并不是*有效的技術(shù)手段(依法強制管理的計量器具除外),此時(shí)計量校準則可以有效地解決這一問(wèn)題。過(guò)計量校準的計量器具,得到的校準結果中包含了相應的測量不確定度,一般情況下該不確定度基本是計量器具示值*大允許誤差的1/3~1/10,*差時(shí)也能達到1/2,這就說(shuō)明如果使用者在用校準結果指導其測量工作時(shí),其測量能力已經(jīng)高于所用計量器具計量性能的3~10倍,而此時(shí)并不用考慮其符合性問(wèn)題。

3.校準結果的判斷

在計量校準過(guò)程中仍舊會(huì )有客戶(hù)提出要對被校準的計量器具進(jìn)行符合性判定,并且提出了應考慮測量結果不確定度的影響,就此出現了當測量結果在邊緣區域時(shí)對判斷產(chǎn)生疑問(wèn)。當要求符合性判定時(shí),在考慮測量不確定度的影響時(shí)通常有以?xún)煞N方式:

(1)將測量不確定度的影響考慮到判定條件中,即縮小用于符合性判斷的區間,以達到消除不確定度影響的目的,但該方法實(shí)際上是加嚴了判定條件,容易增加合格計量器具的誤判概率,其具體做法可由式(1)說(shuō)明。

-MPE+U(y)≤E≤MPE-U(y) (1)式中:U(y)——具有一定包含概率的測量結果的不確定度;E——示值誤差;MPE——示值*大允許誤差。

(2)按判定條件的1/3~1/10的比例選擇測量標準,或者說(shuō)測量標準的擴展不確定度或*大允許誤差為被檢計量器具*大允許誤差的1/3~1/10,這時(shí)測量標準的不確定度對測量結果不確定度的影響就可忽略,即測量結果受測量標準的影響可不再考慮,其具體原因可通過(guò)測量標準的不確定度和被校準計量器具的不確定度的相互關(guān)系說(shuō)明。

通常,測量結果的測量不確定度Ut至少包含測量標準的不確定度Us和被校準計量器具的不確定度Ux兩項,即


對測量結果的影響<0.06;當Us/Ux=1/10時(shí),


1.005Ux, Us對測量結果的影響<0.005。

同時(shí)JJF1094-2002《測量?jì)x器特性評定》之5.3.1.4明確規定:示值誤差的測量不確定度U95與被評定測量?jì)x器的*大允許誤差的優(yōu)良值MPEV之比小于或等于1/3時(shí),進(jìn)行符合性判定時(shí),則不考慮示值誤差的測量不確定度的影響,當這種評定是用于型式評價(jià)和仲裁鑒定時(shí),必要時(shí)U95與MPEV之比也可取小于或等于1/5。對于U95的確定,也可以用包含因子k=2的擴展不確定度U代替。由此看來(lái),當測量結果的不確定度小于或等于被校準計量器具的1/3時(shí),進(jìn)行符合性判定的過(guò)程中不需要再考慮測量不確定度的影響,即使測量結果處于邊緣區域,造成誤判的概率也不會(huì )超過(guò)6%(1/3時(shí))或0.5%(1/10時(shí)),此時(shí)不要再糾結于測量不確定度的影響。

4.校準證書(shū)的確認和使用

經(jīng)校準的儀器都會(huì )有一份對應的校準證書(shū),與檢定證書(shū)不同,校準證書(shū)上缺少了對符合性的判定,多出來(lái)校準結果的測量不確定度(主要是示值誤差的),所以拿到校準證書(shū)應核對具體內容和數據,確認校準證書(shū)對應的計量器具是否能夠滿(mǎn)足使用要求。

(1)對證書(shū)上的校準數據逐個(gè)進(jìn)行辨識,特別是要對誤差量與儀器說(shuō)明書(shū)中提供的計量特性要求進(jìn)行對照,看是否滿(mǎn)足要求,如果不滿(mǎn)足要求則需要確認實(shí)際的計量特性是否滿(mǎn)足使用要求。比較簡(jiǎn)單的方法就是看看該誤差量是否還能達到被測對象允許誤差的1/3,如果達不到就需要考慮對測量結果進(jìn)行修正使用或者對計量器具進(jìn)行維修,當然維修后還需要重新進(jìn)行校準。

(2)如果在平時(shí)的測量工作中需要使用校準證書(shū)中測量結果的修正值,則應對證書(shū)中給出的測量不確定度進(jìn)行確認,一方面測量不確定度是否**,是否涵蓋了相應的測量點(diǎn),如果不能涵蓋,則使用修正值要謹慎;另一方面其評定結果是否能夠滿(mǎn)足使用要求,即測量不確定度能否達到被測對象允許誤差的1/3,是后續能否有效使用測量結果修正值的前提,如果達不到則在結果判定上就相對復雜。

(3)確認計量器具校準前提出的特殊要**否在校準證書(shū)中體現,這是計量校準有別于計量檢定的一個(gè)主要特點(diǎn)。由于校準是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的量值溯源方法,其具體校準內容應該與計量器具的實(shí)際使用要求一致或近似,這樣所提供的校準結果才可以為使用者進(jìn)行實(shí)際測量工作提供便利,即校準結果應覆蓋實(shí)際測量工作中的測量參數和量值范圍。因此,使用者可以將計量器具的實(shí)際使用要求轉化成計量校準需要解決的具體任務(wù),以特殊要求的形式提出并經(jīng)雙方確認(不排除特殊要求中的部分或全部?jì)热菖c正常校準一致),這些特殊要求可以是計量器具的相應測量參數、量程、測量點(diǎn)等具體內容,如果這些要求在計量校準時(shí)能夠得到滿(mǎn)足,則會(huì )給實(shí)際測量工作帶來(lái)便利。

(4)對于現場(chǎng)校準的計量器具,校準條件的控制應盡可能與實(shí)際使用條件保持基本一致,這是面向任務(wù)校準的要求。正常情況下計量器具的校準規范中會(huì )有對校準條件(環(huán)境條件)的具體規定,校準工作應在滿(mǎn)足這一條件下進(jìn)行,此時(shí)的測量不確定度可以按照預期的要求給出,但是很多計量器具(特別是工作用計量器具)的使用條件與要求的校準條件存在差異,造成校準條件下獲得的校準結果在實(shí)際使用條件下使用時(shí),需要使用者對這一條件差異帶來(lái)的量值變化進(jìn)行評估或修正,如溫度誤差的評估或修正等。這


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