测量装置

测量设备期间核查的实施

发布时间:2022/5/5 18:12:30   
一、概述笔者在《测量设备期间核查的概念》(参见《中国计量》杂志年第5期)一文中说明了测量设备期间核查的基本概念。本文在此基础上,描述了期间核查的策划、计划、方案、具体实施及其试验结果的利用。1.由期间核查的概念可知,当直接由设备的指示值yu给出测得量值时,保持设备校准状态的可信度/置信度的判据H应满足:H=

δ

/MPE≤1   (1)式中:δ——被核查测量设备的示值误差;MPE——被核查测量设备的最大允许误差。2.当使用修正值γ或修正因子f对设备的指示值yu进行修正时,由其校准值ys给出测得量值,保持设备校准状态的可信度/置信度的判据H应满足:式中:γ——被核查测量设备示值yu的修正值;U(k=2)或U95——被核查测量设备示值的校准值ys或修正因子f或修正值γ的扩展不确定度。二、期间核查策划1.期间核查策划由期间核查的概念可知,设备的期间核查属于实验室测量结果计量溯源性的一部分。ISO/IEC条款5.5.2要求实验室“对结果有重要影响的仪器的关键量或值,应制定校准计划”,并实施校准。由此可知,对检测/校准结果有重要影响的仪器设备的关键量或值,只要可能,都应当进行期间核查。与此同时,实验室应根据设备的稳定性和使用情况,以及根据必要性和有效性的原则确定实施期间核查的范围以及核查方式。对于校准实验室,计量标准装置的主要计量标准器都应当继续期间核查。必要时,可能需要对影响校准/检定结果的关键配套设备进行期间核查。实验室应确定期间核查的方法与周期,并保存记录。期间核查的总体策划应考虑以下几点:(1)选择稳定性和重复性较好的测量设备作为核查标准。只要可能,应选择测量不确定度优于被核查设备或与其相当的测量设备作为核查标准,诸如实物量具。当没有这样的测量设备时,应选择稳定性和重复性较好,分辨力满足要求的其他测量设备作为核查标准。(2)期间核查不需要对测量设备/测量标准的全部参量和测量范围进行核查,可以只选取一个或多个典型点核查。参见二、4.(2)。(3)当对测量设备的校准状态产生怀疑时,如果没有适当的核查标准或有效的期间核查方式,实验室应考虑提前校准/检定(缩短校准/检定周期)。(4)应妥善使用、保存和维护核查标准,当发生可能影响其测量结果准确性、稳定性的情况时,应对其是否仍适合作为核查标准进行评估。(5)如果测量设备使用有证标准物质来校准,则有证标准物质可作为核查标准,或者定期使用中间点的校准标样来核查校准曲线。注意:校准用标准物质与作为核查标准的标准物质应为不同批号的,亦即同一标准物质不能既用于校准又用于期间核查。(6)在有效期内正常储存和使用的有证标准物质通常不需要进行期间核查,除非有信息表明其可能被污染或变质。(7)期间核查方法,通常可直接使用被核查测量设备的校准规范或检定规程中,对该设备进行校准/检定所采用的方法,也可以采用技术标准、仪器设备说明书以及相关的技术文件规定的方法。2.期间核查计划(1)原则上,在一个校准周期/检定周期内计划进行m(m≥4)次期间核查。这需要根据设备校准周期/检定周期、设备使用的频率、保养维护状况等,以及期间核查的数据来确定。(2)实验室依据以上原则,编制年度期间核查计划。3.制定核查方案(1)核查标准的标准值ys根据定义,测量设备的示值误差δ为测量设备的指示值yu减参考量值ys:δ=yu-ys   (3)测量设备示值的修正值γ为参考量值ys减测量设备的指示值yu:γ=-δ=ys-yu   (4)由式(4)可知,设备的修正值γ等于负的示值误差δ。测量设备示值修正因子(为补偿系统误差,而与未修正测量结果相乘的因子称为修正因子)f为f=ys/yu   (5)故确定示值误差δ、示值修正值γ或示值修正因子f必须已知标准值(或称校准值或实际值)ys。由“三、期间核查的实施”可知,如欲确定被核查设备的示值误差,用于期间核查的核查标准,其标准值ys可以是已知的,也可以是未知的。实验室原则上采用已知标准值ys的核查标准。也就是说,核查标准需要送到上一级校准/检定机构校准,给出核查标准的标准值(或称校准值或实际值)ys。(2)如何使用校准/检定信息由测量设备的示值获得测得量值因为由测量设备的示值获得测得量值通常有两种方式,对于绝大多数的检测实验室,都是由测量设备的读数yu(指示值)给出测得量值,因此,期间核查的判据H,是将期间核查的试验数据与测量设备的最大允许误差进行比较。4.期间核查方法(1)期间核查的方法可以直接采用被核查设备的校准规范/检定规程规定的方法,也可以采用技术标准、仪器设备说明书以及相关的技术文件。(2)期间核查不是重新校准/检定,故不需要对测量标准的全部参量和测量范围进行核查。通常选择设备的基本测量范围及其常用测量点进行期间核查。例如,数字多用表的直流电压可选择10V进行期间核查,因为其内部基准电压为10V;直流电流应选择1mA,因为其内部基准电流为1mA的恒流发生器。再如,电子天平可选择g或g进行期间核查,因为电子天平通常配备g或g校准砝码。也可根据核查标准选点,比如使用1kΩ标准电阻核查直流电阻标准(数字多用表或多功能源的直流电阻参量)。(3)由前述分析可知,期间核查目的是确定测量设备的系统误差。为减小随机误差的影响,在期间核查时,应由测量设备示值平均值计算示值误差的平均值,或修正值的平均值或修正因子的平均值。独立重复测量的次数通常可取5~10次。三、期间核查的实施1.核查标准参考量值ys已知(1)步骤一:确定被核查设备的指示值yu用被核查设备测量标准值ys已知的核查标准,并记录其指示值yu。为减小随机误差的影响,取5~10次独立重复测量的平均值。(2)步骤二:确定被核查设备的示值误差δ或示值修正值γ(3)步骤三:确定期间核查的判据H①如果被核查设备在今后的使用中,直接由其示值yu给出测得量值,则采用式(6)作为期间核查合格的判据:H=

δ

/MPE≤1   (7)②如果被校准/被检定设备在今后的使用中,用修正值γ对其示值yu进行修正后,由标准值ys(或称校准值或实际值)给出测得量值,则采用式(10)作为期间核查合格的判据:(4)步骤四:由试验数据计算期间核查判据H2.核查标准参考量值ys未知前述三、1节是针对核查标准的标准值ys已知的情况,其标准值通常是送上一级校准/检定机构校准/检定来确定。如果实验室可以找到一个稳定的核查标准,诸如量块、标准砝码、标准电阻器之类的实物量具,当只知道其标称值而不知道其实际值(标准值或校准值)时,可以通过一次辅助测量,将标准值赋给该实物量具,方法如下:(1)步骤一:确定被核查测量设备的读数值yu0辅助测量通常在被核查测量设备送校准/检定后立即进行,为的是保证其示值不会发生大的变化。依据被校准/被检定设备的校准规范/检定规程的方法,测量核查标准,记录被测测量设备或测量设备的读数值yu0。(2)步骤二:查找被核查设备的示值误差δ被核查设备的示值误差δ可以在其校准证书/检定证书中查找到。(3)步骤三:确定核查标准标准值ys应用式(9)计算核查标准标准值ys:ys=yu0-δ   (9)以上测量就是对核查标准赋值的测量过程。一旦确定了标准值ys,则可依据三、1的方法进行期间核查。四、期间核查结果的评价和利用1.接受准则:H≤0.7,表明被核查的设备的检定/校准状态得到保持。2.拒绝准则:H1,表明被核查的设备的检定/校准状态没有得到保持,必须查找原因并迅速采取纠正措施或重新检测/检定/校准。3.临界预防准则:0.7H≤1,表明被核查的设备的检定/校准状态接近临界,这时必须查找原因并采取适当的预防措施(包括增加核查次数)。需要指出,推荐的临界预防准则的下限0.7需要根据不同实验室和不同设备的情况决定,也可以是0.8甚至0.9,其选择需要在资源投入和风险之间进行折中。五、不能进行期间核查的应对措施1.如找不到稳定性和重复性较好的核查标准,不能进行期间核查。此时可以画出该设备示值随时间变化的曲线,即利用该设备历年校准/检定证书提供的示值误差δi=yi-ys,绘制期间核查曲线图。当历年全部的示值误差

δi

=

yiys

≤MPE,则说明该设备是稳定的,证书给出的校准状态是可信的,如图1所示。图1测量设备示值误差δ或指示值yu,以及期间核查示意图2.当对测量设备的校准状态产生怀疑时,如果没有适当的核查标准或有效的期间核查方式,实验室应考虑提前校准或检定(缩短校准周期)。链接:

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END

本文刊发于《中国计量》杂志年第9期

作者:长安标致雪铁龙汽车有限公司胡美鹏

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