張 健
(江蘇省電力試驗研究院有限公司,江蘇南京211103)
式中:為一次觀測時n各測量值的算術(shù)平均值;為m組觀測結(jié)果的算術(shù)平均值。
依據(jù)JJF 1033—2008《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》,若計量標(biāo)準(zhǔn)在使用中采用標(biāo)稱值或者示值,如果其穩(wěn)定性小于計量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差的絕對值;或者若計量標(biāo)準(zhǔn)需要加修正值使用時,如果其穩(wěn)定性小于修正值的擴(kuò)展不確定度,則該計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性核查通過。
綜上所述,不同的核查方法耗費的成本不一,實驗室應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的方法。例如,如果實驗室自身條件滿足的話,采用自校準(zhǔn)法比較方便;如果穩(wěn)定的核查標(biāo)準(zhǔn)容易獲得,可以采用核查標(biāo)準(zhǔn)法或者多臺功能相同、準(zhǔn)確度一致的儀器時,可以采用多臺比對法;如果實驗室內(nèi)部無法滿足上述條件,也可以采用實驗室間的對比來進(jìn)行核查。
計量設(shè)備現(xiàn)行的量值傳遞方法是從國家計量基(標(biāo))準(zhǔn)或國際計量基(標(biāo))準(zhǔn)到各級計量標(biāo)準(zhǔn)直至工作計量器具的逐級傳遞的過程。在量傳全過程中,計量設(shè)備易受到多種因素的影響,所以JJF 1069—2007《法定計量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范》和GB/T 27025—2008《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力通用要求》對實驗室提出了“期間核查”的要求[1,2]。
期間核查是指使用經(jīng)濟(jì)、實用并具相當(dāng)可信度的方法,對可能造成不合格的測量設(shè)備或參考標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)、傳遞標(biāo)準(zhǔn)或者工作標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(參考物質(zhì))的某些參數(shù),根據(jù)規(guī)定的程序和日程進(jìn)行檢查,以維持設(shè)備狀態(tài)的可信度。其目的在于及時發(fā)現(xiàn)測量設(shè)備和參考標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的量值失準(zhǔn),以縮短失準(zhǔn)后的追溯時間,盡可能減少和降低由于設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)失效而產(chǎn)生的成本和風(fēng)險,保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。
由于期間核查是根據(jù)規(guī)定程序的日程而對設(shè)備開展的連續(xù)性核查,技術(shù)要求較高,工作量較大,其運(yùn)行成本也是較高的,因此并無必要對所有計量標(biāo)準(zhǔn)的所有參數(shù)均實施期間核查,而應(yīng)按照適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、風(fēng)險性、成本統(tǒng)籌考慮的原則,根據(jù)具體情況決定期間核查的控制程序。通常對以下設(shè)備開展期間核查工作:(1)新建立的計量標(biāo)準(zhǔn)和首次使用的計量設(shè)備;(2)漂移大、計量性能的穩(wěn)定性較差的計量設(shè)備;(3)準(zhǔn)確度要求高、使用較頻繁的計量設(shè)備;(4)經(jīng)常攜帶到現(xiàn)場進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)的計量設(shè)備;(5)使用過程中易受損、數(shù)據(jù)易變或?qū)?shù)據(jù)存疑的計量設(shè)備;(6)脫離了實驗室的直接控制,如維修后、外借返回后重新投入使用前的計量設(shè)備;(7)檢定或校準(zhǔn)周期較長的計量設(shè)備;(8)使用壽命臨近到期的計量設(shè)備;(9)使用或儲存環(huán)境嚴(yán)酷或使用和儲存環(huán)境發(fā)生了劇烈變化的計量設(shè)備;(10)測量結(jié)果具有重要價值或重大影響的計量設(shè)備。
同樣,實驗室也不需要對核查對象的所有功能和全部測量范圍、參數(shù)進(jìn)行核查,而應(yīng)針對所用設(shè)備選取穩(wěn)定性不佳的某些參數(shù)、范圍或測點[3]。具體參數(shù)和量程的選擇可以參考3個方面:(1)使用最頻繁的參數(shù)和量程;(2)分析歷年的校準(zhǔn)證書或檢定證書,選擇示值變動性最大的參數(shù)和測量范圍;(3)新購設(shè)備的基本參數(shù)和基本量程。
核查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該選用穩(wěn)定性好、靈敏度高且具有足夠分辨力的計量設(shè)備,核查標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵在于其穩(wěn)定性。期間核查的依據(jù)應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性、實用性、可行性等方面綜合考慮,依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范中的規(guī)定,或參照儀器技術(shù)說明書中制造商提供的方法進(jìn)行核查。
若實驗室自身擁有儀器的不確定度小于被核查儀器不確定度的1/3,即可用前者對后者進(jìn)行核查。核查方法和判定原則可選用En值核查法。
比對核查分為多臺比對和2臺比對核查。
3.2.1多臺比對核查
實驗室擁有準(zhǔn)確度相同的多臺(套)儀器,可采用多臺比對核查。首先用被核查的儀器對被測對象進(jìn)行測量,得到測量值yi及其不確定度U,然后用其他幾臺同準(zhǔn)確度的同類計量標(biāo)準(zhǔn)或者儀器分別對該被測對象進(jìn)行測量,得到測量結(jié)果 y1,y2,y3……yn,它們的測量不確定度均為U。計算y1,y2,y3……yn的平均值。
若式(1)成立,則核查通過。
3.2.2 2臺比對核查
2臺比對核查建議采用比核查對象準(zhǔn)確度等級高的計量標(biāo)準(zhǔn)或者測量儀器與核查對象進(jìn)行比對,用這2臺計量標(biāo)準(zhǔn)或者儀器分別對同一臺核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。
若式(2)成立,則核查通過。使用2臺比對核查法應(yīng)選擇Uref≤ Ulab/3,此時式(2)可以忽略Uref的影響,變?yōu)椤躑lab。
如果實驗室擁有一個足夠穩(wěn)定的被測對象 (例如砝碼、量塊或性能穩(wěn)定的專用于核查的測量儀器等)作為核查標(biāo)準(zhǔn),被核查儀器經(jīng)校準(zhǔn)或者檢定返回實驗室后,立即測量該核查標(biāo)準(zhǔn)的某一參數(shù),得到結(jié)果r0及其不確定度U0,核查時,再次對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量,得到結(jié)果r1及其不確定度U1,則期間核查判定依據(jù)比率值En為:
當(dāng)En<0.7,為測量結(jié)果滿意,被核查的計量標(biāo)準(zhǔn)或測量儀器的校準(zhǔn)/檢定狀態(tài)得到維持;當(dāng)En>1,為測量結(jié)果不滿意,必須查找原因并迅速采取糾正措施;當(dāng)0.7<En≤1,為測量結(jié)果接近臨界,基本滿意,必須查找原因并采取適當(dāng)預(yù)防措施。
類似進(jìn)行第2,3,4……,n次核查時,分別得到En值,再根據(jù)以上評定標(biāo)準(zhǔn)評判。
當(dāng)實驗室對測量不確定度缺乏評定信息,而用于該測量的標(biāo)準(zhǔn)方法提供了可靠的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差Sr和復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差SR時,可采用臨屆值(CD值)評定法。重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差Sr是在重復(fù)性條件下,即相同的測量程序、觀測者、在相同的條件下、使用相同的測量儀器,在短時間內(nèi)重復(fù)測量同一被測量所得結(jié)果的實驗室標(biāo)準(zhǔn)差。復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差SR是在復(fù)現(xiàn)性條件下,即改變測量原理、測量方法、觀測者、測量儀器、參考測量標(biāo)準(zhǔn)、測量地點、使用條件或者測量時間中的一個或者幾個條件,觀測同一被測量所得結(jié)果的實驗室標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)ISO 5725-6測量方法和測量結(jié)果的精確性,計算CD值:
在En值及CD值均不可獲得時,可以根據(jù)相應(yīng)規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或者儀器設(shè)備說明書上規(guī)定的測量結(jié)果的允差Δ,如果實驗室的測量結(jié)果為Xlab,被測對象的參考值為Xref(由最近一次溯源的檢定或者校準(zhǔn)結(jié)果獲得),當(dāng)|Xlab-Xref|≤Δ,則核查通過。
當(dāng)被測對象為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時,參考值Xref采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書上值的時候,此方法也可稱為“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法”。用于期間核查的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)能溯源至SI,并且是在有效期內(nèi)的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),也可以用定值的標(biāo)準(zhǔn)溶液對儀器,如pH酸度計、離子計、電導(dǎo)率儀等進(jìn)行核查[4]。
統(tǒng)計核查是使用穩(wěn)定性好的核查標(biāo)準(zhǔn)定期對核查對象進(jìn)行重復(fù)測量,或者用核查對象對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重復(fù)測量,用統(tǒng)計方法針對計量儀器示值的變化繪制控制圖,此后,核查值落在控制限內(nèi),則核查通過。運(yùn)用統(tǒng)計核查要求核查標(biāo)準(zhǔn)的測量范圍接近核查對象,并具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。如果核查標(biāo)準(zhǔn)是一臺儀器,還應(yīng)具有足夠的分辨力??刂茍D能判斷并提供測量過程中是否存在異常因素的信息,對于準(zhǔn)確度較高且重要的計量標(biāo)準(zhǔn),盡可能采用控制圖對其測量過程進(jìn)行連續(xù)和長期的統(tǒng)計控制[5]。
對于實驗室已建立的計量標(biāo)準(zhǔn)可以采用重復(fù)性和穩(wěn)定性核查法。
3.7.1重復(fù)性核查
在重復(fù)性條件下,用被核查的計量標(biāo)準(zhǔn)對核查標(biāo)準(zhǔn)的某測點進(jìn)行n次(n≥6)獨立測量,得到測量結(jié)果 yi(i=1,2,……,n),其重復(fù)性 S(yi)為:
根據(jù)JJF 1033—2008《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》,對已建立計量標(biāo)準(zhǔn)每年至少進(jìn)行一次重復(fù)性試驗,若測得的結(jié)果滿足檢定或者校準(zhǔn)的測量不確定度要求,則該計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性核查通過。
3.7.2 穩(wěn)定性核查
用被核查的計量標(biāo)準(zhǔn)對被測對象某參量的某測點進(jìn)行n次(n≥6)重復(fù)測量,每隔一段時間(≥1個月)再次測量,共測量m組(m≥4)。則組間實驗室標(biāo)準(zhǔn)差為:
依據(jù)JJF 1033—2008《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》,若計量標(biāo)準(zhǔn)在使用中采用標(biāo)稱值或者示值,如果其穩(wěn)定性小于計量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差的絕對值;或者若計量標(biāo)準(zhǔn)需要加修正值使用時,如果其穩(wěn)定性小于修正值的擴(kuò)展不確定度,則該計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性核查通過。
綜上所述,不同的核查方法耗費的成本不一,實驗室應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的方法。例如,如果實驗室自身條件滿足的話,采用自校準(zhǔn)法比較方便;如果穩(wěn)定的核查標(biāo)準(zhǔn)容易獲得,可以采用核查標(biāo)準(zhǔn)法或者多臺功能相同、準(zhǔn)確度一致的儀器時,可以采用多臺比對法;如果實驗室內(nèi)部無法滿足上述條件,也可以采用實驗室間的對比來進(jìn)行核查。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)核查結(jié)果不滿足要求,或者將要超出預(yù)期使用要求時,要立刻停止使用,再采取適當(dāng)?shù)募m正措施,對前次滿足要求的核查后開展的檢定或者校準(zhǔn)工作進(jìn)行追溯,分析數(shù)據(jù),評估由于使用該儀器對測量結(jié)果造成的影響,必要時要追回已經(jīng)發(fā)出的檢定或者校準(zhǔn)證書。
期間核查是實驗室保證計量設(shè)備檢定/校準(zhǔn)狀態(tài)可靠、保證測量結(jié)果質(zhì)量的重要手段。對影響檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的重要設(shè)備進(jìn)行期間核查,保持期間核查的統(tǒng)計結(jié)果,有效統(tǒng)計數(shù)據(jù)越多,對核查設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量情況的認(rèn)識就更準(zhǔn)確,更易于對其運(yùn)行的趨勢做出正確判斷。期間核查的方法不一,被核查對象不同,采用的方法也不同,實際工作中,應(yīng)具體問題具體分析,從適宜性和經(jīng)濟(jì)型出發(fā),有效保證測量結(jié)果的可靠。
[1]JJF 1069—2007,法定計量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范[S].
[2]GB/T 27025—2008,檢驗和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求[S].
[3]施昌彥,虞惠霞.測量儀器和計量標(biāo)準(zhǔn)的期間核查[J].中國計量雜志, 2008(9):40-42.
[4]黃耀文.JJF 1069—2007《法定計量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范》實施指南[M].北京:中國計量出版社,2007.
[5]JJF 1033—2008,計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范[S].