張賢，李鑫武

(中航工業(yè)北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所，北京 100095)

0 引言

為保持測量標(biāo)準(zhǔn)和校準(zhǔn)、檢測設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)的可信度，按照實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則的要求，應(yīng)對測量儀器示值在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)是否保持其最大允許誤差或擴(kuò)展不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行核查，我們實(shí)驗(yàn)室依據(jù)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核的要求對氣體活塞式壓力標(biāo)準(zhǔn)器實(shí)施定期期間核查，本文就針對在核查過程中根據(jù)所選擇的核查程序和核查標(biāo)準(zhǔn)取得的核查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制了分析用核查控制圖，確定了氣體活塞式壓力計(jì)核查控制圖的中心線CL、控制上限UCL和控制下限LCL，根據(jù)異常判斷準(zhǔn)則，核實(shí)了本裝置在測量過程中一直處于穩(wěn)定受控狀態(tài)。

1 前期準(zhǔn)備

1.1 測量標(biāo)準(zhǔn)核查方法

根據(jù)GJB 2749A－2009《軍事計(jì)量測量標(biāo)準(zhǔn)建立與保持通用要求》，對測量標(biāo)準(zhǔn)的核查共有6種方法，對準(zhǔn)確度較高并且重要的參考標(biāo)準(zhǔn)的核查一般推薦采用核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)控制，由于氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置是壓力實(shí)驗(yàn)室0.005級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，核查方法采用對固定的核查標(biāo)準(zhǔn) (數(shù)字壓力計(jì))進(jìn)行連續(xù)的定期觀測，由定期觀測結(jié)果計(jì)算得到統(tǒng)計(jì)控制量繪制統(tǒng)計(jì)控制圖，對測量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量過程進(jìn)行連續(xù)和長期的統(tǒng)計(jì)控制。

表1 預(yù)備數(shù)據(jù)的取得條件

1.2 核查標(biāo)準(zhǔn)的選擇

依據(jù)本專業(yè)的具體情況，選擇和氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置相應(yīng)測量范圍的數(shù)字壓力計(jì)作為核查標(biāo)準(zhǔn)，該核查標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過性能試驗(yàn)，其穩(wěn)定性、重復(fù)性滿足要求，且有足夠高的分辨力，其主要技術(shù)指標(biāo)水平接近被核查測量標(biāo)準(zhǔn);該核查標(biāo)準(zhǔn)被選定后一直作為保留樣品，沒有隨意變更過，有利于對期間核查結(jié)果的分析處理。

1.3 核查間隔的確定

由于氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置本身具備長期穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，又是實(shí)驗(yàn)室0.005級(jí)工作基準(zhǔn)裝置，使用頻度偏少，壓力量值變化的風(fēng)險(xiǎn)很小，所以我們選擇該臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行期間核查的間隔為1年，如果核查圖的變化趨勢發(fā)生異常，隨時(shí)縮短核查間隔。

1.4 預(yù)備數(shù)據(jù)的取得

預(yù)備數(shù)據(jù)是用來建立分析用控制圖的基本取樣數(shù)據(jù)，目的是用來判斷已有的測量過程或測量階段是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。根據(jù)要求，建立控制用控制圖要求獨(dú)立測量組數(shù)大于20組，如數(shù)量不足，可以在完成6組以上測量后建立初步分析用控制圖。從2006年以來，每年采用在重復(fù)性條件下，由0.005級(jí)氣體活塞式壓力計(jì)對固定的核查標(biāo)準(zhǔn)在200 kPa點(diǎn)做10次獨(dú)立重復(fù)測量，從2006年到2013年共得到8組數(shù)據(jù)，見表1、表2。

表2 2006年到2013年的8組預(yù)備數(shù)據(jù)

2 建立控制圖

2.1 控制圖的分類

在測量過程控制中常用的控制圖有平均值控制圖、中位值控制圖、標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖和極差控制圖。由于平均值控制圖和中位值控制圖主要用于判斷測量過程中是否受到不受控的系統(tǒng)效應(yīng)的影響，標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖和極差控制圖主要用于判斷測量過程是否受到不受控的隨機(jī)效應(yīng)的影響，而平均值控制圖和標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖比中位值控制圖和極差控制圖具有更高的檢出率，所以我們選擇平均值控制圖和標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖聯(lián)合使用，分別用來控制氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置測量過程中的系統(tǒng)效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)。

2.2 設(shè)計(jì)原理

根據(jù)《JJF1033－2008〈計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范〉實(shí)施指南》中第三篇測量過程的統(tǒng)計(jì)控制圖設(shè)計(jì)原理，當(dāng)采用平均值－標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖 (－s圖)對測量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行核查時(shí)，應(yīng)根據(jù)獲得的統(tǒng)計(jì)測量數(shù)據(jù)計(jì)算:每個(gè)子組的平均值，每個(gè)子組的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s，各子組間的平均值和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。

其中，A3，B3，B4值查 《JJF 1033－2008〈計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范〉實(shí)施指南》中控制圖中控制限系數(shù)表。

2.4 繪制核查結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

如圖1、圖2所示，控制圖中分為6個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)的寬度均相當(dāng)于采用統(tǒng)計(jì)控制量的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，6個(gè)區(qū)自上而下分別標(biāo)記為a，b，c，c，b，a，測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)a區(qū)之外，表示測量過程出現(xiàn)異常;測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)a區(qū)內(nèi)的概率僅為4.28%，此時(shí)應(yīng)引起警戒，縮短核查間隔，密切關(guān)注后續(xù)變化;測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)b區(qū)內(nèi)的概率為27.18%;測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)c區(qū)內(nèi)的概率為68.27%。

圖1 氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置平均值控制圖

圖2 氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖

3 核查結(jié)果異常的判定

3.1 判定原則

控制圖異常分析的主要表現(xiàn)分為測量點(diǎn)超出控制界限和測量點(diǎn)的分布不隨機(jī)兩類。由于目前核查數(shù)據(jù)只有8組，建立的是初步分析用控制圖，對于氣體活塞式壓力計(jì)平均值－標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖異常的判斷，參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8258:1991和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4091－2001總結(jié)的8種判斷依據(jù)并做了嚴(yán)格修改，異常情況的具體表現(xiàn)為:測量點(diǎn)出現(xiàn)在a區(qū)外;連續(xù)6個(gè)測量點(diǎn)出現(xiàn)單調(diào)遞增或遞減的趨勢;連續(xù)3個(gè)測量點(diǎn)中有兩點(diǎn)出現(xiàn)在中心線同一側(cè)a區(qū)中;連續(xù)5個(gè)測量點(diǎn)中有4點(diǎn)出現(xiàn)在中心線同一側(cè)的b區(qū)或a區(qū)中;連續(xù)8個(gè)測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)并且全部不在c區(qū)內(nèi);連續(xù)8個(gè)測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線的同一側(cè);連續(xù)8個(gè)測量點(diǎn)出現(xiàn)上下交替排列;連續(xù)8個(gè)測量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)的c區(qū)中。

3.2 結(jié)果判定

由氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置平均值－標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖可以看出，兩幅統(tǒng)計(jì)核查控制圖中都沒有出現(xiàn)任何異常情況，核查數(shù)據(jù)證明該裝置的測量結(jié)果始終受控，校準(zhǔn)狀態(tài)在有效期內(nèi)正?？尚?。

4 結(jié)束語

通過由歷年的期間核查數(shù)據(jù)建立的分析控制圖，可以方便對0.005級(jí)氣體活塞式壓力計(jì)基準(zhǔn)裝置的測量過程進(jìn)行異常判斷，立即尋找產(chǎn)生異常的原因并加以消除，使其測量過程長期處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，保證壓力量值的傳遞準(zhǔn)確可靠。

[1]中國人民解放軍總裝備部技術(shù)基礎(chǔ)管理中心.GJB 2749A－2009軍事計(jì)量測量標(biāo)準(zhǔn)建立與保持通用要求[S].2009.

[2]全國計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量檢定人員考核委員會(huì).JJF 1033－2008《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》實(shí)施指南[M].北京:中國計(jì)量出版社，2008.