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        檢驗(yàn)檢測儀器設(shè)備期間核查方法的研究

        2022-08-26 03:03:46余秋月
        關(guān)鍵詞:測量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備

        鄭 爽, 余秋月

        (廣東省珠海市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測所, 廣東 珠海 519000)

        0 引言

        期間核查,在CNAS-GL042《測量設(shè)備期間核查的方法指南》 中定義為:“設(shè)備在使用過程中或相鄰兩次校準(zhǔn)之間, 按照規(guī)定程序驗(yàn)證其功能或計(jì)量特性能否持續(xù)滿足方法要求或規(guī)定而進(jìn)行的操作。 ”

        檢驗(yàn)檢測儀器設(shè)備廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、醫(yī)療、工程等各個(gè)領(lǐng)域,儀器設(shè)備的計(jì)量特性、運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到檢驗(yàn)檢測工作能否順利進(jìn)行。 儀器設(shè)備一般通過定期的檢定或校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)量值溯源,確保計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。期間核查是在兩次檢定或校準(zhǔn)之間, 在實(shí)際工作的環(huán)境條件下,利用穩(wěn)定的核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定期或不定期的測量,考察測量數(shù)據(jù)的變化情況, 以確認(rèn)其校準(zhǔn)狀態(tài)是否繼續(xù)可信。期間核查不能代替檢定或校準(zhǔn),但可以為制定合理的校準(zhǔn)間隔提供依據(jù)和參考。

        1 期間核查對象的確定

        期間核查適用于所有設(shè)備, 但不是所有設(shè)備均需要進(jìn)行期間核查。實(shí)驗(yàn)室使用頻率高、易損壞、穩(wěn)定性差、校準(zhǔn)周期較長的設(shè)備;脫離管理和控制的設(shè)備,如經(jīng)常攜帶到現(xiàn)場或脫離機(jī)構(gòu)管理控制的設(shè)備; 使用壽命臨近到期的設(shè)備;使用或存儲環(huán)境(如溫度、濕度、電磁干擾、輻射、噪聲)發(fā)生變化的設(shè)備;主要和重要設(shè)備(計(jì)量基準(zhǔn)、參考標(biāo)準(zhǔn)、傳遞標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)等)都應(yīng)納入期間核查對象。

        對于性能穩(wěn)定的實(shí)物量器具,如量塊、砝碼、標(biāo)準(zhǔn)電阻、玻璃量具等可不做核查,或者具有自校準(zhǔn)功能,每次開機(jī)就進(jìn)行“自校準(zhǔn)”的儀器設(shè)備,也不需要進(jìn)行期間核查。

        2 儀器設(shè)備常用的期間核查方法及判定原則

        開展儀器設(shè)備期間核查的方法多種多樣, 基本上以等精度核查的方式,期間核查一般采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證、重復(fù)測量、設(shè)備比對等方法進(jìn)行。 下面介紹幾種常用的核查方法。

        2.1 傳遞比較法

        用被核查的儀器設(shè)備測量一穩(wěn)定的被測對象,其可以是工作標(biāo)準(zhǔn)或其他核查標(biāo)準(zhǔn)。然后將該被測對象送到具有更高一級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的部門進(jìn)行測量。若被核查的儀器設(shè)備和高一級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量時(shí)的擴(kuò)展不確定度分別為U 和U0(k=2),它們的測量結(jié)果分別為y 和y0,則應(yīng)滿足:

        當(dāng)具備高一級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或儀器設(shè)備時(shí), 可用其對被核查的儀器設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行檢查。 當(dāng)結(jié)果表明被核查的相關(guān)特性符合其技術(shù)指標(biāo)時(shí),可認(rèn)為核查通過。

        2.2 En 值判定法

        被核查設(shè)備經(jīng)校準(zhǔn)返回機(jī)構(gòu)后, 立即用核查標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行核查,得到核查結(jié)果x0及測量不確定度U0。經(jīng)過一段時(shí)間后,用同樣的方法和在相同條件下再次進(jìn)行核查,得到核查結(jié)果x1和測量不確定度U1。

        2.3 儀器設(shè)備比對法

        若一些設(shè)備沒有檢定規(guī)程或無法獲取更高一級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或合適的核查標(biāo)準(zhǔn)時(shí), 可采用比對方法對兩臺及以上設(shè)備進(jìn)行核查。

        多臺設(shè)備比對:用三臺以上準(zhǔn)確度相當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備,在短時(shí)間內(nèi)和相同的條件(包括操作人員、環(huán)境條件、操作步驟等)下,對同一穩(wěn)定的被測對象進(jìn)行測量。 被核查設(shè)備對選定的被測對象重復(fù)測量n 次得到算術(shù)平均值y1及測量不確定度U1, 再用其它設(shè)備分別對被測對象獨(dú)立重復(fù)測量n 次,得到對應(yīng)的算術(shù)平均值y2,y3,…,yk,k 為儀器設(shè)備臺數(shù)。 取這些測量結(jié)果的平均值y 作為參考值。

        2.4 核查標(biāo)準(zhǔn)法

        當(dāng)使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或性能穩(wěn)定性好、 已知校準(zhǔn)值的設(shè)備或物質(zhì)作為核查標(biāo)準(zhǔn)(已知X 的擴(kuò)展不確定度U95≤1/3△), 由檢定/校準(zhǔn)證書查得核查標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)實(shí)際值X和儀器設(shè)備的擴(kuò)展不確定度U, 由檢定規(guī)程中查找被核查設(shè)備的最大允許誤差絕對值△。

        被核查對象經(jīng)校準(zhǔn)后,在規(guī)定的條件下,被核查對象測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),進(jìn)行n(n≥10)次獨(dú)立重復(fù)測量,計(jì)算出其算術(shù)平均值x。確定期間核查是否滿足要求的判別依據(jù)為:

        2.5 臨界值(CD 值)評定法

        若有配置參考值為μ0的核查標(biāo)準(zhǔn),被核查對象對核查標(biāo)準(zhǔn)測量的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差σr, 復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差為σR,則可采用該評定法。 在重復(fù)測量條件下,n 次測量結(jié)果的算術(shù)平均值為y,在95%包含概率下,|y-μ0|的判別依據(jù)見示:

        若|y-μ0|≤CD0.95,則核查通過;若|y-μ0|>CD0.95,則核查不通過。

        2.6 穩(wěn)定性核查法

        對一些精密、較昂貴或龐大的儀器設(shè)備,短期內(nèi)無法獲得數(shù)臺相同等級的儀器設(shè)備或有證的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí),可選一穩(wěn)定的被測對象(樣品),每隔一段時(shí)間,用該儀器設(shè)備對樣品的特性進(jìn)行一組n 次測量, 取其算術(shù)平均值y作為該組的測量結(jié)果,共測量m 組,取m 組的測量結(jié)果的最大值ymax和最小值ymin之差, 作為該儀器設(shè)備在該時(shí)間段的穩(wěn)定性,若核查點(diǎn)是上次校準(zhǔn)的點(diǎn),上次校準(zhǔn)結(jié)果y校準(zhǔn)也可作為穩(wěn)定性核查數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

        由檢定/校準(zhǔn)證書查得儀器設(shè)備的擴(kuò)展不確定度U(k=2), 由檢定規(guī)程中查得其最大允許誤差的絕對值△。則應(yīng)滿足:ymax-ymin<U 或ymax-ymin<△。

        2.7 重復(fù)性核查法

        在重復(fù)性測量條件下,使用穩(wěn)定性能好的被測對象,用被核查對象對被測對象進(jìn)行n(n≥10)次獨(dú)立重復(fù)測量,得到的結(jié)果為xi(i=1,2,…,n),計(jì)算出其算術(shù)平均值x。 其重復(fù)性用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(xi)表示:

        判別依據(jù): 當(dāng)檢測或檢定方法對測量重復(fù)性有規(guī)定時(shí),按規(guī)定進(jìn)行判定;當(dāng)檢測或檢定方法對測量重復(fù)性無規(guī)定時(shí),可將重復(fù)性核查結(jié)果應(yīng)用于不確定度評定,定期進(jìn)行復(fù)核。

        3 期間核查結(jié)果的處理

        當(dāng)En或H≤1 時(shí),核查結(jié)果滿足要求,被核查設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)得到保持,該測量設(shè)備可繼續(xù)使用;當(dāng)En或H>1時(shí),核查結(jié)果不滿足要求,表明被核查設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)沒有得到保持,實(shí)驗(yàn)室應(yīng)立即停止使用該儀器設(shè)備,查找問題、分析原因必要時(shí)。并及時(shí)送檢定/校準(zhǔn);0.7<En或H<1時(shí),表明被核查儀器儀表校準(zhǔn)狀態(tài)接近臨界,應(yīng)查找原因并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施(包括增加核查次數(shù))。

        4 期間核查方法的相關(guān)案例

        4.1 案例一

        時(shí)間檢定儀,采用En值判定法進(jìn)行核查

        (1)被核查對象。時(shí)間檢定儀。檢測對象:石英電子秒表。

        (2)核查的環(huán)境要求。 溫度:(20±5)℃,檢定期間溫度變化范圍不超過±2℃。 相對濕度:≤80%。 周圍無影響正常檢定的電磁干擾和機(jī)械振動。

        (3)核查頻次。 在時(shí)間檢定儀檢定/校準(zhǔn)證書有效期內(nèi),每隔6 個(gè)月做一次期間核查。

        (5)核查結(jié)果評定。當(dāng)En≤1 時(shí),核查結(jié)果滿足要求;當(dāng)En>1 時(shí),核查結(jié)果不滿足要求。 時(shí)間檢定儀核查記錄如下。

        4.2 案例二

        示波器校準(zhǔn)儀,采用穩(wěn)定性核查法進(jìn)行核查:

        (1)被核查對象:示波器校準(zhǔn)儀;核查標(biāo)準(zhǔn):數(shù)字多用表。

        (2)核查的環(huán)境要求。溫度:(20±2)℃;相對濕度:≤75%。

        (3)核查頻次。 在示波器檢定/校準(zhǔn)證書有效期內(nèi),每隔6 個(gè)月做一次期間核查。

        (4)核查方法。①將示波器校準(zhǔn)儀和數(shù)字多用表放置在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室中,將示波器校準(zhǔn)儀的方波輸出連接到數(shù)字多用表的交流電壓測量端, 連接電源后預(yù)熱時(shí)間不少于1h;②使示波器校準(zhǔn)儀輸出方波電壓1V(f=1kHz),讀取數(shù)字多用表的測量值,獨(dú)立重復(fù)測量3 次,計(jì)算其算術(shù)平均值X, 獨(dú)立做3 組同樣步驟的測量。 上次示波器1V 校準(zhǔn)結(jié)果X校準(zhǔn)也作為穩(wěn)定性核查數(shù)據(jù); ③上次校準(zhǔn)后被核查對象的穩(wěn)定性S 為:S=Xmax-Xmin。

        (5)核查結(jié)果評定。由檢定規(guī)程中查得其最大允許誤差的絕對值△。 若S<△, 則期間核查結(jié)果滿足要求;若S≥△,則期間核查結(jié)果不滿足要求。 示波器校準(zhǔn)儀期間核查記錄如下:

        結(jié)果分析: 被核查對象的穩(wěn)定性S 為:S=Xmax-Xmin=1.000143-1.000064=79μV, 查得交流電壓1V 的最大允許誤差的絕對值=0.0011V,所以,S<△,則期間核查結(jié)果滿足要求。

        5 結(jié)論

        期間核查作為監(jiān)測測量設(shè)備性能狀態(tài)的一種有效手段,通過定期的核查,對保障儀器測量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性十分重要, 很多儀器設(shè)備單憑周期的檢定或校準(zhǔn)是無法確保其穩(wěn)定性, 通過定期的核查發(fā)現(xiàn)計(jì)量特性的變化,能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題,采取有效的措施進(jìn)行糾正,使設(shè)備儀器能夠長期保持在受控狀態(tài)。 本文歸納了一些常見的、容易實(shí)施的期間核查方法,希望可以為其他檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)日常的設(shè)備期間核查提供參考。

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