付 濤

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 公路工程儀器設(shè)備計(jì)量溯源管理的現(xiàn)狀和存在的誤區(qū)

為規(guī)范和指導(dǎo)公路工程儀器設(shè)備計(jì)量管理，提高儀器設(shè)備量值溯源工作的有效性和準(zhǔn)確性，交通運(yùn)輸部先后于2011年、2013年發(fā)布了《公路工程試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備校準(zhǔn)指南》和《公路工程試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備檢定/校準(zhǔn)指導(dǎo)手冊(cè)》，并于2019年發(fā)布了《公路工程試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備服務(wù)手冊(cè)》，將公路工程試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備按通用、專(zhuān)用和工具類(lèi)三類(lèi)方式進(jìn)行溯源，并列出了每種儀器設(shè)備的溯源依據(jù)和參數(shù)，規(guī)范了儀器設(shè)備的計(jì)量管理。但由于專(zhuān)用儀器設(shè)備比重較大且種類(lèi)繁多，檢驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)涉及諸多領(lǐng)域的計(jì)量專(zhuān)業(yè)知識(shí)缺乏，導(dǎo)致許多檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在儀器設(shè)備的有效溯源方面存在一些誤區(qū)，首先是將計(jì)量確認(rèn)與計(jì)量確認(rèn)的驗(yàn)證混為一談，其次是計(jì)量驗(yàn)證流于形式，沒(méi)有認(rèn)真導(dǎo)出計(jì)量要求，亦即很難做到是否滿(mǎn)足儀器設(shè)備使用預(yù)期用途。儀器設(shè)備性能參數(shù)的有效溯源是保證試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可靠性的基礎(chǔ)，因此正視計(jì)量確認(rèn)的重要性，規(guī)范地開(kāi)展計(jì)量驗(yàn)證，是確保設(shè)備量值溯源有效性和準(zhǔn)確性的根本保證。

2 計(jì)量確認(rèn)的理念

2.1 計(jì)量確認(rèn)的概念

在GB/T 19022—2003/ISO 10012∶2003《測(cè)量管理體系測(cè)量過(guò)程和測(cè)量設(shè)備的要求》中，“計(jì)量確認(rèn)”的定義：為確保測(cè)量設(shè)備符合預(yù)期使用要求所需的一組操作。該定義包含兩方面的內(nèi)涵，一是計(jì)量確認(rèn)包括校準(zhǔn)和驗(yàn)證以及再校準(zhǔn)、再驗(yàn)證以及所要求的封印和標(biāo)簽等；二是完整的計(jì)量確認(rèn)過(guò)程是設(shè)備經(jīng)計(jì)量符合預(yù)期要求并形成有效文件[1]。從這個(gè)概念和內(nèi)涵可以看出計(jì)量確認(rèn)過(guò)程包括兩個(gè)輸入項(xiàng)和一個(gè)輸出項(xiàng)，如圖1所示。輸入1 是從預(yù)期使用要求導(dǎo)出的計(jì)量要求；輸入2是指儀器設(shè)備性能參數(shù)中可區(qū)分且影響測(cè)量結(jié)果的計(jì)量特性，如準(zhǔn)確度、重復(fù)性、穩(wěn)定性、漂移等。輸出是經(jīng)過(guò)計(jì)量驗(yàn)證得出合格與否的計(jì)量確認(rèn)結(jié)論。

圖1 計(jì)量確認(rèn)過(guò)程

2.2 計(jì)量要求的導(dǎo)出

計(jì)量要求的導(dǎo)出是計(jì)量確認(rèn)工作的重中之重[2]。檢驗(yàn)檢測(cè)試驗(yàn)室應(yīng)首先依據(jù)合同（委托書(shū)）、產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)規(guī)程、設(shè)計(jì)文件、儀器說(shuō)明書(shū)等,確認(rèn)法律法規(guī)規(guī)定的以及客戶(hù)要求的性能參數(shù)，將這些參數(shù)列為計(jì)量參數(shù)，再將這些計(jì)量參數(shù)轉(zhuǎn)化為對(duì)測(cè)量?jī)x器設(shè)備的要求，包括測(cè)量范圍、最大允許誤差、分辨力、穩(wěn)定性等[3]。不同的測(cè)量過(guò)程對(duì)儀器設(shè)備的使用要求是不同的，例如土工布和鋼材拉伸用的試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度等級(jí)要求是不同的（土工布拉伸要求2級(jí)或2級(jí)以上；鋼筋拉伸要求準(zhǔn)確度應(yīng)為1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)）；水泥膠砂流動(dòng)度和堿集料反應(yīng)砂漿流動(dòng)度的跳桌頻率要求是不同的（水泥膠砂流動(dòng)度為1次/s，集料堿活性檢驗(yàn)為10次/6 s）。因此，通過(guò)測(cè)量過(guò)程輸出儀器設(shè)備的計(jì)量要求應(yīng)遵循以下原則：

①儀器設(shè)備的標(biāo)稱(chēng)范圍是測(cè)量過(guò)程示值范圍的1.5～2倍；

②最大允許誤差一般取測(cè)量過(guò)程最大允許誤差的1/3～1/10；

③儀器設(shè)備的分辨力、穩(wěn)定性等參數(shù)可根據(jù)工藝、圖紙等要求確定。

3 儀器設(shè)備的計(jì)量特性

公路工程儀器設(shè)備的量值溯源的方式有檢定、校準(zhǔn)（包括內(nèi)部校準(zhǔn)）、測(cè)試和比對(duì)等4種。嚴(yán)格來(lái)講，測(cè)試和比對(duì)不具有溯源性，本文主要介紹檢定和校準(zhǔn)2種溯源方式。那么公路工程中的儀器設(shè)備哪些必須檢定，哪些可以校準(zhǔn)呢？國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局2020年第42號(hào)文件《市場(chǎng)監(jiān)管總局關(guān)于調(diào)整實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具目錄的公告》規(guī)定，列入調(diào)整后的《實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具目錄》且監(jiān)管方式為“強(qiáng)制檢定”和“型式批準(zhǔn)、強(qiáng)制檢定”的工作計(jì)量器具，使用過(guò)程應(yīng)按周期接受強(qiáng)制檢定，其他計(jì)量器具不再實(shí)行強(qiáng)制檢定，使用者可自行選擇校準(zhǔn)、測(cè)試、比對(duì)等方式，保證量值準(zhǔn)確[4]。

3.1 檢定

檢定是依據(jù)檢定規(guī)程，查明和確認(rèn)測(cè)量?jī)x器符合法定要求的活動(dòng)，包括檢查、加標(biāo)記和或出具檢定證書(shū)。檢定具有法制性，必須按照檢定規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行，所有項(xiàng)目需逐一進(jìn)行檢定，不能做刪減。檢定的對(duì)象是《中華人民共和國(guó)依法管理的計(jì)量器具目錄》中的計(jì)量器具，檢定的分類(lèi)具體如圖2所示。

圖2 檢定的分類(lèi)

3.2 校準(zhǔn)

校準(zhǔn)是指利用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值與相應(yīng)示值之間的關(guān)系確定示值與測(cè)量結(jié)果的關(guān)系的活動(dòng)[5]。校準(zhǔn)結(jié)果可以由校準(zhǔn)值、修正值、校準(zhǔn)圖、校準(zhǔn)曲線、修正曲線等多種形式表示。校準(zhǔn)還必須給出校準(zhǔn)值或修正值的不確定度，校準(zhǔn)證書(shū)不給合格與否的結(jié)論。

校準(zhǔn)屬機(jī)構(gòu)自愿的溯源行為，大多數(shù)儀器設(shè)備需要校準(zhǔn)來(lái)溯源，但并非試驗(yàn)室的每臺(tái)設(shè)備都需要校準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)的設(shè)備有：一是設(shè)備數(shù)據(jù)用于得出校準(zhǔn)結(jié)果的，即對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生直接影響的測(cè)量?jī)x器；二是對(duì)測(cè)量不確定度有重要影響的測(cè)量?jī)x器，如某些高穩(wěn)電源；三是用于測(cè)量環(huán)境條件的設(shè)備等對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性或有效性有顯著影響的輔助測(cè)量?jī)x器。儀器設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)，依據(jù)使用場(chǎng)合實(shí)際需要，儀器設(shè)備可選擇檢驗(yàn)必要的全部、或部分計(jì)量參數(shù)以及需要的量值點(diǎn)[6]。

校準(zhǔn)可分為外部校準(zhǔn)和內(nèi)部校準(zhǔn)，外部校準(zhǔn)可委托具有資質(zhì)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，通常是通過(guò)中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室或法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)，主要針對(duì)Ⅱ類(lèi)公路工程專(zhuān)用試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備。如果檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)要開(kāi)展內(nèi)部校準(zhǔn)，例如標(biāo)準(zhǔn)篩、試模等的校準(zhǔn)，首先其最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)必須由有關(guān)計(jì)量行政部門(mén)考核合格（目前，北上廣6城市開(kāi)始試點(diǎn)，企業(yè)內(nèi)部使用的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，由企業(yè)自主管理，不需要計(jì)量行政部門(mén)考核發(fā)證，不再實(shí)行強(qiáng)制檢定）；其次在人員、環(huán)境和設(shè)施、方法等滿(mǎn)足要求的條件下，在本檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部開(kāi)展非強(qiáng)制檢定或校準(zhǔn)。為便于理解檢定與校準(zhǔn)的概念，現(xiàn)將2種溯源方式做一比較，見(jiàn)表1。

表1 檢定和校準(zhǔn)的區(qū)別

3.3 計(jì)量驗(yàn)證

計(jì)量驗(yàn)證就是將儀器設(shè)備的計(jì)量特性與計(jì)量要求做比較，輸出驗(yàn)證合格、不能驗(yàn)證或不符合計(jì)量要求的驗(yàn)證記錄和結(jié)論。不同的被測(cè)對(duì)象、不同的測(cè)量過(guò)程，使用同一臺(tái)溯源“合格”的儀器設(shè)備時(shí)，由于計(jì)量要求不同，得出的計(jì)量驗(yàn)證結(jié)論有可能不同[7]。經(jīng)驗(yàn)證儀器設(shè)備適用于預(yù)期的使用過(guò)程，并形成文件后，儀器設(shè)備才可以張貼綠、黃、紅、三色狀態(tài)標(biāo)識(shí)，而不是拿到檢定/校準(zhǔn)證書(shū)就直接去張貼狀態(tài)標(biāo)識(shí)。

計(jì)量驗(yàn)證的依據(jù)是預(yù)期的使用要求，首先是相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程或技術(shù)規(guī)范等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，若檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確的要求，可依據(jù)儀器使用說(shuō)明書(shū)和計(jì)量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范二者較嚴(yán)的要求執(zhí)行。計(jì)量驗(yàn)證的內(nèi)容包括基本信息確認(rèn)和技術(shù)信息確認(rèn)2個(gè)部分。

3.3.1 檢定結(jié)果的計(jì)量驗(yàn)證

檢定結(jié)論為“合格”與“不合格”。對(duì)檢定“合格”的儀器設(shè)備也需要進(jìn)行計(jì)量驗(yàn)證，因?yàn)闄z定結(jié)論的合格與否是針對(duì)儀器設(shè)備是否滿(mǎn)足檢定規(guī)程中計(jì)量性能的要求，而不是是否滿(mǎn)足生產(chǎn)測(cè)量過(guò)程的計(jì)量要求。對(duì)于“檢定”合格的儀器設(shè)備應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行計(jì)量驗(yàn)證，首先根據(jù)預(yù)期使用要求進(jìn)行基本信息的驗(yàn)證；其次驗(yàn)證證書(shū)中給出的檢定精度與范圍、檢定點(diǎn)是否符合檢測(cè)要求；最后驗(yàn)證檢定證書(shū)中涉及的參數(shù)是否覆蓋了使用要求的所有參數(shù)。

3.3.2 校準(zhǔn)結(jié)果的計(jì)量驗(yàn)證

（1）基本信息的驗(yàn)證。首先是校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)資質(zhì)和能力的確認(rèn)，核查該校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)是否經(jīng)過(guò)授權(quán)，其能力附表是否有相應(yīng)參數(shù)；其次是委托單位地址、名稱(chēng)、校準(zhǔn)設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)/規(guī)格、出廠編號(hào)、制造單位等信息的驗(yàn)證；再次核查校準(zhǔn)的日期是否在標(biāo)準(zhǔn)器的證書(shū)有效期內(nèi)，接受日期和批準(zhǔn)日期是否符合邏輯；最后是校準(zhǔn)依據(jù)是否正確、是否與校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)能力附表中的依據(jù)一致。

（2）技術(shù)信息的驗(yàn)證。由于校準(zhǔn)規(guī)范一般對(duì)計(jì)量性能要求不做規(guī)定，因此校準(zhǔn)證書(shū)僅給出計(jì)量特性的值和不確定度，沒(méi)有合格與否的結(jié)論。檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)需要將校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)容與實(shí)際檢測(cè)需要的計(jì)量性能要求進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到使用要求，進(jìn)行計(jì)量驗(yàn)證。由于校準(zhǔn)結(jié)果包含測(cè)量不確定度，故對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的合格評(píng)定（又稱(chēng)符合性評(píng)定）不單是將示值誤差Δ與最大允許誤差MPEV相比較，還要考慮不確定度（U95或k=2時(shí)的U）的影響。

式中：|Δ|——被校儀器示值誤差的絕對(duì)值；

MPEV——被校儀器示值的最大允許誤差的絕對(duì)值；

U95——被校儀器示值誤差的包含概率為95%的擴(kuò)展不確定度；

k——包含因子。

求值誤差的符合性評(píng)定如圖3所示。

圖3 示值誤差的符合性評(píng)定（U95＞1/3MPEV）

當(dāng)處于待定區(qū)時(shí)，無(wú)法驗(yàn)證儀器設(shè)備合格還是不合格時(shí)，可以通過(guò)采用準(zhǔn)確度更高的計(jì)量器具、增加測(cè)量次數(shù)、改善環(huán)境條件和測(cè)量方法等措施降低示值誤差的測(cè)量不確定度U95，然后再進(jìn)行符合性評(píng)定。

4 公路工程計(jì)量確認(rèn)實(shí)例

4.1 檢定結(jié)果的計(jì)量確認(rèn)實(shí)例

以WAW-600微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（0.5級(jí)）計(jì)量確認(rèn)為例進(jìn)行闡述。鋼筋拉伸試驗(yàn)配備的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，測(cè)量范圍（0～600）kN，準(zhǔn)確度等級(jí)0.5級(jí)，經(jīng)檢定合格，請(qǐng)確認(rèn)該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是否滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

（1）設(shè)備的計(jì)量特性。已知該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)依據(jù)JJG 1063—2010《電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》檢定合格，計(jì)量特性為：測(cè)量范圍（0～600）kN，準(zhǔn)確度等級(jí)0.5級(jí)，具體檢定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 WAW-600微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定結(jié)果

因本次檢定是后續(xù)檢定，依據(jù)JJG 1063—2010《電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》對(duì)該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)的試驗(yàn)力示值誤差、示值重復(fù)性、同軸度（僅限0.5級(jí)）、零點(diǎn)漂移、進(jìn)回程相對(duì)誤差（需要時(shí)測(cè)定）共5項(xiàng)計(jì)量性能進(jìn)行了檢定，如果是首次檢定，還需要檢定零點(diǎn)誤差、相對(duì)分辨力。

由于該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)外觀結(jié)構(gòu)、操作的適應(yīng)性和安全性等通用技術(shù)要求和所檢各項(xiàng)計(jì)量性能均滿(mǎn)足JJG 1063—2010《電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》0.5級(jí)的要求，故結(jié)論為“0.5級(jí)合格”。其中測(cè)力系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)的最大允許值列于表3。

表3 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求

（2）計(jì)量要求導(dǎo)出。GB/T 228.1—2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第一部分：室溫試驗(yàn)方法》中“9 試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確度”規(guī)定了對(duì)試驗(yàn)機(jī)的要求：“試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)的準(zhǔn)確度應(yīng)為1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)”。

（3）計(jì)量驗(yàn)證。將萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的計(jì)量特性與計(jì)量要求比較，因該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定結(jié)果滿(mǎn)足0.5級(jí)要求，是優(yōu)于1級(jí)的，所以計(jì)量確認(rèn)結(jié)論為“合格”,亦即可粘貼計(jì)量確認(rèn)合格狀態(tài)標(biāo)識(shí)。

4.2 校準(zhǔn)結(jié)果計(jì)量確認(rèn)實(shí)例

以路面綜合檢測(cè)車(chē)配備的ZY-IRI-2008車(chē)載式路面激光平整度儀的校準(zhǔn)確認(rèn)為例，校準(zhǔn)后的示值誤差、不確定度、測(cè)量重復(fù)性等見(jiàn)表4，確認(rèn)該設(shè)備是否滿(mǎn)足要求。

（1）設(shè)備的計(jì)量特性。依據(jù)JJG（交通）075—2010《車(chē)載式路面激光平整度儀》的計(jì)量特性包括縱向測(cè)距傳感器誤差、垂直測(cè)距示值誤差、檢測(cè)速度影響誤差、路面國(guó)際平整度指數(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)IRI）測(cè)量重復(fù)性和IRI測(cè)量相對(duì)誤差，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

（2）計(jì)量要求導(dǎo)出。JJG（交通）075—2010《車(chē)載式路面激光平整度儀》的“5 計(jì)量性能要求”和“6 通用技術(shù)要求”中對(duì)上述5個(gè)指標(biāo)規(guī)定了要求，JTG 3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》對(duì)距離標(biāo)定誤差也有同樣的要求，具體見(jiàn)表4。

表4 ZY-IRI-2008車(chē)載式路面激光平整度儀計(jì)量確認(rèn)表

（3）計(jì)量驗(yàn)證。將所有校準(zhǔn)項(xiàng)目的計(jì)量特性與計(jì)量要求逐一進(jìn)行比較。從表4可以看出，設(shè)備左、右側(cè)各校準(zhǔn)項(xiàng)目的校準(zhǔn)結(jié)果均小于允許誤差值，并且均小于Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。但I(xiàn)RI測(cè)量相對(duì)誤差還要考慮其不確定度的影響，左、右兩側(cè)的相對(duì)測(cè)量不確定度Ur均為5.0%，對(duì)Ⅰ級(jí)來(lái)說(shuō)，不滿(mǎn)足U≤1/3MPEV的條件，要考慮測(cè)量不確定度對(duì)符合性評(píng)定的影響，取瀝青路面IRI=2.0 m/km，將IRI測(cè)量示值誤差、示值誤差的擴(kuò)展不確定度以及最大允許誤差在此點(diǎn)的相對(duì)值分別換算為相應(yīng)絕對(duì)值，具體數(shù)據(jù)列于表4。由于|Δ|=0.02 m/km或0.06 m/km，介于MPEVUr（0.1 m/km-0.1 m/km=0）和MPEV+Ur（0.1 m/km+0.1 m/km=0.2 m/km）之間，處于待定區(qū)，無(wú)法判定合格或不合格；但對(duì)于Ⅱ級(jí)來(lái)說(shuō)，滿(mǎn)足U≤1/3MPEV的條件，不考慮測(cè)量不確定度的影響，|Δ|=（0.02 m/km或0.06m/km）≤MPEV=0.3 m/km，所以校準(zhǔn)結(jié)果確認(rèn)Ⅱ級(jí)合格。

但由于此校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)依據(jù)是檢定規(guī)程JJG（交通）075—2010《車(chē)載式路面激光平整度儀》，根據(jù)JJF 1094—2002《測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定》中5.3.1.5的規(guī)定，在IRI測(cè)量重復(fù)性滿(mǎn)足檢定規(guī)程要求時(shí)，不考慮測(cè)量不確定度的影響，只要示值誤差小于允許誤差就可判定合格，盡管其不確定度超出了Ⅰ級(jí)的1/3MPEV，但其校準(zhǔn)項(xiàng)目IRI測(cè)量相對(duì)誤差滿(mǎn)足Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)要求，均為合格。

5 結(jié)語(yǔ)

計(jì)量確認(rèn)是保證儀器設(shè)備量值溯源準(zhǔn)確的前提，因此，理解并實(shí)施有效的計(jì)量確認(rèn)，確保試驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)使用儀器設(shè)備的計(jì)量性能符合預(yù)期使用要求，進(jìn)一步提升試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)質(zhì)量、安全管理提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。