一(yī)、計量校準的(de)概念及目前存在的(de)誤區
按照JJF1001-2011《通用計量術語及定義》之4.10的(de)表述,校準是在規定條件下的(de)一(yī)組操作,其**步是确定由測量标準提供的(de)量值與相應示值之間的(de)關系,**步則是用此信息确定由示值獲得測量結果的(de)關系,這裏測量标準提供的(de)量值與相應示值都具有測量不确定度。通常情況下校準可(kě)以是上述操作的(de)**步,即将被測量的(de)示值與标準量進行比較後,得到被測量值與标準量值的(de)差異,一(yī)般采用示值誤差或其修正值與相應的(de)測量不确定度作為(wèi)校準結果,這與該規範9.17中對計量檢定的(de)表述“查明和(hé)确認測量儀器符合法定要求的(de)活動……”所定義的(de)工作內(nèi)容有着本質區别。
檢定需要對計量器具的(de)符合性進行判定,判定依據包含計量器具應有的(de)多項計量性能,其法定要求通過相應計量器具的(de)檢定規程體現;而校準則主要以确定計量器具的(de)量值為(wèi)目的(de),通過具有相應不确定度的(de)不間斷的(de)比較鏈,使計量器具的(de)量值與測量标準直至相應的(de)計量單位相聯系(比較),其結果不需要進行符合性判定,但需給出所得校準結果的(de)測量不确定度。但是在實際工作中,出于對計量檢定的(de)長(cháng)期思維定式以及對計量校準認識上的(de)不足,許多從事計量工作的(de)技術人員或參與者,在對待計量校準這個概念時存在一(yī)些不同的(de)想法,影響計量校準概念的(de)普及和(hé)應用,歸納起來有以下幾個方面。
1.将校準與調整混淆
一(yī)些計量器具的(de)使用者認為(wèi),儀器經過校準後就準确了,當校準人員向他(她)說明儀器示值超差後,總是認為(wèi)計量校準就是要把儀器“校”準了才算是校準,如(rú)果儀器不準就應該“校”準了,否則對所做(zuò)的(de)校準工作不予認可(kě),在需要簽字的(de)确認單上不簽字,造成雙方對立。實際上計量器具使用者是錯誤地(dì)理(lǐ)解了校準的(de)含義,将對儀器的(de)超差調整與校準混淆在一(yī)起,因為(wèi)JJF1001-2011之4.10就有明确說明,即“校準不應與測量系統的(de)調整(常被錯誤稱為(wèi)自(zì)校準)相混淆,也不應與校準的(de)驗證相混淆”。
2.校準後,計量器具使用者要求對被校準的(de)計量器具給出符合性判定
實際上許多接受了校準服務的(de)組織,仍沿用計量檢定的(de)思維觀念,要求對被校準的(de)計量器具符合性進行判定。由于校準是一(yī)種面向任務的(de)量值溯源活動,是在具有一(yī)定測量不确定度條件下得到的(de)校準結果,并且校準所依據的(de)技術文件上可(kě)能沒有相關性能指标的(de)說明,即使有也可(kě)能因為(wèi)實際校準活動中所産生的(de)測量結果不确定度已經不能支持對校準結果的(de)符合性判定,因此,簡單地(dì)參考計量檢定方式要求計量校準也提供符合性判定,所得出的(de)判定結論可(kě)能是無效的(de)。
3.當對校準結果進行符合性判定後,糾結于測量不确定度對判定可(kě)靠性的(de)影響
有些計量器具的(de)校準結果處在判定條件的(de)邊緣區域,當作出合格或者不合格的(de)判定後,計量器具使用者又提出如(rú)果考慮到測量不确定度的(de)影響,所作的(de)判定是無法預知的(de)。雖然這在計量學(xué)研究中有明确說明,這一(yī)說法也有其合理(lǐ)性,但怎樣才是科學(xué)、準确、合理(lǐ)的(de)結果判定需要根據具體情況得出,而不能簡單下結論。
4.給出的(de)校準結果和(hé)測量不确定度不知如(rú)何使用
這是目前許多計量人員存在的(de)普遍問題,這與前述的(de)第2項有一(yī)定的(de)共性,即計量器具的(de)使用人員在面對相應的(de)校準證書時,不能理(lǐ)解校準證書中給出的(de)數據信息所說明的(de)具體含義。由于校準是不對符合性作出判定的(de),因此校準證書通常說明的(de)是該計量器具在某年(nián)某月某日被校準過,至于它的(de)計量性能是否滿足使用要求,需要使用者作出判斷,而不能簡單地(dì)理(lǐ)解為(wèi)經過校準就可(kě)以使用了。因為(wèi)有時其校準結果可(kě)能已經不滿足要求了,這與計量檢定結果是有區别的(de),計量檢定後所獲得的(de)檢定證書證明該計量器具在一(yī)個規定的(de)期限內(nèi)準确度是有保證的(de)。
5.校準證書上必須有中國合格評定國家認可(kě)委員會(CNAS)的(de)認可(kě)标志
能否使用CNAS标志在我國是一(yī)個校準實驗室是否通過了ISO/IEC17025:2005标準認可(kě)的(de)第三方證明,由CNAS組織給出,同時還是一(yī)個在亞太地(dì)區組織中得到互認的(de)說明,其優點不言而喻。但是,由于認可(kě)标準是通用的(de)管理(lǐ)性和(hé)技術性要求,某一(yī)計量器具的(de)校準證書上可(kě)以使用CNAS認可(kě)标志是因為(wèi)該計量器具的(de)校準能力獲得了審核通過(有一(yī)定的(de)适用要求),而通過審核的(de)先決條件是有相應的(de)校準依據和(hé)可(kě)提供量值溯源的(de)标準器,而校準依據通常是國家、行業、地(dì)方的(de)校準規範或檢定規程。當涉及該計量器具沒有校準依據時,就無法進行認可(kě),隻有編制了具有說服力的(de)自(zì)編校準方法後才可(kě)以通過,這就會造成部分計量器具暫時無法獲得CNAS的(de)認可(kě),但并不代表校準實驗室不具有校準能力、不能出具校準證書。
二、如(rú)何走出誤區,合理(lǐ)使用校準結果
基于上述一(yī)些對計量校準的(de)認識差異,有必要對這些造成差異的(de)問題作進一(yī)步說明,以使計量校準工作能夠按照合理(lǐ)、正常的(de)方式進行下去(qù),使計量從業人員有一(yī)個統一(yī)的(de)認識。
1.明确校準的(de)含義和(hé)概念
如(rú)前所述,對校準的(de)理(lǐ)解出現差異存在兩方面的(de)問題:一(yī)是沒有正确理(lǐ)解校準的(de)概念和(hé)含義,又受到一(yī)些儀器制造商對儀器示值超差調整時用到的(de)“自(zì)校準”稱謂的(de)影響,簡單地(dì)從字面上理(lǐ)解“校準”時出現錯誤;二是計量人員對校準的(de)理(lǐ)解不充分,仍舊(jiù)停留在計量檢定的(de)概念裏,認為(wèi)校準是檢定的(de)另一(yī)種形式,片面去(qù)強調校準的(de)法制性,造成校準後的(de)結果客戶隻認可(kě)合格,一(yī)旦被校準儀器超差,不能正确地(dì)進行解釋。因此,目前應使所有的(de)計量人員對校準概念有個客觀準确的(de)理(lǐ)解,都應以計量技術規範中的(de)“校準”定義為(wèi)準,不要受到外界各類信息以及自(zì)身習慣性思維的(de)引導,影響了對計量校準的(de)正确認識,這樣才能在計量校準和(hé)使用校準結果中有正确的(de)理(lǐ)解和(hé)評價。
2.校準結果如(rú)何使用
計量校準的(de)目的(de)在于量值溯源,溯源的(de)校準結果如(rú)何使用是擺在計量器具使用者面前的(de)一(yī)個重要工作。從簡單性的(de)思維出發,使用者願意得到一(yī)個這台儀器能否使用的(de)結論,這是計量檢定要做(zuò)的(de)符合性判定工作,它具有簡單實用的(de)優點。但是在科技發展的(de)今天,測量儀器的(de)制造技術提高(gāo)、更新速度加快,出現了大量集合多參數測量的(de)儀器設備,從符合性判斷的(de)前提考量,隻有多參數儀器的(de)每一(yī)個參數都滿足規定的(de)計量性能要求後才能作出合格的(de)判定結論。如(rú)果一(yī)個參數不合格,則整台儀器的(de)判定結論也是不合格,按照《計量法》的(de)規定,不合格的(de)計量器具是不能使用的(de),這在客觀上就會造成使用者的(de)成本增加。因此簡單考慮計量器具的(de)符合性判斷需求并不是*有效的(de)技術手段(依法強制管理(lǐ)的(de)計量器具除外),此時計量校準則可(kě)以有效地(dì)解決這一(yī)問題。過計量校準的(de)計量器具,得到的(de)校準結果中包含了相應的(de)測量不确定度,一(yī)般情況下該不确定度基本是計量器具示值*大允許誤差的(de)1/3~1/10,*差時也能達到1/2,這就說明如(rú)果使用者在用校準結果指導其測量工作時,其測量能力已經高(gāo)于所用計量器具計量性能的(de)3~10倍,而此時并不用考慮其符合性問題。
3.校準結果的(de)判斷
在計量校準過程中仍舊(jiù)會有客戶提出要對被校準的(de)計量器具進行符合性判定,并且提出了應考慮測量結果不确定度的(de)影響,就此出現了當測量結果在邊緣區域時對判斷産生疑問。當要求符合性判定時,在考慮測量不确定度的(de)影響時通常有以兩種方式:
(1)将測量不确定度的(de)影響考慮到判定條件中,即縮小用于符合性判斷的(de)區間,以達到消除不确定度影響的(de)目的(de),但該方法實際上是加嚴了判定條件,容易增加合格計量器具的(de)誤判概率,其具體做(zuò)法可(kě)由式(1)說明。
-MPE+U(y)≤E≤MPE-U(y) (1)式中:U(y)——具有一(yī)定包含概率的(de)測量結果的(de)不确定度;E——示值誤差;MPE——示值*大允許誤差。
(2)按判定條件的(de)1/3~1/10的(de)比例選擇測量标準,或者說測量标準的(de)擴展不确定度或*大允許誤差為(wèi)被檢計量器具*大允許誤差的(de)1/3~1/10,這時測量标準的(de)不确定度對測量結果不确定度的(de)影響就可(kě)忽略,即測量結果受測量标準的(de)影響可(kě)不再考慮,其具體原因可(kě)通過測量标準的(de)不确定度和(hé)被校準計量器具的(de)不确定度的(de)相互關系說明。
通常,測量結果的(de)測量不确定度Ut至少包含測量标準的(de)不确定度Us和(hé)被校準計量器具的(de)不确定度Ux兩項,即
對測量結果的(de)影響<0.06;當Us/Ux=1/10時,
1.005Ux, Us對測量結果的(de)影響<0.005。
同時JJF1094-2002《測量儀器特性評定》之5.3.1.4明确規定:示值誤差的(de)測量不确定度U95與被評定測量儀器的(de)*大允許誤差的(de)優良值MPEV之比小于或等于1/3時,進行符合性判定時,則不考慮示值誤差的(de)測量不确定度的(de)影響,當這種評定是用于型式評價和(hé)仲裁鑒定時,必要時U95與MPEV之比也可(kě)取小于或等于1/5。對于U95的(de)确定,也可(kě)以用包含因子(zǐ)k=2的(de)擴展不确定度U代替。由此看來,當測量結果的(de)不确定度小于或等于被校準計量器具的(de)1/3時,進行符合性判定的(de)過程中不需要再考慮測量不确定度的(de)影響,即使測量結果處于邊緣區域,造成誤判的(de)概率也不會超過6%(1/3時)或0.5%(1/10時),此時不要再糾結于測量不确定度的(de)影響。
4.校準證書的(de)确認和(hé)使用
經校準的(de)儀器都會有一(yī)份對應的(de)校準證書,與檢定證書不同,校準證書上缺少了對符合性的(de)判定,多出來校準結果的(de)測量不确定度(主要是示值誤差的(de)),所以拿到校準證書應核對具體內(nèi)容和(hé)數據,确認校準證書對應的(de)計量器具是否能夠滿足使用要求。
(1)對證書上的(de)校準數據逐個進行辨識,特别是要對誤差量與儀器說明書中提供的(de)計量特性要求進行對照,看是否滿足要求,如(rú)果不滿足要求則需要确認實際的(de)計量特性是否滿足使用要求。比較簡單的(de)方法就是看看該誤差量是否還能達到被測對象允許誤差的(de)1/3,如(rú)果達不到就需要考慮對測量結果進行修正使用或者對計量器具進行維修,當然維修後還需要重新進行校準。
(2)如(rú)果在平時的(de)測量工作中需要使用校準證書中測量結果的(de)修正值,則應對證書中給出的(de)測量不确定度進行确認,一(yī)方面測量不确定度是否**,是否涵蓋了相應的(de)測量點,如(rú)果不能涵蓋,則使用修正值要謹慎;另一(yī)方面其評定結果是否能夠滿足使用要求,即測量不确定度能否達到被測對象允許誤差的(de)1/3,是後續能否有效使用測量結果修正值的(de)前提,如(rú)果達不到則在結果判定上就相對複雜。
(3)确認計量器具校準前提出的(de)特殊要**否在校準證書中體現,這是計量校準有别于計量檢定的(de)一(yī)個主要特點。由于校準是一(yī)種簡單實用的(de)量值溯源方法,其具體校準內(nèi)容應該與計量器具的(de)實際使用要求一(yī)緻或近似,這樣所提供的(de)校準結果才可(kě)以為(wèi)使用者進行實際測量工作提供便利,即校準結果應覆蓋實際測量工作中的(de)測量參數和(hé)量值範圍。因此,使用者可(kě)以将計量器具的(de)實際使用要求轉化成計量校準需要解決的(de)具體任務,以特殊要求的(de)形式提出并經雙方确認(不排除特殊要求中的(de)部分或全部內(nèi)容與正常校準一(yī)緻),這些特殊要求可(kě)以是計量器具的(de)相應測量參數、量程、測量點等具體內(nèi)容,如(rú)果這些要求在計量校準時能夠得到滿足,則會給實際測量工作帶來便利。
(4)對于現場校準的(de)計量器具,校準條件的(de)控制應盡可(kě)能與實際使用條件保持基本一(yī)緻,這是面向任務校準的(de)要求。正常情況下計量器具的(de)校準規範中會有對校準條件(環境條件)的(de)具體規定,校準工作應在滿足這一(yī)條件下進行,此時的(de)測量不确定度可(kě)以按照預期的(de)要求給出,但是很多計量器具(特别是工作用計量器具)的(de)使用條件與要求的(de)校準條件存在差異,造成校準條件下獲得的(de)校準結果在實際使用條件下使用時,需要使用者對這一(yī)條件差異帶來的(de)量值變化進行評估或修正,如(rú)溫度誤差的(de)評估或修正等。這