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摘要:计量检定与校准单位对测量设备和计量器具的溯源越来越多出具校准证书,识别校准证书信息及如何识别校准证书的信息,转化为对测量和生产过程有指导意义的信息,是计量技术人员应该具备的基本技能。本文浅谈了个人关于计量确认的几点认识。
关键词:校准;计量确认;测量不确定度;示值误差;最大允许误差
GB/T 19022-2003《测量管理体系 测量过程和测量设备的要求》中对“计量确认”的定义为“为确保测量设备符合预期使用要求所需的一组操作。”从定义可知,计量确认的前提是已经明确预期的使用要求,是根据测量设备的使用目的,在测量设备的使用要求已经明确的基础上进行的活动。通过计量确认,可以确定该测量设备是否符合预期的使用要求。而为了实现这个判断,计量确认的关键过程包括校准、计量验证和合格判定。
1.校准
校准是计量确认中的一部分,是计量确认的第一个阶段。校准将测量设备与测量标准进行技术比较,目的是确定测量设备示值误差的大小。同时,校准通过测量标准将测量设备的量值与整个量值溯源体系相联系,使测量设备的量值具有溯源性。
校准是计量确认的技术基础,计量确认是将校准结果与计量要求比较的过程。计量要求与测量设备的预期使用目的有关。明确的计量要求与合理的校准结果进行比较,才能完成计量确认,确定该测量设备是否适合用于特定的应用。
为了保证测量设备的计量确认,用户必须通过生产过程管理和测量过程管理,提出测量设备的计量要求。委托有能力的实验室进行计量校准,获得具有足够准确度的校准结果。校准实验室声称的校准测量能力是用户选择实验室的依据,校准报告中的测量不确定度是用户对测量设备进行计量确认,使用测量设备时评估测量结果不确定度的重要依据。因此校准必须给出测量不确定度。
受传统的影响,少数测量设备用户不分析自己的计量需求,将测量设备按照检定规程送检,拿到检定证书后即投入使用;或者将测量设备送校后,不进行计量确认,往往造成超差仪器的误用,影响产品的质量。这些现象说明用户没有掌握计量概念,无法通过计量活动保证产品质量,其质量活动是失控的。
2.計量验证
计量验证是计量确认的第二个阶段,通常包括使用校准结果与计量要求进行比较,判定该测量设备是否符合预期的使用要求。当校准结果表明测量设备准确度不满足计量要求时,进行必要的调整或维修后再校准;而当测量设备的准确度满足设备预期使用的计量要求时,出具计量确认报告或文件,按照要求适当标识,如封印和(或)贴标签。
3.合格判定
完成计量验证过程,自然就到了合格判定的阶段,合格判定,需要根据专业知识做出判断,给出结论。计量确认首先是在考虑成本与错误测量风险的基础上,用最大允许误差(MPE,Maximum Permissible Errors)来表达测量设备的计量要求;其次对设备继续校准,以确定其计量特性;最后将设备的示值误差与MPE相比较。如果示值误差不超出MPE,说明符合要求,确认该设备可以使用;反之,则需进行调整、维修、再校准或更新,直至符合计量要求。
4.检定时测量仪器示值误差符合性评定的基本要求
按照JJF1094-2002《测量仪器特性评定》的规定,对测量仪器特性进行符合性评定时,若评定示值误差的不确定度满足下面要求:
1)评定示值误差的测量不确定度(U95或k=2时的U)与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值(MPEV)之比小于或等于1:3,即
满足U95≤
MPEV时,示值误差评定的测量不确定度对符合性评定
的影响可忽略不计(也就是合格评定误判概率很小),
此时合格判据为 |△|≤MPEV 判为合格
不合格判据为 |△|≥MPEV 判为不合格
式中:
|△|——被检仪器示值误差的绝对值;
MPEV——被检仪器示值的最大允许误差的绝对值;
2)考虑示值误差的测量不确定度后的符合性评定
当示值误差的测量不确定度(U95或k=2时的U)与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值(MPEV)之比不满足小于或等于1:3的要求时,必须要考虑示值误差的测量不确定度对符合性评定的影响。
①合格判据
当被评定的测量仪器的示值误差△的绝对值小于或等于其最大允许误差的绝对值MPEV与示值误差的扩展不确定度U95之差时可判为合格,即
|△|≤MPEV-U95 判为合格
②不合格判据
当被评定的测量仪器的示值误差△的绝对值大于或等于其最大允许误差的绝对值MPEV与示值误差的扩展不确定度U95之和时可判为不合格,即
|△|≥MPEV+U95 判为不合格
③待定区
当被评定的测量仪器的示值误差既不符合合格判据又不符合不合格判据时,为处于待定区,这时不能下合格或不合格的结论。
MPEV-U95<|△| 5.计量确认过程中最大允许误差的来源
计量确认中首要满足的要求是计量要求导出,其次是检定或校准规范中的相关规定,最后是测量设备的出厂说明书。
计量确认过程中最大允许误差的来源可以从以下几个方面考虑:
1)计量要求导出中的计量要求
对计量要求明确的计量确认过程,可以认为只要校准结果中的示值误差小于计量要求,即可认为校准结果满足要求。
2)实施校准的计量检定规程或计量校准规范中关于最大误差的要求。
没有明确计量要求导出的计量确认过程,最大允许误差可以可以按照检定规程或校准规范中的规定执行。
3)测量设备说明书中列出的最大允许误差值。
如果既没有明确的计量要求导出,相关检定规程或校准规范中也没有明确的最大允许误差规定,这时就可以考虑测量设备说明书中关于最大允许误差的规定,可以作为进行计量确认过程中可以引用的数据。
6.计量确认的应用
对于经过计量确认过程,校准结果符合使用需求的测量设备,进行正常使用。校准结果不符合的测量设备,可以进行降级或者报废处理。
关键词:校准;计量确认;测量不确定度;示值误差;最大允许误差
GB/T 19022-2003《测量管理体系 测量过程和测量设备的要求》中对“计量确认”的定义为“为确保测量设备符合预期使用要求所需的一组操作。”从定义可知,计量确认的前提是已经明确预期的使用要求,是根据测量设备的使用目的,在测量设备的使用要求已经明确的基础上进行的活动。通过计量确认,可以确定该测量设备是否符合预期的使用要求。而为了实现这个判断,计量确认的关键过程包括校准、计量验证和合格判定。
1.校准
校准是计量确认中的一部分,是计量确认的第一个阶段。校准将测量设备与测量标准进行技术比较,目的是确定测量设备示值误差的大小。同时,校准通过测量标准将测量设备的量值与整个量值溯源体系相联系,使测量设备的量值具有溯源性。
校准是计量确认的技术基础,计量确认是将校准结果与计量要求比较的过程。计量要求与测量设备的预期使用目的有关。明确的计量要求与合理的校准结果进行比较,才能完成计量确认,确定该测量设备是否适合用于特定的应用。
为了保证测量设备的计量确认,用户必须通过生产过程管理和测量过程管理,提出测量设备的计量要求。委托有能力的实验室进行计量校准,获得具有足够准确度的校准结果。校准实验室声称的校准测量能力是用户选择实验室的依据,校准报告中的测量不确定度是用户对测量设备进行计量确认,使用测量设备时评估测量结果不确定度的重要依据。因此校准必须给出测量不确定度。
受传统的影响,少数测量设备用户不分析自己的计量需求,将测量设备按照检定规程送检,拿到检定证书后即投入使用;或者将测量设备送校后,不进行计量确认,往往造成超差仪器的误用,影响产品的质量。这些现象说明用户没有掌握计量概念,无法通过计量活动保证产品质量,其质量活动是失控的。
2.計量验证
计量验证是计量确认的第二个阶段,通常包括使用校准结果与计量要求进行比较,判定该测量设备是否符合预期的使用要求。当校准结果表明测量设备准确度不满足计量要求时,进行必要的调整或维修后再校准;而当测量设备的准确度满足设备预期使用的计量要求时,出具计量确认报告或文件,按照要求适当标识,如封印和(或)贴标签。
3.合格判定
完成计量验证过程,自然就到了合格判定的阶段,合格判定,需要根据专业知识做出判断,给出结论。计量确认首先是在考虑成本与错误测量风险的基础上,用最大允许误差(MPE,Maximum Permissible Errors)来表达测量设备的计量要求;其次对设备继续校准,以确定其计量特性;最后将设备的示值误差与MPE相比较。如果示值误差不超出MPE,说明符合要求,确认该设备可以使用;反之,则需进行调整、维修、再校准或更新,直至符合计量要求。
4.检定时测量仪器示值误差符合性评定的基本要求
按照JJF1094-2002《测量仪器特性评定》的规定,对测量仪器特性进行符合性评定时,若评定示值误差的不确定度满足下面要求:
1)评定示值误差的测量不确定度(U95或k=2时的U)与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值(MPEV)之比小于或等于1:3,即
满足U95≤
MPEV时,示值误差评定的测量不确定度对符合性评定
的影响可忽略不计(也就是合格评定误判概率很小),
此时合格判据为 |△|≤MPEV 判为合格
不合格判据为 |△|≥MPEV 判为不合格
式中:
|△|——被检仪器示值误差的绝对值;
MPEV——被检仪器示值的最大允许误差的绝对值;
2)考虑示值误差的测量不确定度后的符合性评定
当示值误差的测量不确定度(U95或k=2时的U)与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值(MPEV)之比不满足小于或等于1:3的要求时,必须要考虑示值误差的测量不确定度对符合性评定的影响。
①合格判据
当被评定的测量仪器的示值误差△的绝对值小于或等于其最大允许误差的绝对值MPEV与示值误差的扩展不确定度U95之差时可判为合格,即
|△|≤MPEV-U95 判为合格
②不合格判据
当被评定的测量仪器的示值误差△的绝对值大于或等于其最大允许误差的绝对值MPEV与示值误差的扩展不确定度U95之和时可判为不合格,即
|△|≥MPEV+U95 判为不合格
③待定区
当被评定的测量仪器的示值误差既不符合合格判据又不符合不合格判据时,为处于待定区,这时不能下合格或不合格的结论。
MPEV-U95<|△|
计量确认中首要满足的要求是计量要求导出,其次是检定或校准规范中的相关规定,最后是测量设备的出厂说明书。
计量确认过程中最大允许误差的来源可以从以下几个方面考虑:
1)计量要求导出中的计量要求
对计量要求明确的计量确认过程,可以认为只要校准结果中的示值误差小于计量要求,即可认为校准结果满足要求。
2)实施校准的计量检定规程或计量校准规范中关于最大误差的要求。
没有明确计量要求导出的计量确认过程,最大允许误差可以可以按照检定规程或校准规范中的规定执行。
3)测量设备说明书中列出的最大允许误差值。
如果既没有明确的计量要求导出,相关检定规程或校准规范中也没有明确的最大允许误差规定,这时就可以考虑测量设备说明书中关于最大允许误差的规定,可以作为进行计量确认过程中可以引用的数据。
6.计量确认的应用
对于经过计量确认过程,校准结果符合使用需求的测量设备,进行正常使用。校准结果不符合的测量设备,可以进行降级或者报废处理。