校准或检定结果验证方法的探讨
时间：2012-01-17 阅读：5861
-
提供商
金湖长通测控仪表厂 -
资料大小
14736 -
资料图片
-
下载次数
456次 -
资料类型
JPG -
浏览次数
5861次
校准或检定结果验证方法的探讨
JJF1033-2008《计量标准考核规范》之4.5.3.6规定，“检定或校准结果的验证方法正确，验证结果符合要求”，此项目为必须考核的内容之一。笔者长期从事特大型企业的计量标准管理工作，在工作中发现要做到上述要求很难，并因此引发了一些思考。现与同行共同探讨。
一、验证方法难以实施
1.传递比较法
JJF1033-2008之C.5.2.1规定，“传递比较法是指用被考核的计量标准测量一稳定的被测对象，然后将该被测对象用另一更的计量标准进行测量”，若两者进行测量时的扩展不确定度（k=2，下同）分别为Ulab和Uref，它们的测量结果分别为ylab和yref，则在两者的包含因子近似相等的前提下应满足:
首先，要求用更高一级的计量标准进行测量，是需要送检的，对于计量标准众多的企业来说是一笔不小的开支。其次，要求用更高一级的计量标准进行测量及出具扩展不确定度，需要跟更高一级计量检测部门的领导、收发室、各检测室逐一协商，且很可能无功而返。zui重要的是对大部分计量标准来说，缺少稳定的可移动的被测对象或上一级计量标准根本不可能对它进行测量。如“标准测力仪标准装置”往下传递材料试验机，往上溯源二等标准测力机，且不说两者都是大型设备，原理上就不可能互相检测。
2.比对法
JJF1033-2008之C.5.2.2规定“如果不可能采用传递比较法，就可采用多个实验室之间的比对。假定各实验室的计量标准具有相同准确度等级，此时采用各实验室所得到的测量结果的平均值作为被测量的*估计值”。并且规定“参加比对的实验室应尽可能多”。在被考核实验室测量结果的方差比较接近于各实验室的平均方差，以及各实验室的包含因子均相同的条件下，应满足:
显然JJF1033-2008的起草人也清楚，大部分计量标准采用传递比较法进行验证不现实，从而列出了备用的比对法。问题是“尽可能多的且具有相同准确度等级的计量标准”到哪去找？不管是计量标准考核部门还是企事业单位组织去做，如此浩大且错综复杂的工作都是难以实施的。
JJF1033-2008之C.5.2.1规定，“传递比较法是指用被考核的计量标准测量一稳定的被测对象，然后将该被测对象用另一更的计量标准进行测量”，若两者进行测量时的扩展不确定度（k=2，下同）分别为Ulab和Uref，它们的测量结果分别为ylab和yref，则在两者的包含因子近似相等的前提下应满足:
首先，要求用更高一级的计量标准进行测量，是需要送检的，对于计量标准众多的企业来说是一笔不小的开支。其次，要求用更高一级的计量标准进行测量及出具扩展不确定度，需要跟更高一级计量检测部门的领导、收发室、各检测室逐一协商，且很可能无功而返。zui重要的是对大部分计量标准来说，缺少稳定的可移动的被测对象或上一级计量标准根本不可能对它进行测量。如“标准测力仪标准装置”往下传递材料试验机，往上溯源二等标准测力机，且不说两者都是大型设备，原理上就不可能互相检测。
2.比对法
JJF1033-2008之C.5.2.2规定“如果不可能采用传递比较法，就可采用多个实验室之间的比对。假定各实验室的计量标准具有相同准确度等级，此时采用各实验室所得到的测量结果的平均值作为被测量的*估计值”。并且规定“参加比对的实验室应尽可能多”。在被考核实验室测量结果的方差比较接近于各实验室的平均方差，以及各实验室的包含因子均相同的条件下，应满足:
显然JJF1033-2008的起草人也清楚，大部分计量标准采用传递比较法进行验证不现实，从而列出了备用的比对法。问题是“尽可能多的且具有相同准确度等级的计量标准”到哪去找？不管是计量标准考核部门还是企事业单位组织去做，如此浩大且错综复杂的工作都是难以实施的。
二、判据分析
JJF1033-2008之C.5的“验证方法”中有以下描述:“检定或校准结果的验证是指对给出的检定或校准结果的可信程度进行实验验证。由于验证的结论与测量不确定度有关，因此，验证的结论在某种程度上同时也说明了所给出检定或校准结果的不确定度是否合理”。在JJF1033-2001《计量标准考核规范》中直接称之为“不确定度验证”，用来“检验所给的不确定度的合理性”。实际上这两种说法都是指检验不确定度的合理性，并没有本质的区别。
上述两种实施方法及其判据都跟中国合格评定国家认可委员会（CNAS）所发布的CNAS-CL02《能力验证结果的统计处理和能力验证指南》的要求是一致的。从式（1）、式（2）可以看出，只要所给出的不确定度Ulab足够大，哪怕实验值偏差大到不合理的程度，式（1）、式（2）也成立，而给出的不确定度恰恰是说明检定或校准结果可信程度的指标，这与验证的初衷是相反的。
CNAS的检测和校准实验室认可申请是以不确定度为重要指标的，这保证了不确定度评定的合理性，从而保证了式（1）、式（2）可以评价检定或校准结果的可信。而由于传统沿袭，计量标准考核还是以允许误差或准确度等级为重要指标的，大部分测量设备使用者并不清楚不确定度的含义，很多从事计量检定或校准工作的人员对不确定度的评定也不娴熟，因此，计量标准考核的结果验证仅仅引用CNAS的方法就显得不太合适。
上述两种实施方法及其判据都跟中国合格评定国家认可委员会（CNAS）所发布的CNAS-CL02《能力验证结果的统计处理和能力验证指南》的要求是一致的。从式（1）、式（2）可以看出，只要所给出的不确定度Ulab足够大，哪怕实验值偏差大到不合理的程度，式（1）、式（2）也成立，而给出的不确定度恰恰是说明检定或校准结果可信程度的指标，这与验证的初衷是相反的。
CNAS的检测和校准实验室认可申请是以不确定度为重要指标的，这保证了不确定度评定的合理性，从而保证了式（1）、式（2）可以评价检定或校准结果的可信。而由于传统沿袭，计量标准考核还是以允许误差或准确度等级为重要指标的，大部分测量设备使用者并不清楚不确定度的含义，很多从事计量检定或校准工作的人员对不确定度的评定也不娴熟，因此，计量标准考核的结果验证仅仅引用CNAS的方法就显得不太合适。
三、不确定度对结果影响的分析
测量不确定度目前的定义为“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相的参数”，这个说法稍显专业。不确定度过去的定义有“由测量结果给出的被测量的估计值中可能误差的度量”和“表征被测量值所处的量值范围”（VIM1984年第1版）。前者可以理解为一定概率下测量结果的误差限，后者可以理解为真值可能出现的区间。
实际上完整的测量结果（y′）应由下式给出:
y′=y±U
式中:y——测量结果；U——测量结果的扩展不确定度。
我们在检定过程中执行的是检定规程，要求作出是否合格的结论，如检定示值误差小于检定规程规定的允许误差则判为合格，反之判为不合格。由上式可知不确定度对检定结果存在影响，如图1所示。
实际上完整的测量结果（y′）应由下式给出:
y′=y±U
式中:y——测量结果；U——测量结果的扩展不确定度。
我们在检定过程中执行的是检定规程，要求作出是否合格的结论，如检定示值误差小于检定规程规定的允许误差则判为合格，反之判为不合格。由上式可知不确定度对检定结果存在影响，如图1所示。
<CTSM> 图1 检定结论判定的各种情况</CTSM>
由图1可见，在情况2、3、7、8中示值判定是合格的，考虑到在不确定度的影响下，则存在不合格的风险；相反，情况4、9是示值判定为不合格，考虑不确定度的影响则存在合格的可能。在平时的检定工作中，结果判定并不考虑不确定度的影响，故出现边缘结果的时候需谨慎。这说明检定或校准结果存在可信度的问题，也就是说检定或校准结果的不确定度存在是否合理的问题，这就是检定或校准结果验证（不确定度验证）的必要性。
显然，不确定度越小，风险越小，但对计量标准器等因素的要求也越高。一般来说，如果检定或校准结果的不确定度（U）小于被检测量设备允差（Δ）的1/3，可以认为不确定度对检定结论没有影响，我们可以简单地计算一下:
可见，不确定度对结果的影响可忽略不计。
四、结束语
综上所述，JJF1033-2008中规定的“检定或校准结果的验证”（不确定度验证）很难实施，且因计量标准考核不同于校准实验室认可，其判据也并不*合理，根据不确定度对检定或校准结果的影响分析，只要我们的不确定度评定不犯错误，其数值不大于被检测量设备允许误差的1/3，即可认为检定或校准结果是可信（不确定度合理）的，无需进行特别的验证。
江苏金湖方圆仪表厂量测试中心 选编