計量要求導(dǎo)出在檢測實驗室中的應(yīng)用

徐曉，關(guān)波

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

引言

隨著各行各業(yè)對各類管理體系的認知加深，現(xiàn)在有越來越多的企業(yè)借助于各類管理體系來加強和提升內(nèi)部管理。比如對于實驗室來說，可能要面對ISO9001 質(zhì)量管理體系、ISO/IEC17025 實驗室認可體系、ISO10012 測量管理體系等不同的體系。在這些體系的實施貫徹中，不可避免會產(chǎn)生一個問題對應(yīng)多個標(biāo)準(zhǔn)要求的現(xiàn)象，這就需要我們對這些要求進行深層的探究，知其根源，從而更好地實現(xiàn)各體系的融合，簡化管理。本文以計量確認為出發(fā)點，探討其在ISO10012測量管理體系和ISO/IEC17025 實驗室認可體系中的差異和統(tǒng)一應(yīng)用。

1 計量要求

眾所周知，ISO10012 測量管理體系主要針對測量過程和測量設(shè)備計量確認的管理，體系主要目的是為確保滿足規(guī)定的計量要求。ISO/IEC17025 實驗室認可體系主要針對檢測/校準(zhǔn)實驗室的能力、公正性及一致運作的管理，其中設(shè)備管理中也提到了要對測量設(shè)備進行計量確認的要求。

計量確認是為確保測量設(shè)備符合預(yù)期使用要求所需的一組操作，確認的過程通常包括校準(zhǔn)和驗證、各種必要的調(diào)整或維修及隨后的再校準(zhǔn)、與設(shè)備預(yù)期使用的計量要求相對比較。計量確認的難點通常并不在于確認的過程，而在于明確設(shè)備設(shè)預(yù)期使用的計量要求，包括測量設(shè)備的要求和測量過程的要求。

ISO10012:2003 中提到，計量要求即為滿足被測對象量值的測量而提出的要求。計量要求與產(chǎn)品要求不同，并不在產(chǎn)品要求中規(guī)定，但是可以從顧客的產(chǎn)品要求、組織的要求、法律法規(guī)的測量要求等中導(dǎo)出。

對于實驗室測量設(shè)備來說，計量要求可以表示為最大允許誤差、允許不確定度、測量范圍、穩(wěn)定性、分辨力等。測量設(shè)備的計量要求可以從產(chǎn)品的規(guī)定要求或被校準(zhǔn)、驗證和確認的設(shè)備和規(guī)定要求中導(dǎo)出。

2 測量能力指數(shù)

設(shè)備的計量要求與測量能力密切相關(guān)，測量能力指數(shù)可以反映測量能力滿足被測對象準(zhǔn)確度要求的程度。測量能力指數(shù)的計算公式如下：

其中，T——誤差范圍，σ——總體標(biāo)準(zhǔn)偏差，δ允——允差，U——測量過程擴展不確定度，U1——設(shè)備測量不確定度。

對于實驗室設(shè)備測量參數(shù)，可根據(jù)其用途對進行分類。一類是用于試驗條件的控制，其被測參數(shù)往往是確定的，如干燥箱溫度控制在（70±2）℃，試驗電壓控制在(24±1)V等，屬于條件控制類；另一類是用于結(jié)果測量，其被測量是往往是不確定的，僅有測量準(zhǔn)確度的要求，如某靜扭試驗要求扭矩測量偏差在±0.5%以內(nèi)，轉(zhuǎn)速波動大于1%等，屬于參數(shù)測量類。

對于這兩類參數(shù)，其測量能力與測量能力指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系不同，見表1 所列。一般第一類參數(shù)可選取Mcp 值為2，第二類參數(shù)選取Mcp 值為1.33。根據(jù)公式（1）可得：

一類參數(shù)：

二類參數(shù)：

表1 測量能力與測量能力指數(shù)Mcp 對應(yīng)關(guān)系

3 計量要求導(dǎo)出及確認實例

例：在某類變速器傳動效率試驗中，要求輸入軸轉(zhuǎn)速（1450±5）r/min，試驗油溫（90±2）℃，測量扭矩偏差在±0.5%之內(nèi)，請據(jù)此導(dǎo)出計量要求。

對于試驗涉及的三個參數(shù)，顯然轉(zhuǎn)速和油溫屬于第一類條件控制參數(shù)，扭矩屬于第二類結(jié)果測量參數(shù)。分別由公式（2）和（3）計算可得：

轉(zhuǎn)速：U1=2*5/6≈1.67 r/min，U=2*5/4=2.5 r/min

油溫：U1=2*2/6≈0.67 ℃，U=2*2/4=1℃

扭矩：U1=(2*0.5%)/4=0.25%

由此可知，該試驗所使用的轉(zhuǎn)速測量設(shè)備不確定度（即計量要求，下同）應(yīng)小于1.67 r/min，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的測量不確定度應(yīng)小于2.5 r/min；所使用的溫度測量設(shè)備不確定度應(yīng)小于0.67℃，溫度測量系統(tǒng)的測量不確定度應(yīng)小于1℃；所使用的扭矩測量設(shè)備不確定度（或允差）應(yīng)小于0.25%。

在進行計量確認時，可根據(jù)測量設(shè)備的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與計算導(dǎo)出的設(shè)備計量要求進行對比，以此判定測量設(shè)備是否滿足預(yù)期用途。上述實例的計量導(dǎo)出比較簡單，限于單臺設(shè)備對參數(shù)的控制和測量，而實際檢測活動中很多參數(shù)往往需要多臺設(shè)備共同完成控制或測量，對設(shè)備計量要求的導(dǎo)出就需要再進一步的計算。

在上述實例中假設(shè)使用了鉑熱電阻PT100 對油溫進行監(jiān)測控制，那么除了要考慮PT100 的測量不確定度Up外，還要考慮測量通道的測量不確定度Ut帶來的影響，U1應(yīng)該為熱電阻和測量通道的合成不確定度，即：

當(dāng)選取溫度通道的測量不確定度為Ut=0.3℃時，計算可得：

即為確保滿足測量要求，所選用的PT100 其測量不確定度應(yīng)確保在0.6℃以內(nèi)。

4 總結(jié)

本文以測量管理體系及實驗室認可體系要求的計量確認為引入點，通過實例分析，提供了計量要求導(dǎo)出在檢測實驗室應(yīng)用的一種方法和思路，供大家參考與探討。