專用砝碼校準(zhǔn)與測量值的不確定度評定研究

(滄州市計量測試所 河北 滄州 061000)

引言

JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》中，針對專用砝碼的定義、適用范圍，及砝碼檢定時的計量設(shè)備、計量方法、容許誤差等都具備詳細(xì)的介紹，展開專用砝碼校準(zhǔn)與測量值不確定度評定時，應(yīng)當(dāng)對《砝碼檢定規(guī)程》有所重視，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合自身需要，確定校準(zhǔn)程序、評價砝碼質(zhì)量、評定砝碼不確定度。

一、專用砝碼校準(zhǔn)措施

(一)重視技術(shù)規(guī)程編制工作

技術(shù)規(guī)程可以在出具砝碼校準(zhǔn)證書，或為專用砝碼提供質(zhì)量值、擴(kuò)展不確定度時提供砝碼計量指導(dǎo)，主要是包括檢定程序、計量材料、風(fēng)險識別及預(yù)控、綜合評價標(biāo)準(zhǔn)，可以盡可能的降低專用砝碼計量誤差，或提供誤差區(qū)間更小的測量浮動值。從檢定程序來看，JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》可以為砝碼計量流程提供基本指導(dǎo)，實驗室在檢定砝碼時，可以結(jié)合自身實際概況，以計量方法、計量精度需求、計量設(shè)備、計量人員、實驗室環(huán)境等確定檢定程序，可以較為規(guī)范、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋Ｕ蠝y量值精準(zhǔn)度。從計量材料來看，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要選擇適宜精度的天平、砝碼，及其他輔助材料，注意天平量程、精度及砝碼等級、標(biāo)稱值誤差等。從風(fēng)險識別及預(yù)控來看，砝碼計量、質(zhì)量評價時候，容易出現(xiàn)計量誤差、示值誤差，又可在主觀偏差風(fēng)險下，出現(xiàn)誤差修正失誤、計量步驟缺失、數(shù)據(jù)處理出錯、標(biāo)準(zhǔn)砝碼誤差值大等問題，導(dǎo)致專用砝碼校準(zhǔn)結(jié)論不準(zhǔn)，因而，應(yīng)當(dāng)落實材料控制、流程監(jiān)督管理、檢定數(shù)據(jù)記錄等工作，規(guī)避校準(zhǔn)出錯問題，從綜合評價標(biāo)準(zhǔn)來看，可以借助JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》中的砝碼MPE絕對值表格及專用砝碼校準(zhǔn)精準(zhǔn)度要求，判斷檢定所需的天平、標(biāo)準(zhǔn)砝碼，根據(jù)擴(kuò)展不確定度等，還可以評價專用砝碼質(zhì)量[1]。

(二)重視校準(zhǔn)設(shè)備精準(zhǔn)度

校準(zhǔn)設(shè)備精準(zhǔn)度主要體現(xiàn)在天平、砝碼質(zhì)量上，另外檢測環(huán)境干擾的溫度、濕度、磁場、風(fēng)速計量設(shè)備的精準(zhǔn)度也可能會對專用砝碼校準(zhǔn)工作產(chǎn)生影響，設(shè)備精準(zhǔn)度保障工作主要包括精準(zhǔn)度需求判斷、設(shè)備采購及倉儲管理、設(shè)備校準(zhǔn)及規(guī)范使用。從需求判斷來看，選擇適宜精準(zhǔn)度的天平、砝碼時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)待測砝碼質(zhì)量、測量誤差精準(zhǔn)度需求，計算容許誤差范圍，結(jié)合砝碼MPE絕對值表格，判斷砝碼等級。從設(shè)備采購及倉儲管理來看，要選擇正規(guī)且品控較好的廠商，盡可能的降低機(jī)械誤差、熱加工誤差，重視自主質(zhì)檢，提升合格率。保存時，應(yīng)使用專用包裝，并獨立分格保存在干燥環(huán)境中，避免出現(xiàn)磨損、氧化反應(yīng)等，從設(shè)備校準(zhǔn)及規(guī)范使用來看，天平擺放、砝碼取用應(yīng)遵守相關(guān)操作規(guī)范，使用前，應(yīng)對天平等設(shè)備進(jìn)行目測、實測，評估設(shè)備精準(zhǔn)度，可以從設(shè)備精準(zhǔn)度層面，確保專用砝碼測量質(zhì)量。

例如，某專用砝碼經(jīng)過粗略測量為145.1kg，測量誤差值不高于10000mg，則可以計算該砝碼為100kg時，最大容許誤差為6891.8mg，該誤差等級低于M1,高于M12,因為可以假定該專用砝碼為M1，抉擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼、天平時，使用F2等級，一般可以較為在精準(zhǔn)度要求范圍內(nèi)，保障專用砝碼測量質(zhì)量，另外，重視天平生產(chǎn)廠商生產(chǎn)產(chǎn)資質(zhì)、生產(chǎn)能力，天平機(jī)械加工誤差可以得到規(guī)制，合格率普遍較高，實驗室檢測專用時，誤差修正任務(wù)量可以大幅度降低，具體使用天平時，可以通過目測觀察天平是否存在傾斜、磨損等情況，可以及時擺正、更換、校準(zhǔn)，保障專用砝碼檢測質(zhì)量。

(三)重視校準(zhǔn)技術(shù)人員管理

校準(zhǔn)技術(shù)人員可以從專業(yè)能力、技術(shù)水準(zhǔn)、自我規(guī)制能力等方面確保專用砝碼校準(zhǔn)質(zhì)量，從專業(yè)能力來看，專業(yè)能力較強(qiáng)的技術(shù)人員在理論知識體系、實驗操作技能、數(shù)值異常判斷能力等方面都具備明顯優(yōu)勢，因而，對校準(zhǔn)技術(shù)人員展開專業(yè)培訓(xùn)時，應(yīng)當(dāng)確保技術(shù)人員能夠明確是砝碼校準(zhǔn)原理及校準(zhǔn)出錯影響因素、防范手段，鼓勵技術(shù)人員熟練實驗技能、積累實驗經(jīng)驗，綜合保障實驗人員職業(yè)素養(yǎng)，從技術(shù)水準(zhǔn)來看，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)人員考核，確定技術(shù)人員綜合素養(yǎng)，可以在校準(zhǔn)砝碼時，確保實驗人員的實驗資質(zhì)，也可以根據(jù)不同精度、復(fù)雜程度的校準(zhǔn)項目，選定不同資質(zhì)層次的技術(shù)人員，保障砝碼校準(zhǔn)質(zhì)量，從自我規(guī)制能力來看，校準(zhǔn)技術(shù)人員自我規(guī)制能力可以在預(yù)防主觀偏差風(fēng)險下，確保砝碼校準(zhǔn)工作的精準(zhǔn)度，因而，應(yīng)當(dāng)綜合運(yùn)用道德教育、企業(yè)文化、獎懲制度，鼓勵技術(shù)人員自我規(guī)制，保障砝碼校準(zhǔn)工作的精準(zhǔn)度。

(四)重視校準(zhǔn)環(huán)境合規(guī)性

實驗室環(huán)境中的溫度、濕度、靜電、磁場等及其他浮動變化，不可避免的對專用砝碼測量工作產(chǎn)生負(fù)面影響，除了可以借助重復(fù)側(cè)臉，修正不確定度誤差外，還應(yīng)當(dāng)重視實驗環(huán)境的規(guī)范性建設(shè)。首先，實驗室實驗環(huán)境應(yīng)當(dāng)作為實驗室實驗?zāi)芰Φ脑u價維度，展開專用砝碼校準(zhǔn)時，應(yīng)當(dāng)抉擇具有相應(yīng)資質(zhì)的實驗室，其次，應(yīng)當(dāng)重視實驗室環(huán)境管理及實驗前環(huán)境檢測，盡可能的降低實驗室環(huán)境對砝碼測量工作的干擾，保障砝碼校準(zhǔn)質(zhì)量。

二、專用砝碼不確定度評價措施

(一)砝碼不確定度影響因素

綜合來看，砝碼不確定度受測量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、空氣浮力、標(biāo)準(zhǔn)天平影響，導(dǎo)致砝碼測量值存在不確定性，是校準(zhǔn)專業(yè)砝碼時的重要評價項目。從測量重復(fù)性來看，受溫度、濕度、靜電、空氣等波動影響，多次重復(fù)測量結(jié)果可能存在差異，是砝碼測量值存在不確定性的重要影響因素，應(yīng)至少重復(fù)測量三次，統(tǒng)計分析得出不確定度，從標(biāo)準(zhǔn)砝碼來看，標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定性、標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴(kuò)展不確定度對標(biāo)準(zhǔn)砝碼運(yùn)用效果同樣存在負(fù)面影響，JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》中的標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴(kuò)展不確定度≤1/3|MPE|，質(zhì)量不穩(wěn)定性造成的測量偏差是|MPE|除以3，覆蓋因子k可以為2，從空氣浮力來看，空氣密度、空氣密度偏移量會對測量數(shù)值產(chǎn)生負(fù)面影響，需要測定空氣密度及其偏移量，依托標(biāo)準(zhǔn)砝碼密度、專用砝碼密度，計算空氣浮力造成的不確定度，從標(biāo)準(zhǔn)天平來看，標(biāo)準(zhǔn)天平引起的不確定度除了在重復(fù)測定發(fā)生作用外，還可以在天平分辨分度值影響下，對于測量精準(zhǔn)度產(chǎn)生負(fù)面影響，一般由校準(zhǔn)天平分度分度值d除以2，再乘以[2]。

(二)砝碼不確度評價標(biāo)準(zhǔn)

對砝碼不確定度的評價，可以通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及結(jié)論比較進(jìn)行質(zhì)量保障，所得結(jié)果一般具備科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，對出具專用砝碼校準(zhǔn)證書，檢測專用砝碼質(zhì)量均存在指導(dǎo)價值。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析來看，可以基于測量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、空氣浮力、標(biāo)準(zhǔn)天平，逐一進(jìn)行不確定度測定，隨后對取得的四個不確定度取平方和后再開方，最后引入覆蓋因子，得到專用砝碼的擴(kuò)展不確定度，從結(jié)論比較來看，可以根據(jù)所取得的擴(kuò)展不確定度數(shù)值，與專用砝碼校準(zhǔn)證書、專用砝碼既往校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，判斷擴(kuò)展不確定度數(shù)值是否偏大或偏下時，若數(shù)值異常，則應(yīng)評估校準(zhǔn)工作是否存在較大失誤，可以較好的保障專用砝碼校準(zhǔn)流程質(zhì)量。

三、總結(jié)

技術(shù)規(guī)程、校準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)技術(shù)人員、校準(zhǔn)環(huán)境對砝碼校準(zhǔn)質(zhì)量存在較大影響，應(yīng)重視技術(shù)規(guī)程編制、校準(zhǔn)設(shè)備質(zhì)量、校準(zhǔn)技術(shù)人員管理、校準(zhǔn)環(huán)境干擾程度減弱，在評定專用砝碼不確定度時，應(yīng)注意影響因素、評定標(biāo)準(zhǔn)的綜合運(yùn)用。