喬新愚
(工業(yè)和信息化部電子第五研究所計量檢測中心,廣東 廣州 510610)
期間核查是實驗室為了維持儀器設備在計量周期內校準狀態(tài)的可信度,保證測量數據準確可靠而實施的內部質量控制手段。CNAS—CL01:2018《檢測和校準實驗室能力認可準則》規(guī)定:當需要利用期間核查以保持對設備性能的信心時,應按程序進行核查[1]。至于具體采用什么方法核查、如何判斷核查結果是否滿足要求,到目前為止我國還沒有正式出臺相應的技術規(guī)范,只有一些書籍或者論文提出了一些諸如核查標準法、比對法、傳遞測量法和控制圖法等[2]。由于沒有正式的技術規(guī)范作依據,加上各方理解不同,導致很多檢測校準機構和企業(yè)內部實驗室在實施期間核查過程中出現各種理解偏差和缺陷。下面以大家最常用的核查標準法為例進行分析。
核查標準法對實驗室的硬件條件要求相對較低,容易操作且成本較低,只需要找到一個量值比較穩(wěn)定的核查對象(稱作核查標準)即可,核查標準關鍵在于量值穩(wěn)定,其量值是否準確不影響核查效果[3]。通常,被核查儀器經過上級計量機構檢定或校準后立即進行期間核查(這是期間核查的最佳時機),記錄測量結果。一般是經過多次測量得到平均值,作為核查標準的參考值。然后按照期間核查計劃(如每月或每季度或半年),再次測量核查標準同一參數,得到測量結果,,…,,…,將每次測得的與進行比較,從而判定被核查儀器是否處于穩(wěn)定可靠狀態(tài)。
目前,很多書籍、論文以及大多數實驗室是按照公式(1)或者(2)進行判定的[4-5]:
那么,這樣判定儀器期間核查合格(穩(wěn)定可靠,滿足預期使用要求)合理嗎?
若某數字多用表在某測量點的最大允差為±1mV,上級計量機構校準時發(fā)現其示值誤差為0.5 mV,即=0.5 mV( 為上級計量機構校準時示值;為校準時標準值),在最大允許誤差范圍之內,儀器滿足使用要求。校準之后立即進行期間核查,得到測量值,假設此時示值誤差保持不變,依然是0.5 mV,即=0.5 mV。一個季度以后再次測量,得到,假設該儀器經過三個月的使用,誤差持續(xù)變大,示值誤差變成了1.1 mV,即=1.1 mV,顯然,此時已經超出了最大允差±1 mV的范圍,用該儀器進行測量已不能滿足準確度要求[6-7]。但若按照公式(1)進行判斷:
則判定該儀器核查結果合格。
公式(1)是以核查期間示值變化是否超過最大允許誤差作為核查結果滿意與否的依據,但沒有考慮被核查儀器在校準時已經存在示值誤差的情況(做過校準的人都有經驗,這種情況不是偶然出現的,而是經常存在的),從而導致誤判。即按照公式(1)判定核查合格的儀器,其示值誤差也可能已經超過了最大允許誤差的限制。
為了避免這種誤判,就要考慮被核查儀器最近一次校準時的示值誤差δ(該示值誤差可以從校準證書上查到),公式(1)應該改為:
為單次測量合成標準不確定度。
兩邊同時乘以包含因子,得到擴展不確定度:
以電阻箱期間核查為例,校準后立即進行核查,得到測量值(單位:Ω):
100.003,100.002,100.005,100.005,100.003,100.004,100.004,100.003,100.003,100.004,均值=100.0033
兩個月后,進行第二次核查,得到測量值:
100.004,100.005,100.005,100.003,100.004,100.004,100.005,100.004,100.005,100.003,均值=100.0042
測量不確定度來源主要包括6個分量,見表1。
表1 測量不確定度分量匯總表
其中,標準電阻值RS、標準電阻自上次校準以來的漂移δRS、比較儀偏差δBS屬于系統(tǒng)效應引入的測量不確定度分量,它們之差的影響相互抵消,對的測量不確定度不起作用。根據上文討論,應扣除這些分量對測量不確定度的影響,只考慮溫度差對電阻影響與讀數重復性兩個因素:
期間核查的最終目的是判斷儀器校準狀態(tài)是否保持,其準確度是否滿足預期的使用要求[12]。因此,在實施期間核查的過程中,具體采取哪些步驟,依據什么樣的判定公式,都應圍繞著核查儀器的準確度是否能夠滿足預期使用要求這一宗旨,防止不求甚解和生搬硬套。另一方面,呼吁國家計量行政部門早日出臺相關的計量技術文件,以便統(tǒng)一、規(guī)范期間核查工作。