計量校準(zhǔn)的概念及目前存在的誤區(qū)
按照J(rèn)JF1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》之4.10的表述，校準(zhǔn)是在規(guī)定條件下的一組操作，其第一步是確定由測量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值與相應(yīng)示值之間的關(guān)系，第二步則是用此信息確定由示值獲得測量結(jié)果的關(guān)系，這里測量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值與相應(yīng)示值都具有測量不確定度。
通常情況下校準(zhǔn)可以是上述操作的第一步，即將被測量的示值與標(biāo)準(zhǔn)量進行比較后，得到被測量值與標(biāo)準(zhǔn)量值的差異，一般采用示值誤差或其修正值與相應(yīng)的測量不確定度作為校準(zhǔn)結(jié)果，這與該規(guī)范9.17中對計量檢定的表述“查明和確認(rèn)測量儀器符合法定要求的活動……”所定義的工作內(nèi)容有著本質(zhì)區(qū)別。
檢定需要對計量器具的符合性進行判定，判定依據(jù)包含計量器具應(yīng)有的多項計量性能，其法定要求通過相應(yīng)計量器具的檢定規(guī)程體現(xiàn)；而校準(zhǔn)則主要以確定計量器具的量值為目的，通過具有相應(yīng)不確定度的不間斷的比較鏈，使計量器具的量值與測量標(biāo)準(zhǔn)直至相應(yīng)的計量單位相聯(lián)系(比較)，其結(jié)果不需要進行符合性判定，但需給出所得校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度。
但是在實際工作中，出于對計量檢定的長期思維定式以及對計量校準(zhǔn)認(rèn)識上的不足，許多從事計量工作的技術(shù)人員或參與者，在對待計量校準(zhǔn)這個概念時存在一些不同的想法，影響計量校準(zhǔn)概念的普及和應(yīng)用，歸納起來有以下幾個方面。
1、將校準(zhǔn)與調(diào)整混淆
一些計量器具的使用者認(rèn)為，儀器經(jīng)過校準(zhǔn)后就準(zhǔn)確了，當(dāng)校準(zhǔn)人員向他(她)說明儀器示值超差后，總是認(rèn)為計量校準(zhǔn)就是要把儀器“?！睖?zhǔn)了才算是校準(zhǔn)，如果儀器不準(zhǔn)就應(yīng)該“?！睖?zhǔn)了，否則對所做的校準(zhǔn)工作不予認(rèn)可，在需要簽字的確認(rèn)單上不簽字，造成雙方對立。
實際上計量器具使用者是錯誤地理解了校準(zhǔn)的含義，將對儀器的超差調(diào)整與校準(zhǔn)混淆在一起，因為JJF1001-2011之4.10就有明確說明，即“校準(zhǔn)不應(yīng)與測量系統(tǒng)的調(diào)整(常被錯誤稱為自校準(zhǔn))相混淆，也不應(yīng)與校準(zhǔn)的驗證相混淆”。
2、校準(zhǔn)后，計量器具使用者要求對被校準(zhǔn)的計量器具給出符合性判定
實際上許多接受了校準(zhǔn)服務(wù)的組織，仍沿用計量檢定的思維觀念，要求對被校準(zhǔn)的計量器具符合性進行判定。由于校準(zhǔn)是一種面向任務(wù)的量值溯源活動，是在具有一定測量不確定度條件下得到的校準(zhǔn)結(jié)果，并且校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)文件上可能沒有相關(guān)性能指標(biāo)的說明，即使有也可能因為實際校準(zhǔn)活動中所產(chǎn)生的測量結(jié)果不確定度已經(jīng)不能支持對校準(zhǔn)結(jié)果的符合性判定，因此，簡單地參考計量檢定方式要求計量校準(zhǔn)也提供符合性判定，所得出的判定結(jié)論可能是無效的。
3、當(dāng)對校準(zhǔn)結(jié)果進行符合性判定后，糾結(jié)于測量不確定度對判定可靠性的影響
有些計量器具的校準(zhǔn)結(jié)果處在判定條件的邊緣區(qū)域，當(dāng)作出合格或者不合格的判定后，計量器具使用者又提出如果考慮到測量不確定度的影響，所作的判定是無法預(yù)知的。雖然這在計量學(xué)研究中有明確說明，這一說法也有其合理性，但怎樣才是科學(xué)、準(zhǔn)確、合理的結(jié)果判定需要根據(jù)具體情況得出，而不能簡單下結(jié)論。
4、給出的校準(zhǔn)結(jié)果和測量不確定度不知如何使用
這是目前許多計量人員存在的普遍問題，這與前述的第2項有一定的共性，即計量器具的使用人員在面對相應(yīng)的校準(zhǔn)證書時，不能理解校準(zhǔn)證書中給出的數(shù)據(jù)信息所說明的具體含義。由于校準(zhǔn)是不對符合性作出判定的，因此校準(zhǔn)證書通常說明的是該計量器具在某年某月某日被校準(zhǔn)過，至于它的計量性能是否滿足使用要求，需要使用者作出判斷，而不能簡單地理解為經(jīng)過校準(zhǔn)就可以使用了。因為有時其校準(zhǔn)結(jié)果可能已經(jīng)不滿足要求了，這與計量檢定結(jié)果是有區(qū)別的，計量檢定后所獲得的檢定證書證明該計量器具在一個規(guī)定的期限內(nèi)準(zhǔn)確度是有保證的。
5、校準(zhǔn)證書上必須有中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)的認(rèn)可標(biāo)志
能否使用CNAS標(biāo)志在我國是一個校準(zhǔn)實驗室是否通過了ISO/IEC17025:2005標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的第三方證明，由CNAS組織給出，同時還是一個在亞太地區(qū)組織中得到互認(rèn)的說明，其優(yōu)點不言而喻。但是，由于認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是通用的管理性和技術(shù)性要求，某一計量器具的校準(zhǔn)證書上可以使用CNAS認(rèn)可標(biāo)志是因為該計量器具的校準(zhǔn)能力獲得了審核通過(有一定的適用要求)，而通過審核的先決條件是有相應(yīng)的校準(zhǔn)依據(jù)和可提供量值溯源的標(biāo)準(zhǔn)器，而校準(zhǔn)依據(jù)通常是國家、行業(yè)、地方的校準(zhǔn)規(guī)范或檢定規(guī)程。當(dāng)涉及該計量器具沒有校準(zhǔn)依據(jù)時，就無法進行認(rèn)可，只有編制了具有說服力的自編校準(zhǔn)方法后才可以通過，這就會造成部分計量器具暫時無法獲得CNAS的認(rèn)可，但并不代表校準(zhǔn)實驗室不具有校準(zhǔn)能力、不能出具校準(zhǔn)證書。
如何走出誤區(qū)，合理使用校準(zhǔn)結(jié)果
基于上述一些對計量校準(zhǔn)的認(rèn)識差異，有必要對這些造成差異的問題作進一步說明，以使計量校準(zhǔn)工作能夠按照合理、正常的方式進行下去，使計量從業(yè)人員有一個統(tǒng)一的認(rèn)識。
1、明確校準(zhǔn)的含義和概念
如前所述，對校準(zhǔn)的理解出現(xiàn)差異存在兩方面的問題:一是沒有正確理解校準(zhǔn)的概念和含義，又受到一些儀器制造商對儀器示值超差調(diào)整時用到的“自校準(zhǔn)”稱謂的影響，簡單地從字面上理解“校準(zhǔn)”時出現(xiàn)錯誤；二是計量人員對校準(zhǔn)的理解不充分，仍舊停留在計量檢定的概念里，認(rèn)為校準(zhǔn)是檢定的另一種形式，片面去強調(diào)校準(zhǔn)的法制性，造成校準(zhǔn)后的結(jié)果客戶只認(rèn)可合格，一旦被校準(zhǔn)儀器超差，不能正確地進行解釋。
因此，目前應(yīng)使所有的計量人員對校準(zhǔn)概念有個客觀準(zhǔn)確的理解，都應(yīng)以計量技術(shù)規(guī)范中的“校準(zhǔn)”定義為準(zhǔn)，不要受到外界各類信息以及自身習(xí)慣性思維的引導(dǎo)，影響了對計量校準(zhǔn)的正確認(rèn)識，這樣才能在計量校準(zhǔn)和使用校準(zhǔn)結(jié)果中有正確的理解和評價。
2、校準(zhǔn)結(jié)果如何使用
計量校準(zhǔn)的目的在于量值溯源，溯源的校準(zhǔn)結(jié)果如何使用是擺在計量器具使用者面前的一個重要工作。從簡單性的思維出發(fā)，使用者愿意得到一個這臺儀器能否使用的結(jié)論，這是計量檢定要做的符合性判定工作，它具有簡單實用的優(yōu)點。但是在科技發(fā)展的今天，測量儀器的制造技術(shù)提高、更新速度加快，出現(xiàn)了大量集合多參數(shù)測量的儀器設(shè)備，從符合性判斷的前提考量，只有多參數(shù)儀器的每一個參數(shù)都滿足規(guī)定的計量性能要求后才能作出合格的判定結(jié)論。如果一個參數(shù)不合格，則整臺儀器的判定結(jié)論也是不合格，按照《計量法》的規(guī)定，不合格的計量器具是不能使用的，這在客觀上就會造成使用者的成本增加。因此簡單考慮計量器具的符合性判斷需求并不是最有效的技術(shù)手段(依法強制管理的計量器具除外)，此時計量校準(zhǔn)則可以有效地解決這一問題。
不過計量校準(zhǔn)的計量器具，得到的校準(zhǔn)結(jié)果中包含了相應(yīng)的測量不確定度，一般情況下該不確定度基本是計量器具示值最大允許誤差的1/3～1/10，最差時也能達到1/2，這就說明如果使用者在用校準(zhǔn)結(jié)果指導(dǎo)其測量工作時，其測量能力已經(jīng)高于所用計量器具計量性能的3～10倍，而此時并不用考慮其符合性問題。另外，對于多參數(shù)的計量器具，如果某一個不使用的參數(shù)不能滿足計量性能要求，校準(zhǔn)活動同樣可以給出該計量器具的校準(zhǔn)結(jié)果，使用者只要確認(rèn)了校準(zhǔn)結(jié)果，就可使用該計量器具開展測量工作。
3、校準(zhǔn)結(jié)果的判斷
在計量校準(zhǔn)過程中仍舊會有客戶提出要對被校準(zhǔn)的計量器具進行符合性判定，并且提出了應(yīng)考慮測量結(jié)果不確定度的影響，就此出現(xiàn)了當(dāng)測量結(jié)果在邊緣區(qū)域時對判斷產(chǎn)生疑問。實際上再精確的測量也會存在不確定度，一旦出現(xiàn)這種情況后不能簡單地拿測量不確定度說事，堅持要將測量不確定度加到結(jié)果判定中，造成很多計量校準(zhǔn)工作無法進行下去，究其原因是片面地考慮測量不確定度的影響，而忽略了對整個測量活動的綜合考慮和評價。
當(dāng)要求符合性判定時，在考慮測量不確定度的影響時通常有以兩種方式:
①將測量不確定度的影響考慮到判定條件中，即縮小用于符合性判斷的區(qū)間，以達到消除不確定度影響的目的，但該方法實際上是加嚴(yán)了判定條件，容易增加合格計量器具的誤判概率，其具體做法可由式(1)說明。
MPE+U(y)≤E≤MPE-U(y) (1)
式中:U(y)為具有一定包含概率的測量結(jié)果的不確定度；E為示值誤差；MPE為示值最大允許誤差。
②按判定條件的1/3～1/10的比例選擇測量標(biāo)準(zhǔn)，或者說測量標(biāo)準(zhǔn)的擴展不確定度或最大允許誤差為被檢計量器具最大允許誤差的1/3～1/10，這時測量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度對測量結(jié)果不確定度的影響就可忽略，即測量結(jié)果受測量標(biāo)準(zhǔn)的影響可不再考慮，其具體原因可通過測量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度和被校準(zhǔn)計量器具的不確定度的相互關(guān)系說明。
通常，測量結(jié)果的測量不確定度Ut至少包含測量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度Us和被校準(zhǔn)計量器具的不確定度Ux兩項，即：對測量結(jié)果的影響<0.06；當(dāng)Us/Ux=1/10時，1.005Ux， Us對測量結(jié)果的影響<0.005。
同時JJF1094-2002《測量儀器特性評定》之5.3.1.4明確規(guī)定:示值誤差的測量不確定度U95與被評定測量儀器的最大允許誤差的絕對值MPEV之比小于或等于1/3時，進行符合性判定時，則不考慮示值誤差的測量不確定度的影響，當(dāng)這種評定是用于型式評價和仲裁鑒定時，必要時U95與MPEV之比也可取小于或等于1/5。對于U95的確定，也可以用包含因子k=2的擴展不確定度U代替。
由此看來，當(dāng)測量結(jié)果的不確定度小于或等于被校準(zhǔn)計量器具的1/3時，進行符合性判定的過程中不需要再考慮測量不確定度的影響，即使測量結(jié)果處于邊緣區(qū)域，造成誤判的概率也不會超過6%(1/3時)或0.5%(1/10時)，此時不要再糾結(jié)于測量不確定度的影響。
4、校準(zhǔn)證書的確認(rèn)和使用
經(jīng)校準(zhǔn)的儀器都會有一份對應(yīng)的校準(zhǔn)證書，與檢定證書不同，校準(zhǔn)證書上缺少了對符合性的判定，多出來校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度(主要是示值誤差的)，所以拿到校準(zhǔn)證書應(yīng)核對具體內(nèi)容和數(shù)據(jù)，確認(rèn)校準(zhǔn)證書對應(yīng)的計量器具是否能夠滿足使用要求。
①對證書上的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)逐個進行辨識，特別是要對誤差量與儀器說明書中提供的計量特性要求進行對照，看是否滿足要求，如果不滿足要求則需要確認(rèn)實際的計量特性是否滿足使用要求。比較簡單的方法就是看看該誤差量是否還能達到被測對象允許誤差的1/3，如果達不到就需要考慮對測量結(jié)果進行修正使用或者對計量器具進行維修，當(dāng)然維修后還需要重新進行校準(zhǔn)。
②如果在平時的測量工作中需要使用校準(zhǔn)證書中測量結(jié)果的修正值，則應(yīng)對證書中給出的測量不確定度進行確認(rèn)，一方面測量不確定度是否全面，是否涵蓋了相應(yīng)的測量點，如果不能涵蓋，則使用修正值要謹(jǐn)慎；另一方面其評定結(jié)果是否能夠滿足使用要求，即測量不確定度能否達到被測對象允許誤差的1/3，是后續(xù)能否有效使用測量結(jié)果修正值的前提，如果達不到則在結(jié)果判定上就相對復(fù)雜。
③確認(rèn)計量器具校準(zhǔn)前提出的特殊要求是否在校準(zhǔn)證書中體現(xiàn)，這是計量校準(zhǔn)有別于計量檢定的一個主要特點。由于校準(zhǔn)是一種簡單實用的量值溯源方法，其具體校準(zhǔn)內(nèi)容應(yīng)該與計量器具的實際使用要求一致或近似，這樣所提供的校準(zhǔn)結(jié)果才可以為使用者進行實際測量工作提供便利，即校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)覆蓋實際測量工作中的測量參數(shù)和量值范圍。因此，使用者可以將計量器具的實際使用要求轉(zhuǎn)化成計量校準(zhǔn)需要解決的具體任務(wù)，以特殊要求的形式提出并經(jīng)雙方確認(rèn)(不排除特殊要求中的部分或全部內(nèi)容與正常校準(zhǔn)一致)，這些特殊要求可以是計量器具的相應(yīng)測量參數(shù)、量程、測量點等具體內(nèi)容，如果這些要求在計量校準(zhǔn)時能夠得到滿足，則會給實際測量工作帶來便利。
④對于現(xiàn)場校準(zhǔn)的計量器具，校準(zhǔn)條件的控制應(yīng)盡可能與實際使用條件保持基本一致，這是面向任務(wù)校準(zhǔn)的要求。正常情況下計量器具的校準(zhǔn)規(guī)范中會有對校準(zhǔn)條件(環(huán)境條件)的具體規(guī)定，校準(zhǔn)工作應(yīng)在滿足這一條件下進行，此時的測量不確定度可以按照預(yù)期的要求給出，但是很多計量器具(特別是工作用計量器具)的使用條件與要求的校準(zhǔn)條件存在差異，造成校準(zhǔn)條件下獲得的校準(zhǔn)結(jié)果在實際使用條件下使用時，需要使用者對這一條件差異帶來的量值變化進行評估或修正，如溫度誤差的評估或修正等。這些技術(shù)性的評價活動往往對計量器具使用者來說是有一定困難的，如果這一評估不理想，在使用校準(zhǔn)證書中的數(shù)據(jù)時，就有可能帶來系統(tǒng)誤差的影響。
對此，在實際使用條件下的計量校準(zhǔn)所得到的校準(zhǔn)結(jié)果，可以基本確認(rèn)是與具體測量狀態(tài)保持一致的，雖然得到校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度需要重新進行評定，并且有可能大于預(yù)期的要求，但此時獲得的校準(zhǔn)結(jié)果對于指導(dǎo)實際測量工作卻是直接的，所得校準(zhǔn)結(jié)果很大程度上是可以等效使用的，不再需要使用者就條件差異的影響進行評價，而只要對測量結(jié)果的不確定度進行確認(rèn)和使用即可。
當(dāng)相關(guān)校準(zhǔn)證書內(nèi)容得到確認(rèn)后，應(yīng)填寫并留有相關(guān)的書面說明材料，以備審查使用；對于提出了特殊要求的校準(zhǔn)工作，應(yīng)保留對特殊要求的評價和確認(rèn)證據(jù)，以補充和說明校準(zhǔn)證書。
5、正確認(rèn)識校準(zhǔn)證書上的CNAS標(biāo)志
計量器具的校準(zhǔn)能力需要在硬件和軟件兩方面進行保證，其硬件包含滿足量值溯源要求的測量標(biāo)準(zhǔn)器具(合格并在有效期內(nèi))、相應(yīng)的輔助設(shè)備(涉及量值時應(yīng)溯源)、符合要求的技術(shù)人員以及開展校準(zhǔn)工作所必備的環(huán)境條件和控制措施；軟件則包含必要的管理制度和程序文件規(guī)定，當(dāng)滿足了這些要求時該實驗室即具有了相應(yīng)的校準(zhǔn)能力。
如果實驗室在軟硬件的準(zhǔn)備和配置上嚴(yán)格依據(jù)ISO/IEC17025:2005標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并經(jīng)過CNAS審核認(rèn)可，遵守CNAS的相應(yīng)要求，則校準(zhǔn)實驗室所出具的校準(zhǔn)證書就可以使用CNAS的認(rèn)可標(biāo)志，它是獨立的第三方能力評價說明，有助于計量校準(zhǔn)的需求方尋找合格的校準(zhǔn)服務(wù)機構(gòu)，但并不是說沒有通過CNAS認(rèn)可的校準(zhǔn)實驗室就不具有相應(yīng)的校準(zhǔn)能力，因為是否具有校準(zhǔn)能力與實驗室自身的能力建設(shè)關(guān)聯(lián)，與CNAS認(rèn)可沒有直接關(guān)系。
在校準(zhǔn)服務(wù)中，如果校準(zhǔn)的需求方有評審校準(zhǔn)實驗室的方案，也可直接對提供校準(zhǔn)服務(wù)的實驗室進行第二方審核，以確認(rèn)實驗室是否具有提供校準(zhǔn)服務(wù)的能力，這是很多國外大型跨國公司在選擇校準(zhǔn)服務(wù)機構(gòu)之前所做的一項主要工作。國內(nèi)許多校準(zhǔn)實驗室在為這些跨國公司提供校準(zhǔn)服務(wù)時，都會受到這樣的第二方審核，并且這種第二方審核可能隨時會進行。一般情況下，第二方審核更關(guān)注對校準(zhǔn)實驗室軟、硬件方面的具體要求，其審核的嚴(yán)苛程度會高于第三方的審核。雖然該校準(zhǔn)實驗室不一定通過了CNAS的審核認(rèn)可，但當(dāng)獲得第二方認(rèn)可后同樣可以為其提供校準(zhǔn)服務(wù)，而不再拘泥于CNAS的審核說明。
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