淺談校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室儀器計(jì)量特性的控制

摘 要：校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中的儀器均屬于測(cè)量?jī)x器或稱之為計(jì)量器具，作為一種傳遞量值的標(biāo)準(zhǔn)器具，廣泛地用于生產(chǎn)、科研等領(lǐng)域，為了達(dá)到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，測(cè)量?jī)x器必須具有符合要求的計(jì)量特性。

關(guān)鍵詞：計(jì)量特性；測(cè)量?jī)x器；校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室；儀器管理

引言

校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室是通過CNAS（中國(guó)國(guó)家合格評(píng)定委員會(huì)）認(rèn)可，對(duì)社會(huì)開展計(jì)量校準(zhǔn)服務(wù)的機(jī)構(gòu)，通過認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室出具的校準(zhǔn)報(bào)告或數(shù)據(jù)受到國(guó)際互認(rèn)。隨著實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可工作的展開，儀器作為開展校準(zhǔn)活動(dòng)的重要工具，是整個(gè)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室體系運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)儀器的管理是否科學(xué)有效，直接影響了校準(zhǔn)工作的順暢開展和實(shí)驗(yàn)室體系的正常運(yùn)行。并且校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中的儀器均屬于測(cè)量?jī)x器或稱之為計(jì)量器具，作為一種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量工具廣泛地用于生產(chǎn)、科研各個(gè)領(lǐng)域的計(jì)量工作，為了達(dá)到準(zhǔn)確可靠測(cè)量效果，測(cè)量?jī)x器必須具有符合要求的計(jì)量特性。

1 測(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性與量值傳遞

儀器的計(jì)量特性是開展量值傳遞活動(dòng)（主要包括檢定或校準(zhǔn)）的基本特性，是影響測(cè)量結(jié)果的重要特性，包括儀器的靈敏度、穩(wěn)定性、分辨力、測(cè)量不確定度、準(zhǔn)確度等級(jí)等。以下結(jié)合實(shí)際工作，談?wù)劀y(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性與量值傳遞的關(guān)系。

1.1 測(cè)量不確定度與準(zhǔn)確度等級(jí)

儀器的測(cè)量不確定度是指由所用的測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)引起的測(cè)量不確定度的分量。不確定度的大小是由測(cè)量?jī)x器本身決定的，一般的測(cè)量?jī)x器其不確定度可以通過上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的量值傳遞得到。準(zhǔn)確度等級(jí)，顧名思義就是反映了測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確程度，是指使測(cè)量誤差或儀器不確定度保持在規(guī)定極限內(nèi)的測(cè)量?jī)x器或系統(tǒng)的等別或級(jí)別[2]。在開展量值傳遞活動(dòng)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范中，一般對(duì)測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度等級(jí)都有明確的規(guī)定，準(zhǔn)確度等級(jí)也是量值溯源表中必不可少的技術(shù)指標(biāo)。

1.2 示值誤差與最大允許誤差

示值誤差是測(cè)量?jī)x器的最主要的計(jì)量特性之一，表示了測(cè)量?jī)x器輸出示值與輸入量標(biāo)準(zhǔn)值之差，它反映了測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度的大小，示值誤差大，其準(zhǔn)確度低，示值誤差小，則其準(zhǔn)確度高，其大小通常由上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量值傳遞給出。最大允許誤差是指在技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的允許的誤差極限值，將示值誤差去和最大允許誤差比較，判斷是否符合最大允許誤差的要求，是檢定證書中判斷該測(cè)量?jī)x器的示值誤差是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。

2 控制保持儀器的計(jì)量特性

2.1 強(qiáng)化人員素質(zhì)

人員作為整個(gè)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室體系運(yùn)行的實(shí)施主體，從儀器購(gòu)置、驗(yàn)收、使用、維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)作用于儀器設(shè)備，直接或間接地影響了儀器的狀態(tài)。

首先，要加強(qiáng)人員的管理，校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)要明確人員的資格和職責(zé)，上崗人員必須具備相應(yīng)能力與條件，尤其作為實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)員和儀器管理員，應(yīng)當(dāng)對(duì)儀器本身的性能、計(jì)量特性以及相關(guān)計(jì)量管理知識(shí)等要有深入的理解；其次，相關(guān)制度、操作規(guī)范的學(xué)習(xí)以及考核，也是提高技術(shù)管理人員的專業(yè)素質(zhì)，減少了操作過程中的疏忽的重要措施；此外相關(guān)人員還應(yīng)通過繼續(xù)教育和培訓(xùn)，不斷提高知識(shí)水平和應(yīng)變能力，以適應(yīng)設(shè)備更新、技術(shù)發(fā)展的需求。

2.2 控制環(huán)境條件

環(huán)境是影響儀器計(jì)量特性的主要因素之一，主要體現(xiàn)在測(cè)量?jī)x器使用、貯存這兩個(gè)環(huán)節(jié)。很多計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具復(fù)現(xiàn)的量值，要在一定的環(huán)境保證才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。有些校準(zhǔn)結(jié)果要根據(jù)環(huán)境條件的參數(shù)進(jìn)行修正，有時(shí)對(duì)于環(huán)境的影響如不加以控制，將直接影響測(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性，造成校準(zhǔn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)，必須按校準(zhǔn)規(guī)范要求對(duì)溫濕度、氣壓、噪聲、振動(dòng)等環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)控，且配備環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，如溫濕度計(jì)、氣壓表、聲級(jí)計(jì)等；有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)存在不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目條件互相沖突的情況，例如在校準(zhǔn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)時(shí)會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，強(qiáng)烈的振動(dòng)會(huì)對(duì)天平造成很大的影響，必須采取措施使之有效隔離。相對(duì)于測(cè)量?jī)x器使用過程中的環(huán)境控制，儀器的貯存狀態(tài)，由于處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境，比較利于儀器計(jì)量特性的保持。對(duì)于室內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控也是必不可少的，首先必須保證硬件配置達(dá)到環(huán)境控制的要求，如配備必要的監(jiān)控設(shè)備，對(duì)一些高精密儀器采取一些防潮、防塵、抗振隔離處理等；完善環(huán)境監(jiān)控程序，針對(duì)不同的測(cè)量?jī)x器自身性能和計(jì)量特性，制定不同的環(huán)境控制程序，并形成文件記錄；配備專職儀器管理員，且管理員自身必須具備必要的專業(yè)知識(shí)和素質(zhì)。儀器的運(yùn)搬常常是儀器計(jì)量管理中被忽略的一個(gè)環(huán)節(jié)，開展外出校準(zhǔn)活動(dòng)時(shí)，不可避免發(fā)生儀器的運(yùn)輸，運(yùn)輸途中儀器的存放，除了排除一些溫濕度、電磁等干擾因素外，還充分應(yīng)考慮到車輛行駛途中顛簸給儀器帶來的影響，例如一些高精密天平、臺(tái)秤等，事先應(yīng)做好防振處理。

2.3 完善體系制度

管理離不開管理制度，CNAS-CL01《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》是目前國(guó)際上檢測(cè)/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室通用準(zhǔn)則，所以任何有關(guān)管理制度必須基于準(zhǔn)則的規(guī)定和要求。在此基礎(chǔ)上，完整的質(zhì)量管理體系還應(yīng)該確定各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)儀器管理的目標(biāo)和要求，儀器從購(gòu)置到最終報(bào)廢，各個(gè)環(huán)節(jié)都可能存在影響儀器計(jì)量特性的不確定因素，所以健全體系文件（質(zhì)量手冊(cè)、程序文件和各類作業(yè)指導(dǎo)書等），確定各階段、各環(huán)節(jié)監(jiān)督和控制的措施，才能使得體系的運(yùn)行、儀器的管理有方法可依，有制度可循，達(dá)到儀器管理的目的，控制保持儀器計(jì)量特性。

2.4 技術(shù)手段控制

除了以上幾種控制要素外，保持儀器計(jì)量特性還必須加以有效的技術(shù)手段控制，針對(duì)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室儀器的管理主要包括：周期的檢定/校準(zhǔn)，測(cè)量?jī)x器期間核查、實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)、測(cè)量審核、能力驗(yàn)證這幾種方式。

綜上所述，保持儀器計(jì)量特性的控制要素主要包括人員、文件、環(huán)境、技術(shù)四個(gè)方面，四個(gè)要素各自獨(dú)立又相互聯(lián)系，其間的聯(lián)系具體如圖1所示。

2.5 其他監(jiān)督手段

除此之外對(duì)測(cè)量?jī)x器的計(jì)量管理，還少不了必要的監(jiān)督手段，接受CNAS評(píng)審組定期或不定期的能力評(píng)價(jià)（監(jiān)督評(píng)審、復(fù)評(píng)審等），定期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部審核。通過內(nèi)部監(jiān)督與外部監(jiān)督相互補(bǔ)充，對(duì)于審核中發(fā)現(xiàn)儀器管理、使用中存在的問題及時(shí)整改、完善，從而達(dá)到有效控制保持儀器計(jì)量特性的目的。

3 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)量?jī)x器作為校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室開展校準(zhǔn)活動(dòng)的重要工具，其計(jì)量特性的可靠與否影響校準(zhǔn)結(jié)果的可信度，一旦其計(jì)量特性發(fā)生改變失去控制，將直接影響校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以加強(qiáng)儀器的計(jì)量管理，有效控制和保持儀器的計(jì)量特性是實(shí)驗(yàn)室開展校準(zhǔn)工作的必要前提。總而言之，正確理解測(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性，全面分析影響其計(jì)量特性的因素，加之有效手段予以控制，才能消除不利因素，保持儀器計(jì)量特性恒定可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]王韜.檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備管理[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2008（3）：61-64.

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[3]彭雷，郭東華，包左軍，等.公路工程試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備計(jì)量管理關(guān)鍵要素的研究[J].公路工程，2013，38（2）：32-35.