校準(zhǔn)周期的選擇及調(diào)整方法研究

羅楊 朱今鏡 應(yīng)夢(mèng)飛 李振中

摘要：目前，很多測(cè)量設(shè)備都是按照固定的計(jì)量周期進(jìn)行確認(rèn)的，但是在實(shí)際使用過(guò)程中，固定的計(jì)量周期對(duì)于部分測(cè)量設(shè)備并不合理，最終需根據(jù)測(cè)量設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、使用狀況、使用頻率、期間核查等情況，綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化及成本把控的基礎(chǔ)上確定合理的計(jì)量周期。正確地選擇計(jì)量周期可以提高設(shè)備不確定度的可行性，提高設(shè)備的準(zhǔn)確性，確保設(shè)備始終處于良好的工作狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：測(cè)量設(shè)備;成本;周期調(diào)整;期間核查;計(jì)量確認(rèn)中圖分類號(hào)：TB9

收稿日期：2022—04—08DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.05.021

根據(jù)測(cè)量設(shè)備的穩(wěn)定性、用途和使用情況，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)（通常是定期的）對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)，計(jì)量確認(rèn)間隔應(yīng)能保證測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)確度的變化不超出允許誤差限值。在日常測(cè)量設(shè)備使用過(guò)程中，需要對(duì)測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)周期進(jìn)行合理的確認(rèn)。那么，如何確保在不影響測(cè)量設(shè)備準(zhǔn)確度的前提下，進(jìn)行合理的周期調(diào)整。若校準(zhǔn)間隔過(guò)短，則會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)，增加成本;若過(guò)長(zhǎng)則會(huì)造成測(cè)量設(shè)備可靠性變差，增加測(cè)量設(shè)備試驗(yàn)過(guò)程中的使用風(fēng)險(xiǎn)。在對(duì)測(cè)量設(shè)備做出周期調(diào)整后，同時(shí)還需要有其他手段來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)穩(wěn)定，來(lái)滿足使用要求。

1 周期調(diào)整現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

對(duì)于檢測(cè)結(jié)果有影響的設(shè)備都需要進(jìn)行校準(zhǔn)，但設(shè)備校準(zhǔn)周期不是固定不變的。設(shè)備的運(yùn)行測(cè)量方式的依據(jù)是校準(zhǔn)設(shè)備，通過(guò)校準(zhǔn)設(shè)施來(lái)明確計(jì)量器具的運(yùn)行周期。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不同的測(cè)量設(shè)備會(huì)因使用頻率、穩(wěn)定性、保養(yǎng)、隨時(shí)間老化等情況存在相應(yīng)的差異。那么，固定的校準(zhǔn)周期不便于企業(yè)隨實(shí)際情況而進(jìn)行及時(shí)調(diào)整或變更3。校準(zhǔn)證書(shū)（或校準(zhǔn)標(biāo)簽）也不應(yīng)包含校準(zhǔn)周期的建議，除非已與客戶達(dá)成協(xié)議，所以實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該在優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)及總體控制成本的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同測(cè)量設(shè)備來(lái)確定合理的校準(zhǔn)周期。

2 周期調(diào)整判定

基于風(fēng)險(xiǎn)考慮，根據(jù)設(shè)備初始校準(zhǔn)、經(jīng)一定時(shí)間間隔的后續(xù)校準(zhǔn)結(jié)果來(lái)確定后續(xù)校準(zhǔn)周期，對(duì)于新設(shè)備，建議收集至少3次連續(xù)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。具體校準(zhǔn)結(jié)果依據(jù)RB/T034—2020內(nèi)的6.2.1基于校準(zhǔn)結(jié)果的a、b、c條款進(jìn)行。

3 周期調(diào)整方法

3.1 初始校準(zhǔn)周期確定

實(shí)驗(yàn)室在確定測(cè)量設(shè)備的初始校準(zhǔn)周期時(shí)，應(yīng)依據(jù)計(jì)量相關(guān)的校準(zhǔn)規(guī)范、測(cè)量設(shè)備的說(shuō)明書(shū)等。此外，可參考以下條件：

a.最大允許誤差。

b.測(cè)量所需的不確定度。

c.設(shè)備制造商的建議。

d.預(yù)期使用的程度和頻次。

e.環(huán)境條件的影響。

f.設(shè)備的調(diào)整（變化）。

g.被測(cè)量設(shè)備的影響（如設(shè)備的損耗、磨損等不利影響）。

h.確定不合理校準(zhǔn)周期所帶來(lái)的后果及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析。

i.設(shè)備的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、性能要求等。

j.相同或類似設(shè)備匯總的或已發(fā)布的數(shù)據(jù)。

k.預(yù)期使用的風(fēng)險(xiǎn)。

1.法律的要求。

3.2 調(diào)整方法

3.2.1 簡(jiǎn)單反應(yīng)調(diào)整法

若校準(zhǔn)結(jié)果在最大允許誤差的80%以內(nèi)，則通過(guò)增量系數(shù)a來(lái)延長(zhǎng)校準(zhǔn)周期，反之，則通過(guò)減量系數(shù)b來(lái)縮短校準(zhǔn)周期。新的校準(zhǔn)周期/，可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，I。為調(diào)整前的校準(zhǔn)周期;I，為調(diào)整后的校準(zhǔn)周期;a為增量系數(shù);b為減量系數(shù);R，為長(zhǎng)期平均測(cè)量可靠性目標(biāo)。

值越大，則該方法可使校準(zhǔn)周期從初始值接近“正確值”的速度越快，反之，則越慢。

3.2.2增量反應(yīng)調(diào)整法

增量反應(yīng)法是基于歷次校準(zhǔn)結(jié)果對(duì)校準(zhǔn)周期進(jìn)行調(diào)整，該方法的最終測(cè)量可靠性目標(biāo)R由實(shí)驗(yàn)室直接設(shè)定。該方法調(diào)整后的校準(zhǔn)周期/的關(guān)系見(jiàn)下式：

其中，Δ與Δ的關(guān)系如下：

式中，I為第m次校準(zhǔn)時(shí)的校準(zhǔn)周期;Δ為第m次校準(zhǔn)周期調(diào)整的系數(shù);R為測(cè)量可靠性目標(biāo);y為計(jì)算因子，當(dāng)?shù)趍次校準(zhǔn)結(jié)果滿足要求時(shí)，ym=1，當(dāng)?shù)趍次校準(zhǔn)結(jié)果不滿足要求時(shí)，y=0;m為校準(zhǔn)周期的調(diào)整序號(hào)。

最終測(cè)量可靠性目標(biāo)R直接由實(shí)驗(yàn)室設(shè)定。4周期調(diào)整應(yīng)用

4.1 道路性能測(cè)試儀案例應(yīng)用

該道路性能測(cè)試儀按新設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)周期調(diào)試，則收集3次連續(xù)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確定其性能變化較為穩(wěn)定，則在第4次校準(zhǔn)后進(jìn)行周期調(diào)整（新設(shè)備是指新配置的、機(jī)構(gòu)對(duì)其計(jì)量特性隨時(shí)間變化的特點(diǎn)和趨勢(shì)不了解的設(shè)備）。

4.1.1 簡(jiǎn)單反應(yīng)調(diào)整法

取I3=12月、a=0.11、R，=90%，按照公式（2）計(jì)算b=0.61。其校準(zhǔn)結(jié)果見(jiàn)表1。

第4次校準(zhǔn)結(jié)果符合要求（符合±0.5%）且小于最大允許誤差的80%：

I4=I3（1+a）=12x（1+0.11）=13.32≈13（月）（5）

4.1.2增量反應(yīng)調(diào)整法

取I3=12月，測(cè)量可靠性目標(biāo)設(shè)定為R=90%，其校準(zhǔn)結(jié)果見(jiàn)表1。

第4次校準(zhǔn)結(jié)果符合要求（符合±0.5%）且小于最大允許誤差的80%：

若第5次校準(zhǔn)結(jié)果符合要求（符合±0.5%）且小于最小最大允許誤差的80%，則：

簡(jiǎn)單反應(yīng)調(diào)整法僅依據(jù)當(dāng)次校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，該方法不確定性大，無(wú)法確認(rèn)校準(zhǔn)周期在什么時(shí)候達(dá)到了正確值。而增量反應(yīng)調(diào)整法是依據(jù)歷次校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行周期調(diào)整，依據(jù)歷次校準(zhǔn)結(jié)果可以觀察到設(shè)備的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整能夠使校準(zhǔn)周期更加接近正確值。

4.2周期調(diào)整后的期間核查

根據(jù)上述的周期調(diào)整方法，根據(jù)設(shè)備情況及校準(zhǔn)周期，可選擇增量反應(yīng)調(diào)整法，將設(shè)備校準(zhǔn)周期調(diào)定為23個(gè)。在該校準(zhǔn)周期內(nèi)，制定測(cè)量設(shè)備的期間核查計(jì)劃，并且每隔6個(gè)月或1年進(jìn)行一次期間核查。可通過(guò)期間核查，來(lái)監(jiān)測(cè)周期調(diào)整后測(cè)測(cè)量設(shè)備的性能狀態(tài)，確保測(cè)量設(shè)備穩(wěn)定，持續(xù)滿足實(shí)驗(yàn)室的使用要求。

實(shí)驗(yàn)室對(duì)于道路性能測(cè)試儀的期間核查方法為采用多臺(tái)設(shè)備比對(duì)法，將7臺(tái)道路性能測(cè)試儀放在同一輛車上進(jìn)行測(cè)速試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，期間核查數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2。期間核查結(jié)果處理：

式中，x，為參加核查的GPS車速儀測(cè)量值;x為中位值（median）;IQR為四分位數(shù)間距（Interquartile Range）（IQR=Q3-Q1）;IQRx0.7413為標(biāo)準(zhǔn)化四分位數(shù)間距，Norm IQR;Q3為高四分位數(shù)，指小于1/4 的數(shù)據(jù)的值的一個(gè)值;Q1為低四分位數(shù)，指大于1/4的數(shù)據(jù)的值的一個(gè)值。

計(jì)算出參加核查的GPS車速儀每一核查項(xiàng)目的Z值，按照下列準(zhǔn)則評(píng)價(jià)參加核查的GPS車速儀的結(jié)果：

a.|Z≤2為滿意結(jié)果;

b.2<|Z<3為有問(wèn)題的結(jié)果;

c.|Z≥3為不滿意或離群的結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

校準(zhǔn)間隔的確認(rèn)涉及因素較多，每一種的調(diào)整方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，實(shí)際工作過(guò)程中需根據(jù)自身設(shè)備特點(diǎn)、廠家說(shuō)明要求、校準(zhǔn)參數(shù)、成本高低等情況，并配合期間核查等其他方法來(lái)確保測(cè)量設(shè)備的可靠性。在進(jìn)行校準(zhǔn)周期調(diào)整的時(shí)候根據(jù)測(cè)量設(shè)備實(shí)際運(yùn)用情況進(jìn)行分析評(píng)估，還需要充分地利用歷史數(shù)據(jù)作為支撐，為后續(xù)的校準(zhǔn)周期提供依據(jù)，避免盲目、隨性的調(diào)整。

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作者簡(jiǎn)介：

羅楊，女，1989年生，助理工程師，研究方向?yàn)闇y(cè)量設(shè)備的計(jì)量。