檢測和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量的保證中監(jiān)控方法及其判斷

1、檢測和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量的保證中監(jiān)控方法及判斷一、概述在 CNAS-CL01：2006檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則中：5.9 檢測和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量的保證5.9.1 發(fā)現(xiàn)其發(fā)展趨勢，如可行，應(yīng)采用統(tǒng)計技術(shù)對結(jié)果進行審查。這種監(jiān)控應(yīng)有計劃并加以評審，可包括（但不限于）下列內(nèi)容：內(nèi)部質(zhì)量控制；b、參加實驗室間的比對或能力驗證計劃；c、使用相同或不同方法進行重復(fù)檢測或校準(zhǔn)；d、對存留物品進行再檢測或再校準(zhǔn)；e、分析一個物品不同特性結(jié)果的相關(guān)性；5.9.2 應(yīng)分析質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)將要超出預(yù)先確定的判據(jù)時，應(yīng)采取有計劃的措施來糾正出現(xiàn)的問題，并防止報告錯誤的結(jié)果。在測量工作中，為使檢/校結(jié)果得到

2、保證，各實驗室通常會采用上述多種方法來監(jiān)控。由于影響實驗室檢/校結(jié)果質(zhì)量的因素很多，包括人員、設(shè)備、設(shè)施與環(huán)境條件，樣品、方法、測量的準(zhǔn)確性進行驗證。CNAS-CL01：2006 中的 5.9.1 條所提出的監(jiān)控方法就是對檢/校結(jié)果是否準(zhǔn)確、可靠進行實驗驗證，找出造成結(jié)果失準(zhǔn)的因素，或者由結(jié)果發(fā)現(xiàn)其發(fā)展趨勢，以便及時采取糾正措施或預(yù)防措施，以防結(jié)果失準(zhǔn)的再一次發(fā)生或預(yù)防其發(fā)生。二、各種監(jiān)控方法及其判斷1、采用統(tǒng)計技術(shù)對結(jié)果實施監(jiān)控圖。對于某個需要監(jiān)控的測量過程，首先應(yīng)選定核查標(biāo)準(zhǔn)進行測量，建立過程參數(shù)。核查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)選擇與被測對象的測量范圍、準(zhǔn)確度等級等指標(biāo)接近的而又具有較為穩(wěn)定性的儀器、實物量具

3、、量數(shù)值的描點序列，參見圖 統(tǒng)稱為控制線。若控制圖中的描點落在UCL 和 LCL之外，或描點在 UCL 和 LCL 之間的排列不隨機，則表示過程出現(xiàn)了異常。1UCL樣本統(tǒng)計量數(shù)值CLLCL01234567時間圖1 控制圖示例n5）者用極差控制圖，測量次數(shù)多者（n 10）用標(biāo)準(zhǔn)差控制圖。其反映的都是分散性參數(shù)。另外常用的控制圖還有均值一極差（xR）控制圖,均值一標(biāo)準(zhǔn)差（xs）控制圖,中位值一極差（x R）控制圖。均值（中位值）控制圖主要用于觀察測量結(jié)果平均（中位）值的變化情況，而極差（標(biāo)準(zhǔn)差）控制圖主要用于觀察測量結(jié)果分散的情況，將二者聯(lián)合運用，可以觀察測量結(jié)果的變化。對控制圖的畫法及判斷，可參

4、考測量設(shè)備期間核查方法及判斷一文。2、使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行監(jiān)控用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對儀器設(shè)備或計量標(biāo)準(zhǔn)進行檢測，是最方便，也是最有效的方法。1）當(dāng)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的擴展不確定度小于或等于儀器設(shè)備的最大允許誤差的 1/3 時，相當(dāng)于為：y y1 （1）2式中： y 儀器設(shè)備或計量標(biāo)準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所得的示值；1y 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書所賦予示值；2MPE 儀器設(shè)備或計量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差。2）當(dāng)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的擴展不確定度大于儀器設(shè)備的最大允許誤差的 1/3 時，相當(dāng)于盲樣試斷公式為：y y1U U （2）22212式中： y 儀器設(shè)備或計量標(biāo)準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所得的示值；1y 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書所賦予示值；2U 測量結(jié)果 y

5、 的擴展不確定度，=2；211U 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)賦值的擴展不確定度，=2。223、參加實驗室間的比對方面存在的差距，以正確識別實驗室技術(shù)運作過程中存在的問題。2評價方法，然后按預(yù)先確定的方案實施，最后進行實驗室比對結(jié)果的評價，編制評價報告?；ò晔剑ㄈ鐖D 況下，采用園環(huán)式比對；如被測物品穩(wěn)定性比較好，則可采用花瓣式；否則只能采用星形式。對要相當(dāng)好。AGBGBGBFACFACFCDEEEDD(a) 園環(huán)式(b) 星形式(c) 花瓣式圖2 校準(zhǔn)實驗室量值比對路徑圖A表示主導(dǎo)實驗室； B、C、D、E、F、G表示參加實驗室參加實驗室間比對屬于外部質(zhì)量控制活動，目的是驗證實驗室的檢/校結(jié)果與其他實驗室的檢/校結(jié)

6、果相比較，以確定其不一致性是否控制在公認(rèn)的允許范圍內(nèi)。1）由兩個實驗室之間進行的比對一個標(biāo)準(zhǔn)溯源的，但這時一般其相關(guān)性很小而可以忽略不計。故其判斷式為：y y U U （3）221212式中： y 主實驗室測量結(jié)果；1y 比對實驗室測量結(jié)果；2U2 主實驗室測量結(jié)果的擴展不確定度，=2；1U2 對比實驗室測量結(jié)果的擴展不確定度，=2。2若兩實驗室的測量不確定度相同，即U U U ，則12y y U （4）12若兩實驗室的測量不確定度相差較大，若U U ，那么U 可忽略，則122y y U （5）121若標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定，兩實驗室間復(fù)現(xiàn)性為R，則y y R（6）123所謂復(fù)現(xiàn)性限 ，就是兩實驗室在規(guī)定

7、條件下所測得測量結(jié)果的最大允許誤差限。R=2，則y y （7）12式中：MPE儀器設(shè)備或計量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差。證明：儀器設(shè)備或計量標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)檢定合格，其測量結(jié)果滿足均勻分布，故 y 、 y 的由儀器誤12差所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度均為u u u，由于兩者的分布均為均勻分布且寬度相等，其合MPE312 附錄 k =1.90 U U U k u90MPE12953 y yU U U 1.90 21.55MPE22312122）由多個實驗室之間進行的比對對于有多個實驗室參加的比對，要求各實驗室測量相同的被測對象，并提供測量結(jié)果及其測量不確定度。若被測對象已由測量的權(quán)威機構(gòu)進行過測量，并給出了其參考值U (

8、=2)，則y 及擴展不確定度 yU （8）refy U22labreflab式中： y 參加比對的實驗室的測量結(jié)果；y 參考實驗室提供的測量結(jié)果；U 參加比對的實驗室提供的擴展不確定度，=2；U 參考實驗室提供的擴展不確定度，=2。說明：由式（7）可知，比對的結(jié)論與實驗室所提供的擴展不確定度 U 有關(guān)，U 越大， U不能低于此值。實驗室所提供的測量結(jié)果的平均值y 來作為參考值，則y y iU （9）labn1n式中： y 第 i 個實驗室測量結(jié)果；iy n 個實驗室測量結(jié)果的平均值；參加比對實驗室的個數(shù)；nU 各實驗室具有的相同的測量不確定度。證明：設(shè)：第一個實驗室測量結(jié)果為 y ，則1 y

9、y y 1y2yy1 y yn111n112nnnnn等式兩邊求方差： y y 1 u2 yu2n12u2y2u y 221112nnnn4 u(y ) u y 則 y y 11n u22u2y n12u2 yn11nn u (y)n122n1 22nnn 2nn1 u (y)22 n2u(y)2n1n u(y y) u y 或者 U(y y) U y n1nn1nn1Un11lab 根據(jù) y U y y y U y y n1U11labn即： Uy y n11labn式中因子1是由于相關(guān)性存在的原因，因為當(dāng)y 改變時，會引起平均值y 的改變。n1n1y 個特別大（或小）的離群值時，其對平均值

10、的影響遠(yuǎn)大于正常值，而平均值的改變會影響其它實驗室的比對結(jié)果，因此一般不以參加比對的實驗室測量結(jié)果的平均值作為參考值。如果按照3s原則或Grubbs差，以Z比分?jǐn)?shù)評價實驗室檢測結(jié)果是否滿意，它是實驗室間變異和實驗室內(nèi)變異之綜合體現(xiàn)。故其判斷式為：y yZ （10）中i式中： 穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)；Zy 參加實驗室對樣品測量結(jié)果；iy 所有參加實驗室對樣品測量結(jié)果的中位值；中NIQR所有參加實驗室對樣品測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)四分位數(shù)間距。 值3中位值是兩個中心值的平均值，即 x 1 /2如果N 是奇數(shù)，那么中位值是一個單一的中心值，即x N；如果N 是偶數(shù)，NNx1 /2。見圖322Q22、四分位數(shù)間距（IQR

11、觀察值的一半。數(shù)值越大，說明分散程度越大；反之，說明分散程度越小。高四分位數(shù)（Q）指全部觀察值中有四分之一的觀察值比它大的一個值；低四分位數(shù)（Q）是全部值131觀察值中有四分之一的觀察值比它小的一個值。故IQR= Q-Q。31間距（IQR）乘以系數(shù)0.7413，使之成為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的平均數(shù)為零，標(biāo)準(zhǔn)差為1，即35舉例：表 1某次實驗室對樣品測量比對結(jié)果表 2 按數(shù)值從大到小排列測量結(jié)果4.203.003.002.952.852.702.752.782.852.702.682.742.042.902.632.482.432.482.302.702.302.002.111.85結(jié)果判斷離群滿意滿意

12、滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意可疑測量結(jié)果4.203.003.002.952.902.852.852.782.752.742.702.702.702.682.632.482.482.432.302.302.112.042.001.85234567891011121314151617181920212223241112131415161718192021-1.11-1.95-1.64-2.36222324由表 2 可計算：243230y 2.70中Q 285Q 23653120.7413(2.85-2.365)0.35953據(jù)此可計算出各實驗室的

13、 Z 值，已列于表 1 中。Z 值的判斷：當(dāng) Z 2 時，測量結(jié)果出現(xiàn)于該區(qū)間的概率在 95%左右，通過，即滿意；當(dāng) 2Z 3 時，測量結(jié)果出現(xiàn)于該區(qū)間的概率在4%左右，可疑，應(yīng)查找原因；當(dāng) Z 3 時，測量結(jié)果出現(xiàn)于該區(qū)間的概率在 1%左右，為小概率事件，離群，不滿意。64、參加能力驗證計劃間比對，它是由認(rèn)可機構(gòu)或其授權(quán)/認(rèn)可的機構(gòu)組織和運作的；所謂實驗室間比對，是由其他機相同的。和結(jié)果的評價可參考利用實驗室間比對的能力驗證計劃一文。5、使用相同或不同方法進行重復(fù)檢測或校準(zhǔn)1）使用相同方法進行復(fù)檢/校為使測量結(jié)果得到監(jiān)控，在實驗室內(nèi)可采用復(fù)檢/校的方法，即對樣品測量二次，于是就必規(guī)定得過大，

14、可能會將含有異常值的混于其中，從而影響測量結(jié)果的可靠性；允差規(guī)定得過小，也就是控制過嚴(yán)，會將原本是正常的測量結(jié)果舍去而重新進行測量。這樣不僅會使工作量增加，之間的允差就顯得非常重要。（1）同一人員使用相同儀器進行復(fù)檢 /校（重復(fù)性試驗）f(y)若被測量為 y 和 y ，12兩次測量結(jié)果之差為：y y y y的12數(shù)學(xué)期望應(yīng)為零。（y -y ）y如果將問題轉(zhuǎn)化一下，將 y視為需要測012(y)量的被測量，由于y的數(shù)學(xué)期望為零，顯然 y之值應(yīng)在其不確定度 U y 范圍內(nèi)才是合U(y)=2u(y)圖4 正態(tài)分布示意圖理的（見圖 結(jié)果之間的允差的問題，就成為評定被測量y的測量不確定度問題。由于是在同一

15、實驗室內(nèi)用同一種方法進行復(fù)檢/校，因此兩次測量的所有不確定度分量及其大小均相同。當(dāng)評定y的不確定度時，原先的每一個分量將兩次起作用。兩個相同分量對被測量y數(shù)為零。即該分量對y來說起兩次作用。而由系統(tǒng)效應(yīng)引起的不確定度分量，在兩次測量中是 完全相關(guān)的，且相關(guān)系數(shù)為-1。即它們對測量結(jié)果y及其不確定度U y 沒有貢獻。故其判斷式為： y y1U U y 2 2 u u .u （11）21222n2式中： y 第一次測量結(jié)果；1y 第二次測量結(jié)果；27 由隨機效應(yīng)引起的擴展不確定度， =2；U yku ,u .u 由隨機效應(yīng)引起的各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。12n 一般來說，在 y yU U y 2 u y

16、 中，12c單一測量值的重復(fù)性 u y 由以下分量結(jié)成： 被測物品分辨力或讀數(shù)誤差c儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度起的不確定度分量0.29 大于重復(fù)性引起的不確定分量，可由代替。因此，只需考慮由重復(fù)x性引起的不確定分量就可以了。 .222若已知：S，則n12n1 y y U 2 u y 2 2S（12）12c 根據(jù)檢定規(guī)程，重復(fù)性一般為測量儀器的最大允許誤差的 ，現(xiàn)取 ，則111332 y y U y 2 u y MPE 094MPE （13）2 2312c若檢定規(guī)程規(guī)定用測量3 X X 、1312 y y （14）131212當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)要求兩次測量之差不得超過重復(fù)性限 r 時，則y y r （15）

17、12（2）同一人員采用不同儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)進行復(fù)檢/校（設(shè)備比對）a 和a a為其最大允許誤差限）則1243y y a a （16）222121若兩臺儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級相同，則4y y 2a1.88MPE （17）312證明：設(shè)： y 的重復(fù)性為S ，最大允許誤差限為a ，111y 的重復(fù)性為S ，最大允許誤差限為a ，222當(dāng)a a 則12 y y U U U u y u y2222121212cc 2 S 2S 22 2a2aa23a2a293a212311922129932 a a a a222222234311當(dāng)a =a 則12y y 2a1.88MPE41238（3）不

18、同人員使用同一儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)進行復(fù)檢/校（人員比對）（4）不同人員使用不同儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)進行檢/校此測量中，由于方法、環(huán)境相同外，人員和儀器都不同，人員間操作誤差帶來不確定度的分2）使用不同方法進行復(fù)檢/校當(dāng)使用不同方法時，不管是相同或不同人員，是在同一或不同儀器設(shè)備上進行復(fù)檢/校，基故其一般判斷式為：y y U U （18）221212式中： y 用方法 1 所得測量結(jié)果；1y 用方法 2 所得測量結(jié)果；2U 用方法 1 測量時， y 的擴展不確定度，=2；11U 用方法 2 測量時， y 的擴展不確定度，=2。22U 、U 的取值，即可由不同方法來評定，也可參照 1）中各種判斷公式

19、來處理。126、對留存物品進行再檢測或再校準(zhǔn)這里的再檢/校，是對留存物品由同一人員和同一儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)再檢/校一次，若時間不長，相當(dāng)于使用相同方法進行復(fù)檢/校。1）對一般的留存物品，其判斷公式可為： y y U y U y 2 2u u .u （19）2222121n式中： y 對物品第一次測量結(jié)果；1y 對留存物品再一次測量結(jié)果；2 由隨機效應(yīng)引起的擴展不確定度， =2；U yku u 由隨機效應(yīng)引起的各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。1n2）對性能較為穩(wěn)定的物品或核查標(biāo)準(zhǔn)其判斷公式為：y y （20）12式中： y 第一次檢/校測量結(jié)果；1y 對留樣再一次檢/校測量結(jié)果；2MPE儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差。公式為：y y （21）U12式中：儀器設(shè)備/計量標(biāo)準(zhǔn)的修正值的擴展不確定度，=2。97、分析一個物品不同特性結(jié)果的相關(guān)性的介紹。可以間接地用一個參數(shù)的量值來核查另一個參數(shù)量值的準(zhǔn)確程度。如直流功率NI R 2，2VR測得 N 值后，可由R 或 R 來核查三者之間的相關(guān)性。通常采取不同特性參數(shù)之間，存在線性關(guān)系的檢驗方法，即用直線方程 ，其中斜率為 a，截距為 b 以及相關(guān)系數(shù) ry b可用最小二乘法求得。驗方法有 t 檢驗法、F 檢驗法、相關(guān)系數(shù) r 檢驗法等。8、測量結(jié)果監(jiān)控的后處理檢/校結(jié)果的質(zhì)量監(jiān)控是確保實驗室報告結(jié)果準(zhǔn)