測量設備校準間隔的確定導則

測量設備校準間隔的確定導則范圍本技術規(guī)范目的是為實驗室在建立校準體系時，為確定測量設備的校準間隔提供指導。本規(guī)范亦適用于使用測量設備的其他合格評定機構（如檢驗機構和認證機構）及其他團體（如制造商）。引用文件JJF1001-2011通用計量術語及定義OIMLD10Guidelinesforthedeterminationofrecalibrationintervalsofmeasuringequipment凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用本技術規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本技術規(guī)范。術語和定義除下列條款另有規(guī)定外，本技術規(guī)范中使用的術語符合VIM、ISO10012、ISO/IEC17000、ISO/IEC17020、ISO/IEC17025、ISO/IEC17065和CIPMMRA-D-04。測量不確定度measurementuncertainty,uncertaintyofmeasurement[JJF1001,5.18]簡稱不確定度（uncertainty）根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負參數(shù)。注1測量不確定度包括由系統(tǒng)影響引起的分量，如與修正量和測量標準所賦量值有關的不確定度分量及定義的不確定度分量。有時對估計的系統(tǒng)影響未作修正，而是作為不確定度分量來處理。注2此參數(shù)可以是諸如稱為標準測量不確定度的標準偏差（或其特定倍數(shù)），或是說明了包含概率的區(qū)間半寬度。注3測量不確定度一般由若干分量組成。其中一些分量可根據(jù)一系列測量值的統(tǒng)計分布，按測量不確定度的A類評定進行評定，并可用標準差表征。而另一些分量則可根據(jù)基于經(jīng)驗或其他信息所獲得的概率密度函數(shù)，按測量不確定度的B類評定進行評定，也用標準偏差表征。注4通常對于一組給定的信息，測量不確定度是相應于所賦予被測量的值的。該值的改變將導致相應的不確定度的變化。合成標準測量不確定度combinedstandardmeasurementuncertainty[JJF1001,5.22]簡稱合成標準不確定度(combinedstandarduncertainty)由在一個測量模型中各輸入量的標準測量不確定度獲得的輸出量的標準測量不確定度。注：在數(shù)學模型中的輸入量相關的情況下，當計算合成標準不確定度時必須考慮協(xié)方差。校準calibration卩JF1OO141O]在規(guī)定條件下的一組操作，其第一步是確定由測量標準提供的量值與相應示值之間的關系，第二步則是用此信息確定由示值獲得測量結果的關系，這里測量標準提供的量值與相應示值都具有測量不確定度。注1校準可以用文字說明、校準函數(shù)、校準圖、校準曲線或校準表格的形式表示。某些情況下，可以包含對具有測量不確定度的示值的修正，加修正值或乘修正因子。注2校準不應與測量系統(tǒng)的調(diào)整(常被錯誤稱作“自校準”)相混淆，也不應與校準的驗證相混淆。注3通常，只把上述定義中的第一步認為是校準。測量結果measurementresult,resultofmeasurementJJF1001,5.1]與其他有用的相關信息一起賦予被測量的一組量值。注1測量結果通常包含這組量值的“相關信息”，諸如某些可以比其他方式更能代表被測量的信息。它可以用概率密度函數(shù)(PDF)的方式表示。注2測量結果通常表示為單個測得的量值和一個測量不確定度。對某些用途，如果認為測量不確定度可忽略不計，則測量結果可表示為單個測得的量值。在許多領域中這是表示測量結果的常用方式。注3在傳統(tǒng)文獻和上一版的VIM中，測量結果被定義為賦予被測量的值，并按情況解釋為平均一個示值、未修正的結果或已修正的結果。實物量具materialmeasureJJF1OO165]具有所賦量值，使用時以固定形態(tài)復現(xiàn)或提供一個或多個量值的測量儀器。例：標準砝碼；容積量器(提供單個或多個量值，帶或不帶量的標尺)；標準電阻器；線紋尺；量塊；標準信號發(fā)生器；有證標準物質(zhì)。注1實物量具的示值是其所賦的量值。注2實物量具可以是測量標準。測量系統(tǒng)的調(diào)整adjustmentofameasuringsystemJJF1001,6.19]簡稱調(diào)整(adjustment)為使測量系統(tǒng)提供相應于給定被測量值的指定示值，在測量系統(tǒng)上進行的一組操作。注1測量系統(tǒng)調(diào)整的類型包括：測量系統(tǒng)調(diào)零，偏置量調(diào)整，量程調(diào)整(有時稱為增益調(diào)整)。注2測量系統(tǒng)的調(diào)整不應與測量系統(tǒng)的校準相混淆，校準是調(diào)整的一個先決條件。注3測量系統(tǒng)調(diào)整后，通常必須再校準。儀器漂移instrumentaldrift卩JF1001,7.21]由于測量儀器計量特性的變化引起的示值在一段時間內(nèi)的連續(xù)或增量變化。注：儀器漂移既與被測量的變化無關，也與任何可識別的影響量的變化無關。最大允許測量誤差maximumpermissiblemeasurementerror卩JF1001,7.27]簡稱最大允許誤差(maximumpermissibleerror),又稱誤差限(limitoferror)對給定的測量、測量儀器或測量系統(tǒng)，由規(guī)范或規(guī)程所允許的，相對于已知參考量值的測量誤差的極限值。注1通常，術語“最大允許誤差”或“誤差限”是用在有兩個極端值的場合。注2不應該用術語“容差”表示“最大允許誤差”。參考測量標準referencemeasurementstandard卩JF1001,8.6]簡稱參考標準(referencestandard)在給定組織或給定地區(qū)內(nèi)指定用于校準或檢定同類量其他測量標準的測量標準。注：這類標準稱為計量標準。參考量值referencequantityvalue卩JF1001,8.19]簡稱參考值(referencevalue)用作與同類量的值進行比較的基礎的量值。注1參考量值可以是被測量的真值，這種情況下它是未知的；也可以是約定量值，這種情況下它是已知的。注2帶有測量不確定度的參考量值通常由以下參照對象提供：一種物質(zhì)，如有證標準物質(zhì)；一個裝置，如穩(wěn)態(tài)激光器；一個參考測量程序；與測量標準的比較。測量儀器measuringinstrument卩JF1001,6.1]單獨或與一個或多個輔助設備組合，用于進行測量的裝置。注1一臺可單獨使用的測量儀器是一個測量系統(tǒng)。注2測量儀器可以是指示類測量儀器，也可以是實物量具。測量系統(tǒng)measuringsystem卩JF1001,6.2]一套組裝的并適用于特定量在規(guī)定區(qū)間內(nèi)給出測得值信息的一臺或多臺測量儀器，通常還包括其他裝置，諸如試劑和耗材。注：一個測量系統(tǒng)可以僅包括一臺測量儀器。測量設備measuringequipment卩JF1001,6.6]實現(xiàn)測量過程所必需的測量儀器、軟件、測量標準、標準物質(zhì)、輔助設備或其組合。注1測量儀器是測量設備的組成部分，在測量中起著重要作用。一些測量儀器可以獨立完成一個測量過程或?qū)崿F(xiàn)一個物理量。注2測量設備等同于測量系統(tǒng)。校準測量能力calibrationandmeasurementcapability[CIPMMRA-D-04]簡稱CMC在常規(guī)條件下能夠提供給客戶的校準和測量的能力。國際計量委員會相互承認協(xié)議(CIPMMRA)下的，在國際計量局的關鍵比對數(shù)據(jù)庫(BIPMKCDB)中公布的校準測量能力；簽署國際實驗室認可合作組織(ILAC)協(xié)議的實驗室認可范圍內(nèi)的校準測量能力。實驗室laboratory[ISO/IEC17025,3.6]從事下列一種或多種活動的機構：檢測、校準、與后續(xù)檢測或校準相關的抽樣。注：在本規(guī)范中，“實驗室活動”指上述三種活動。合格評定機構conformityassessmentbody[ISO/IEC17000,2.5]從事合格評定服務的機構。注：認可機構不是合格評定機構。認證機構certificationbody[ISO/IEC17065,3.12]運作認證方案的第三方合格評定機構。注：認證機構可以是非政府的或政府的（具有或不具有監(jiān)管權利）。檢驗機構inspectionbody[ISO/IEC17020,3.5]從事檢驗活動的機構。注：檢驗機構可以是一個組織，或是一個組織的一部分?；疽蟾攀霰３謱嶒炇覝y量結果可追溯性和可靠性的一個重要方面是確定所使用的測量設備在連續(xù)校準（重新校準）之間應允許的最大周期。各種有關測量活動的國際標準都考慮到了這一點，女如ISO/IEC17025或ISO15189。此外，適用于合格評定機構和其他運營方的國際標準中也包含這方面內(nèi)容，如ISO/IEC17020、ISO/IEC17043、ISO/IEC17065、ISO9001、ISO10012、ISO17034或ISO22870。測量設備定期校準的目的a） 在實際使用測量設備時，改進參考值與使用測量設備獲得值之間的偏差以及對該偏差的不確定度的估計；b） 驗證測量設備所能達到的最佳不確定度；c） 確認測量設備是否發(fā)生了變化，該變化可能會導致對過去一段時間內(nèi)所出具的測量結果產(chǎn)生懷疑。影響校準間隔的因素校準時間和校準間隔的確定是校準工作的重要組成部分。影響校準間隔的因素很多，實驗室應該考慮這些因素。最重要的影響因素見5.1。校準結果數(shù)據(jù)當在以下（但不限于）條件下進行校準時，校準結果數(shù)據(jù)可用于重新確定校準間隔：a） 已通過同行評審的國家計量院及其指定機構提供的校準和測量能力。該同行評審是在國際計量委員會相互承認協(xié)議（CIPMMRA）下實施的b）經(jīng)簽署國際實驗室認可合作組織（ILAC）協(xié)議或ILAC承認的區(qū)域協(xié)議的認可機構認可的能夠證明其具有計量溯源性的校準和測量能力。4.5校準成本在重新確定校準間隔時，通常不能忽略重新校準的成本。但是，成本需要與增加的測量不確定度、或因較長的復校間隔而導致的測量質(zhì)量和服務方面的高風險進行權衡。確定校準間隔的方法來源對于校準間隔的確定和調(diào)整，沒有普遍適用的某種最佳方法。由于沒有一種方法能夠完美地適用于所有測量設備，因此本技術規(guī)范將介紹一些確定和調(diào)整校準間隔的簡易判定方法，并給出其對不同類型測量設備的適用性。該方法已在某些標準中，或由知名的技術組織，或相關的科學期刊更詳細地發(fā)布（例如，ISO10012-1[4]是包含有用細節(jié)的標準，但僅包含與確認間隔有關的一般信息，ISO10012[5]已修訂）。實驗室開發(fā)的或采用的確定校準間隔的方法，若適用且經(jīng)過確認后，也可使用。數(shù)據(jù)收集實驗室應選擇合適的方法，并對所使用的方法進行記錄。校準結果應作為歷史數(shù)據(jù)進行收集和保存，以便為測量設備校準間隔的重新確定提供依據(jù)。注：對于某些測量設備，組成該設備的每個裝置或測量儀器可以單獨進行校準。在此情況下，測量設備的合成標準測量不確定度是由所有裝置和測量儀器引入的不確定度來合成的。4.8期間核查除了確定的校準間隔外，實驗室應進行適當?shù)钠陂g核查，以確保測量設備在兩次校準之間保持正常的工作和校準狀態(tài)（見ISO/IEC17025）。期間核查與確定重新校準的時間間隔無關。在批準測量設備使用之前，實驗室應檢查外部溯源校準和（或）內(nèi)部核查的結果是否在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。初始校準間隔的確定5.1初始確定因素初始校準間隔的確定主要取決于（但不限于）以下因素:a） 實驗室需要或聲明的測量不確定度；對測量數(shù)據(jù)準確度要求高的，可適當縮短校準周期。應根據(jù)實際情況決定所需設備的準確度等級，不應盲目追求高的準確度；b） 測量設備在使用時超過最大允許誤差所帶來的風險；c） 風險評估分析，例如：測量設備如果因校準間隔不正確造成超出校準期限（無法追溯）或測量設備發(fā)生顯著漂移而導致的后果；d） 測量設備的類型及其內(nèi)部組件；若測量設備具有較好的長期穩(wěn)定性和可靠性，可適當延長校準間隔，反之，則應縮短校準間隔。e） 制造商關于測量設備的建議（當實驗室要求或聲明的不確定度是基于測量設備的準確度時，制造商的建議）；f） 磨損和漂移的趨勢；g） 預期的使用范圍和嚴酷程度；測量儀器預期使用的頻繁程度，使用頻繁的測量儀器，其計量性能容易降低，可以考慮縮短校準周期；h） 測量設備對檢測、測量或校準結果的影響程度；測量設備的數(shù)據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響的，校準間隔應適當縮短；i） 環(huán)境條件（氣候條件、振動、電離輻射等）；j） 被測量的影響（如高溫對熱電偶的影響）；k） 相同或類似設備匯總或已發(fā)布的測量數(shù)據(jù)；l） 與其他參考標準或測量儀器進行互相核查的頻率；m） 期間核查的頻率、質(zhì)量和結果；n） 運輸安排和風險；O） 操作人員培訓及其執(zhí)行既定程序的程度。P） 法律要求。5.2人員要求確定校準間隔的人員應具備相關技術能力。對于每一臺或每一組測量設備，應能對其在校準后可能保持在規(guī)定限值（即最大允許誤差、準確度要求）內(nèi)的時間長短做出估計。校準間隔的后續(xù)調(diào)整確定方法6.1一般原則建立在常規(guī)基礎上的校準體系（基于特定次數(shù)連續(xù)測量的結果），應能夠?qū)π书g隔進行調(diào)整，以優(yōu)化使風險和成本趨于平衡。最初確定的校準間隔有可能并沒有給出期望的最佳結果，原因會有很多，例如：a） 測量設備的可靠性可能低于預期；b） 測量設備的使用和保養(yǎng)程度可能不如預期；c） 對于某些測量設備，進行有限的校準而不是完全校準可能就足夠了；d） 如果通過測量設備的重新校準所確定的儀器漂移，在沒有明顯變化的情況下，可能表明適當延長校準間隔并不會增加風險?？梢愿鶕?jù)以下條件選擇后續(xù)調(diào)整校準間隔的方法：a） 測量設備被視為單獨的個體或是成組（如按制造商型號或類型）；b） 測量設備隨時間或使用引起的漂移，其性能超過規(guī)定限值（如最大允許誤差、準確度要求）；c） 測量設備呈現(xiàn)不同類型的不穩(wěn)定性；d） 測量設備所經(jīng)歷的各次調(diào)整；e）測量設備的歷次校準結果（如測量儀器的歷次校準記錄或維護、保養(yǎng)歷史記錄中獲得的趨勢數(shù)據(jù)）。對于新的測量設備,建議在其使用期限的初期，對其進行更加頻繁的校準，以便快速了解其特性變化趨勢。在對這一趨勢進行分析之后，可以對校準間隔重新進行評估。注:對于新的測量設備，建議至少應收集連續(xù)三個校準周期的校準數(shù)據(jù)，以確定變化趨勢。確定了初始校準間隔后，始終保持固定的校準間隔而不進行重新評估是不可靠的，不建議使用。6.2階梯調(diào)整法（方法1）每次對一臺測量設備進行例行校準時，若發(fā)現(xiàn)其誤差在測量所需的最大允許誤差的規(guī)定范圍內(nèi)，則其后的校準間隔可以適當延長（或保持不變）。否則，當其誤差超過了最大允許誤差的規(guī)定范圍，則其后的校準間隔應縮短。可根據(jù)需要將最大允許誤差替換為其他任何限值。建議針對不同的情況，制定適當?shù)臏蕜t來規(guī)定延長或縮短測量設備的校準間隔。這種“階梯”響應可以對校準間隔進行快速調(diào)整，且不需要建立模型就可以輕易實現(xiàn)。通過對校準結果進行分析和使用，表明需要進行技術維修改造或預防性維護，就可以預測一組測量設備可能出現(xiàn)的問題。注:NCSL推薦文件RP-1描述了類似的簡單響應方法（方法A1）。盡管該方法實施成本不高，但隨機測量結果（位于規(guī)定限值之內(nèi)或之外的誤差）實質(zhì)上會導致校準間隔發(fā)生變化，因此用戶應接受這樣的結果。另一個問題是，校準間隔逼近正確間隔的速度較慢，即使達到了正確間隔，也可能無法一直保持。類似的觀點也適用于本規(guī)范的方法1。把測量設備視為獨立系統(tǒng)的一個缺點是，可能會很難保持校準工作的順利進行以及在風險和成本之間保持平衡，并且需要提前制定詳細的計劃。使用此方法設置極長或極短的校準間隔都是不合適的，可能會造成撤回大量已簽發(fā)證書或帶來大量重復工作的風險，這種風險最終會變得不可接受6.3控制圖法（方法2）6.3.1控制圖是質(zhì)量控制統(tǒng)計學（SQC）最重要的工具之一。其工作原理如下：選擇有代表性的校準點，將其校準結果按時間繪制成曲線圖。從這些曲線圖中可以計算出結果的離散度和儀器的漂移量。儀器的漂移量通常是在一個校準間隔內(nèi)的平均漂移，對于非常穩(wěn)定的測量設備，也可以是幾個校準間隔內(nèi)的漂移。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以計算出最佳間隔。在開始計算之前，需要對測量設備性能的變化規(guī)律有一定了解。同樣，很難在風險和成本之間實現(xiàn)平衡。校準間隔可能與事先規(guī)定的校準間隔有較大變化但不會使計算失效，因為通過可靠性計算，至少在理論上給出了有效的校準間隔。此外，計算結果的離散度可以表明制造商規(guī)定的誤差限是否合理，對測量設備漂移的分析也有助于發(fā)現(xiàn)漂移的原因。注:本方法不適用于無儀器漂移的測量設備的校準。本方法適用于具有單一指定量值的實物量具，如量塊或標準電阻的校準。6.4小時時間法（方法3）這是上述方法的一種變形?；痉椒ū３植蛔儯书g隔以實際工作的小時數(shù)表示，而不是以年或月表示。測量設備配備計時裝置，當指示的時間達到規(guī)定值時，設備應返回進行校準。例如用于極端溫度的熱電偶、氣體壓力的自重計或長度測量儀器（即可能受到機械影響的測量設備）。這種方法的主要優(yōu)點是校準次數(shù)和校準成本直接隨測量設備使用時間的長短而變化。另一優(yōu)點是可以自動檢查測量設備的使用情況。然而，這種方法也有以下實際缺點：a）不適用于含有無源測量儀器（如衰減器）或標準（電阻、電容等）的測量設備；b） 不適用于已知經(jīng)儲存、搬運，或若干短時通斷周期而發(fā)生漂移或變化的測量設備；c） 提供和安裝合適的計時裝置來測量時間的初始成本很高，而且用戶可能會干擾計時裝置的安裝，需要額外的監(jiān)控，將增加成本；d） 與方法1和方法2的原理相比，制定校準工作的計劃更加困難，因為實驗室不知道校準間隔的終止時間。黑盒測試法（方法4）該方法是方法1和方法2的一種變形，可能比評估原始測量設備的校準間隔方法更為有效。特別適用于能夠簡單快速地對測量設備的關鍵參數(shù)部分進行校準的情況?？墒褂帽銛y式校準裝置對關鍵參數(shù)進行重復（一天一次或更頻繁）測量，也可使用專門設計的“黑盒”對所選參數(shù)進行測量。如果“黑盒”發(fā)現(xiàn)測量設備超出了最大允許誤差（或任何其他規(guī)定限值），則返回進行完整校準。注：適用于此方法的測量儀器如：密度計（諧振式）、鉑電阻溫度計（結合小時時間法）、劑量計（含源）和聲級計（含源）。本方法的主要優(yōu)點是為測量設備的用戶提供了最大的操作性。因為只在明確需要時才會進行完整的校準，所以非常適合用于地理位置遠離實驗室的測量設備。難點在于關鍵參數(shù)的確定和“黑盒”的設計。本方法雖然在理論上非?？煽?，但也有不確定性，因為測量設備的某些參數(shù)可能用“黑盒”無法測量。此外，“黑盒”本身的特性有可能發(fā)生變化，因此需要對“黑盒”的校準間隔進行選擇和定期核查。統(tǒng)計學法（方法5）基于單個測量設備或測量儀器的統(tǒng)計分析也是一種方法。特別在與適當?shù)能浖ぞ呓Y合使用時，這類方法越來越受到人們的關注。當需要校準大量相同的測量設備（即成組的測量設備）時，可以借助統(tǒng)計學方法來核查校準間隔。在NCSL文件RP-1中給出了詳細的例子。6.7方法間的比較沒有一種方法能適用于所有測量設備（見表1），實驗室應根據(jù)使用場合的不同，對不同測量設備選擇不同的方法。此外應注意，實驗室方法選擇也會受是否打算進行有計劃的維修保養(yǎng)等其他因素影響，所選擇的方法也將反過來影響到記錄保存的形式。方法比較一覽表表1校準間隔確定方法比較一覽表性能階方法1梯調(diào)整法方法2