CNAS認證計量確認中如何對校準證書結果的不確定度進行確認
2018-09-03
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在ISO/IEC導則中要求:在實驗室中, 必須包含關于評定和校準不確定度的說明。ISO9001質量體系認證中, 提出在設備要使用時需要保證不確定度。說明國家對不確定度的使用是有明確規定的, 因此, CNAS認證(zheng)測量結果和不確定度在科學技術里的密切關系體現在:不確定度的大小表示測量設備質量和測量結果是否有用。
1校準證書(shu)中不確(que)定度的(de)理解與(yu)確(que)認(ren)
假設(she)查得被(bei)(bei)校(xiao)溫濕度(du)表的(de)(de)允差±1℃, 則0.5℃/2℃>1/3, 所以判定(ding)示值(zhi)(zhi)誤(wu)(wu)差校(xiao)準(zhun)(zhun)值(zhi)(zhi)-0.2℃不可(ke)采信, 不能使用(yong), 校(xiao)準(zhun)(zhun)機構所用(yong)校(xiao)準(zhun)(zhun)方法的(de)(de)不確定(ding)度(du)不滿足我們的(de)(de)要求(qiu), 就必須(xu)要求(qiu)校(xiao)準(zhun)(zhun)機構更換校(xiao)準(zhun)(zhun)方法重(zhong)新校(xiao)準(zhun)(zhun)。此時(shi)雖然示值(zhi)(zhi)誤(wu)(wu)差校(xiao)準(zhun)(zhun)值(zhi)(zhi)-0.2℃在允差±1℃之內(nei), 但判定(ding)被(bei)(bei)校(xiao)溫濕度(du)表合格是無效的(de)(de), 因為(wei)校(xiao)準(zhun)(zhun)值(zhi)(zhi)-0.2℃不可(ke)信, 使用(yong)它時(shi)具有不可(ke)承受的(de)(de)誤(wu)(wu)判風險(xian), 測量(liang)工程(cheng)極不安全。說(shuo)明或許不宜全信:
1.校(xiao)準(zhun)(zhun)不(bu)同于(yu)檢(jian)定(ding)(ding), 本身(shen)沒有(you)判定(ding)(ding)合格的(de)(de)法定(ding)(ding)任務, 如果相應的(de)(de)校(xiao)準(zhun)(zhun)規范沒有(you)明確規定(ding)(ding), 校(xiao)準(zhun)(zhun)結果的(de)(de)測量不(bu)確定(ding)(ding)度應該不(bu)受小于(yu)被校(xiao)儀器(qi)MPE的(de)(de)三分之一(yi)(yi)的(de)(de)禁止性限制(zhi), 只要小于(yu)被校(xiao)儀器(qi)MPE的(de)(de)二分之一(yi)(yi), 校(xiao)準(zhun)(zhun)結果就有(you)一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)應用(yong)價值;
2.基于此說明中的(de)校準(zhun)結(jie)果及MPE, 完全可(ke)以判定(ding)被校儀(yi)器合(he)格!——因為校準(zhun)結(jie)果表明:示值誤差有95.4%的(de)可(ke)能(neng)性(xing)落在-0.7℃~+0.3℃的(de)范圍(wei)內, 誤判的(de)幾率(lv)極(ji)小。
3.對于必(bi)須判(pan)(pan)定(ding)合格性(xing)的(de)檢(jian)定(ding)工作, 事先確認檢(jian)定(ding)結(jie)果(guo)的(de)測量不(bu)確定(ding)度起碼應該小于被(bei)檢(jian)定(ding)儀器MPE的(de)三分之一 (或規范的(de)具(ju)體要求) 當然是必(bi)要的(de), 但這并不(bu)意味就能(neng)單憑檢(jian)定(ding)的(de)示值誤差測得值可(ke)信的(de)判(pan)(pan)定(ding)合格性(xing)!——依然會存(cun)在(zai)(zai)難以抉擇的(de)模糊區!在(zai)(zai)此區域內, 只能(neng)遵從規定(ding)而(er)放任(ren)風險, 判(pan)(pan)定(ding)結(jie)果(guo)其實并不(bu)太可(ke)信。
2兩種不確定度的區(qu)別
計量(liang)標(biao)準(zhun)的(de)不(bu)確(que)定(ding)度(du)是指整套裝(zhuang)置(zhi)的(de)不(bu)確(que)定(ding)度(du), 那么測量(liang)不(bu)確(que)定(ding)度(du)應為使用這套標(biao)準(zhun)裝(zhuang)置(zhi)檢定(ding)某(mou)一(yi)(yi)臺設備的(de)測量(liang)結(jie)果的(de)不(bu)確(que)定(ding)度(du), 這時標(biao)準(zhun)裝(zhuang)置(zhi)的(de)不(bu)確(que)定(ding)度(du)作為一(yi)(yi)個分類, 在(zai)評定(ding)過程中直接引用。
校準證(zheng)書上的測量(liang)結果(guo)不確定度是上一級(ji)計量(liang)標(biao)準在對(dui)我們(men)的標(biao)準器校準過程中所(suo)引進的。如果(guo)我們(men)用自(zi)己的標(biao)準器進行測量(liang)時, 要另外評定本(ben)次測量(liang)結果(guo)的不確定度。這是正確的
計量標準的不(bu)確(que)定度(du)(du)是在檢定或校準過(guo)程中(zhong)由計量標準器所引(yin)入的不(bu)確(que)定度(du)(du)JJF1033-2008中(zhong)有規定。
測量結(jie)果的不(bu)確定度(du)(du)是測量過程中所(suo)有不(bu)確定度(du)(du)分量的合成(cheng)。
3校準證書示值誤(wu)差及其不確定度如(ru)何(he)應用
案例問題:一臺經過(guo)計量單位(wei)校準(zhun)的測(ce)(ce)量儀器, CNAS認證校準(zhun)證書(shu)給出示值誤(wu)差及(ji)其不確定度, 如(ru)何在此設備的測(ce)(ce)量過(guo)程中應(ying)用?
舉個(ge)例子:
一把尺子, 經校準可知100cm處的示值(zhi)誤差為(wei)-0.1cm, 不確定度U=0.01cm。
在使用該尺(chi)測量時, 若測量結(jie)果(guo)顯示為(wei)100cm, 則報告結(jie)果(guo)是(shi)否(fou)為(wei):
1.測量結果100- (-0.1) =100.1cm;
2.上述測量(liang)結果(guo)中尺子引入(ru)的U=0.01cm。
校準(zhun)證(zheng)書(shu)示(shi)值誤(wu)差及其不(bu)確定度使用方(fang)法是(shi):
首先要(yao)用給出(chu)的不確定度U=0.01cm, 判定示(shi)值(zhi)(zhi)誤差(cha)(cha)為-0.1cm的檢(jian)定結果值(zhi)(zhi)不值(zhi)(zhi)得你采(cai)信, 方法是用1/3原則(ze)。要(yao)查該尺的檢(jian)定規(gui)程(cheng)或校準規(gui)范, 看看最(zui)大(da)示(shi)值(zhi)(zhi)誤差(cha)(cha)的允差(cha)(cha)是多(duo)少。
如果示(shi)值允(yun)差(cha)(cha)為±0.03cm或以上 (≥3U) , 比(bi)如說允(yun)差(cha)(cha)±0.05cm, 示(shi)值誤差(cha)(cha)測(ce)得值-0.1cm就(jiu)值得采信, 就(jiu)可將-0.1 c m檢(jian)定結果與允(yun)差(cha)(cha)±0.05cm相(xiang)比(bi)較評判被檢(jian)尺是否(fou)合格。因為-0.1cm超出±0.05cm的允(yun)差(cha)(cha)范圍, 于是可判該(gai)尺不(bu)合格。
如(ru)果(guo)示(shi)值(zhi)允差規定(ding)(ding)±0.03cm以下 (<3U) , 例如(ru)±0.02cm, 則-0.1cm這個檢(jian)定(ding)(ding)結果(guo)就(jiu)決不(bu)能采(cai)信, 不(bu)能用來評判該尺(chi)子(zi)是(shi)否合格, 必(bi)須宣布檢(jian)定(ding)(ding)結果(guo)無效(xiao), 與檢(jian)定(ding)(ding)機構溝通協商(shang), 要求其更換檢(jian)定(ding)(ding)方法重新檢(jian)定(ding)(ding)。
(1) 注意:“cm”的計(ji)量單位(wei)(wei)對卡(ka)(ka)尺來(lai)說似乎(hu)過大, 我們先不(bu)管計(ji)量單位(wei)(wei), 如果(guo)你的假設成立(li), 經校準卡(ka)(ka)尺100cm處的示(shi)值誤(wu)差為-0.01cm, 不(bu)確定度U=0.01cm, 卡(ka)(ka)尺最大允許(xu)誤(wu)差為0.05cm, 在(zai)使(shi)用該尺測(ce)量時(shi), 若測(ce)量結果(guo)顯(xian)示(shi)為100cm, 則(ze):
1) 示值(zhi)(zhi)(zhi)誤差是(shi)被檢參數, 顯(xian)示值(zhi)(zhi)(zhi)不(bu)是(shi)被檢參數, CNAS認證報告的測量結(jie)果應該是(shi)示值(zhi)(zhi)(zhi)誤差, 不(bu)是(shi)顯(xian)示值(zhi)(zhi)(zhi)。如果要報告顯(xian)示值(zhi)(zhi)(zhi), 100cm處顯(xian)示值(zhi)(zhi)(zhi)的測量結(jie)果是(shi):測得值(zhi)(zhi)(zhi)100.01cm, 擴展不(bu)確定度為(wei)U=0.01cm。
2) 不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du)評(ping)定(ding)中, 考慮的“上級不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)U”就(jiu)是5等量(liang)塊的測量(liang)不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du), 卡尺示(shi)值(zhi)誤(wu)差(cha)是輸出量(liang), 是被測參數, 卡尺最大(da)允許(xu)誤(wu)差(cha)是對被測參數的計量(liang)要求, 不(bu)能考慮最大(da)允許(xu)誤(wu)差(cha)。但卡尺讀數重(zhong)復性(xing)和分(fen)度(du)值(zhi)將對示(shi)值(zhi)誤(wu)差(cha)產生影響, 因此(ci)應(ying)(ying)考慮重(zhong)復性(xing)和分(fen)度(du)值(zhi)引入的不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du)分(fen)量(liang)。重(zhong)復性(xing)和分(fen)度(du)值(zhi)引入的不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du)分(fen)量(liang)相(xiang)互之(zhi)間有(you)重(zhong)復的嫌疑, 因此(ci)應(ying)(ying)該在兩者之(zhi)中取大(da)值(zhi)。一般分(fen)度(du)值(zhi)引入的不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du)分(fen)量(liang)遠大(da)于重(zhong)復性(xing)引入的不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du)分(fen)量(liang), 因此(ci)只要考慮卡尺分(fen)度(du)值(zhi)引入的不(bu)確(que)(que)(que)(que)定(ding)度(du)分(fen)量(liang)就(jiu)可以了。
3) 測試結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)不(bu)能寫成100+u, 或(huo)100.1+u (“u”為(wei)測量(liang)(liang)(liang)擴展(zhan)不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)(ding)(ding)) , 不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)(ding)(ding)度是(shi)(shi)(shi)評估測量(liang)(liang)(liang)結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)可信性的參數(shu), 不(bu)是(shi)(shi)(shi)評估測量(liang)(liang)(liang)結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)大小的參數(shu), 測量(liang)(liang)(liang)結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)不(bu)能與(yu)其不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)(ding)(ding)度相(xiang)加減。如(ru)1所述, 根據題意示(shi)(shi)值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)是(shi)(shi)(shi)被(bei)測 (被(bei)檢(jian)) 參數(shu), 示(shi)(shi)值(zhi)(zhi) (尺寸) 不(bu)是(shi)(shi)(shi)被(bei)檢(jian)參數(shu), “100cm處(chu)的示(shi)(shi)值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)為(wei)-0.01cm”, 示(shi)(shi)值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)的檢(jian)定(ding)(ding)(ding)結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)就是(shi)(shi)(shi)-0.01cm, 測量(liang)(liang)(liang)結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)的完整表述是(shi)(shi)(shi):100cm處(chu)的示(shi)(shi)值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)為(wei)-0.01cm, 不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)(ding)(ding)度U=0.01cm, 可簡寫為(wei)卡尺100cm處(chu)的示(shi)(shi)值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)為(wei):Δ=-0.01cm±0.01cm, k=2 (其中包含因(yin)子k=2為(wei)默(mo)認) 。
(2) 修改:一把尺(chi)子, 經校(xiao)準可知100cm處的(de)示值(zhi)誤差(cha)為-0.01cm, 不確(que)定度(du)U=0.01cm。卡尺(chi)最大允許誤差(cha)為0.05cm
在使(shi)用(yong)該(gai)尺(chi)測量(liang)時, 若(ruo)測量(liang)結(jie)(jie)果顯(xian)示為100cm, 則報告結(jie)(jie)果該(gai)如(ru)何給出呢(ni)?
1) 不(bu)確定(ding)(ding)度評定(ding)(ding)是B類評定(ding)(ding)中, 上級不(bu)確定(ding)(ding)U和卡尺最大允許誤差都要考慮嘛?是否有(you)重復的嫌疑?
2) 測試(shi)結果是100+u, 還是100.1+u (“u”為測量擴(kuo)展值(zhi)不確定)
一把尺子, 經校(xiao)準可知100cm處(chu)的示值誤差為-0.01cm, 不(bu)確定度U。
(3) 思考:實(shi)際(ji)計算不確定時, 我們會遇到(dao)這樣的問(wen)題。
首先(xian), 由不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)度(du)(du)的(de)(de)(de)一(yi)般(ban)為上(shang)級校(xiao)準(zhun)報告, 而(er)校(xiao)準(zhun)報告只能說是(shi)當天當地環境(jing)時(shi)的(de)(de)(de)測試值及(ji)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)度(du)(du)。在(zai)很多(duo)計(ji)算(suan)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)度(du)(du)的(de)(de)(de)書上(shang)都提及(ji)。另外, 打(da)個(ge)比方, 校(xiao)準(zhun)后一(yi)個(ge)月(yue), 我們在(zai)新環境(jing)使用此儀表(biao)時(shi), 可能會存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)的(de)(de)(de)漂移(yi), 很多(duo)書中(zhong)都有這(zhe)個(ge)量(liang), 而(er)這(zhe)個(ge)量(liang)一(yi)般(ban)都用儀器的(de)(de)(de)最(zui)(zui)大(da)允許誤(wu)差(cha)表(biao)示(shi)。問題就在(zai)于, 很多(duo)儀器的(de)(de)(de)最(zui)(zui)大(da)允許誤(wu)差(cha)真(zhen)的(de)(de)(de)太大(da), 而(er)且很多(duo)時(shi)候我們在(zai)計(ji)算(suan)其(qi)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)值時(shi), 也并沒有考慮到卡尺的(de)(de)(de)最(zui)(zui)大(da)誤(wu)差(cha), 只是(shi)引用上(shang)級校(xiao)準(zhun)分流(liu)器的(de)(de)(de)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)度(du)(du)。
4校準(zhun)結果不(bu)確定(ding)度測量誤差的應(ying)用
例1:利用數顯卡(ka)尺測量(liang)長(chang)方(fang)形(xing)的長(chang)和寬, 分別記(ji)為(wei)(wei)a和b, 然后計算長(chang)方(fang)形(xing)的面積, 記(ji)為(wei)(wei)S。
只考慮(lv)卡(ka)尺示(shi)值(zhi)所產生(sheng)的誤差我(wo)們將(jiang)其引入測量不確定度的測量, 則數學模型S=ab建立(li)。
測量長方形的面積S所引出的不確定度是由卡尺的示值誤差產生的, 因此, 當利用同一把卡尺測量長方形的長和寬時, 在測量中的測量點稍稍不同而導致長和寬的示值有誤差, 其長和寬兩個量之間是相關的, 換言之必須處理其相關性。采用不同的卡尺進行長方形長和寬的測量, 兩個卡尺的示值可能存在誤差不同, 兩個量之間不存在相關性。<<CNAS檢查機構認(ren)可風(feng)險的識別
CNAS認證另外(wai)在測量(liang)(liang)中若采用(yong)不確定度的測量(liang)(liang)所采用(yong)的輸入量(liang)(liang)可以進行選擇, 那么測量(liang)(liang)中應(ying)該(gai)盡量(liang)(liang)選擇不相關的兩(liang)個量(liang)(liang)。
故考(kao)不考(kao)慮(lv)靈敏系數所計(ji)算出的合(he)成標準不確定度相(xiang)比較(jiao)而言, 其結果相(xiang)差比較(jiao)懸(xuan)殊(shu), 結論也相(xiang)差很多。
信息科技社會(hui)迫使測量國際化, 國內的推廣應用基本(ben)已經普及, 漸(jian)漸(jian), 取(qu)代誤差(cha)已經成為(wei)測量的主要工作和作用, 或者我(wo)們能夠將其稱之為(wei)測量相對于誤差(cha)來說占盡(jin)優(you)勢, 而(er)測量也漸(jian)漸(jian)取(qu)代了誤差(cha)的存在。
