中國測試技術(shù)研究院 魏壽芳 中國計量科學(xué)研究院 施昌彥
為了加強和規范我國測量?jì)x器量值比對工作,由國家質(zhì)檢總局組織制定的國家計量技術(shù)規范JJF1117-2004《測量?jì)x器比對規范》,于2004年3月2日發(fā)布、6月2日起正式實(shí)施。為幫助使用者理解和掌握該規范的內容,本文就執行中的有關(guān)問(wèn)題作簡(jiǎn)要說(shuō)明。
一、制定《測量?jì)x器比對規范》的主要依據
鑒于系初次制定,國內又沒(méi)有相關(guān)的規范性資料可作參考,起草小組只能在收集國外資料、特別是查詢(xún)CIPM(國際計量委員會(huì ))關(guān)鍵比對和輔助比對做法的基礎上,重點(diǎn)了解國際比對的有關(guān)規則。同時(shí),參閱ISO/IEC(國際標準化組織和國際電工委員會(huì ))關(guān)于利用實(shí)驗室間比對的能力驗證的相關(guān)規定,特別是中國實(shí)驗室國家認可委員會(huì )對能力驗證的要求,擬借鑒國外、國內相關(guān)部門(mén)開(kāi)展類(lèi)似工作的經(jīng)驗,以求得測量?jì)x器比對方法上的協(xié)調一致。根據調研結果,選定如下文獻作為該規范制定的主要依據。
(1)ISO/IEC導則43:1997《利用實(shí)驗室間比對的能力驗證》
(2)CIPM/MRA:1999國際計量委員會(huì )“國家計量基(標)準互認與國家計量院簽發(fā)的校準及測量證書(shū)互認”協(xié)議
(3)CIPM/MRA 附件F:1999國際計量委員會(huì )關(guān)鍵比對導則
(4)JJF1001-1998《通用計量術(shù)語(yǔ)及定義》
(5)JJF1071-2000《國家計量校準規范編寫(xiě)規則》
(6)JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》
二、關(guān)于《測量?jì)x器比對規范》的名稱(chēng)
國際間的量值比較稱(chēng)為國際比對。關(guān)鍵比對(key comparison)是指由國際計量委員會(huì )的相關(guān)咨詢(xún)委員會(huì )(CIPM/CC)選擇、組織的一套比對,包括基本單位和導出單位的倍量、分量及人造標準物的比對(CIPM/MRA:1999);
實(shí)驗室間比對(inter-laboratory comparison)是指按照預先規定的條件,由兩個(gè)或多個(gè)實(shí)驗室對相同或類(lèi)似被測物品進(jìn)行檢測的組織、實(shí)施和評價(jià)(ISO/IEC導則43:1999);
《測量?jì)x器比對規范》所指的比對,是指在規定條件下,對相同準確度等級或指定不確定度范圍的同種測量?jì)x器復現的量值進(jìn)行比較的過(guò)程。
測量?jì)x器(計量器具)包括計量基準、計量標準和工作計量器具。根據我國過(guò)去在計量領(lǐng)域比對的一貫做法,目前國內由政府部門(mén)組織的比對工作均為測量?jì)x器量值的比對。
該規范對“比對”的定義明確表述為:在規定條件下,對相同準確度等級或指定不確定度范圍的同種測量?jì)x器復現的量值進(jìn)行比較的過(guò)程;而量值復現的過(guò)程實(shí)際上全面反映了實(shí)驗室的綜合能力,包括實(shí)驗室的環(huán)境條件、操作人員水平、測量方法、測量設備等。制定該規范的目的是協(xié)調和統一測量?jì)x器間量值比對的原則,所以,將規范的名稱(chēng)確定為“測量?jì)x器比對規范”。
三、《測量?jì)x器比對規范》中的幾個(gè)主要問(wèn)題
1.關(guān)于該規范構架設計的考慮
該規范的總體構架設計,主要依據兩個(gè)方面的考慮:
(1)鑒于我國目前開(kāi)展測量?jì)x器的比對工作,僅限于業(yè)已成熟的常規項目中的計量器具;又根據計量技術(shù)規范編寫(xiě)的基本要求,該規范只限于統一原則,而對于某項比對的具體要求和安排,則由主導實(shí)驗室按照本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的特點(diǎn),經(jīng)與參比實(shí)驗室協(xié)商另行作出規定。
(2)考慮到各專(zhuān)業(yè)的比對有其自身特點(diǎn),諸如數據統計和處理方法、測量不確定度評定、儀器交接等都各不相同,故對其比對步驟及注意事項等細節,均由各主導實(shí)驗室以比對技術(shù)方案(作業(yè)指導書(shū))的方式具體規定,該規范不作詳述。
2.關(guān)于專(zhuān)家組的考慮
測量?jì)x器比對是一件十分嚴謹、通過(guò)若干個(gè)實(shí)驗室間的技術(shù)運作來(lái)完成的復雜工作,它不應該受任何來(lái)自其他方面的干預。專(zhuān)家組是獨立于主導實(shí)驗室和參比實(shí)驗室乃至組織者的技術(shù)權威小組,國際關(guān)鍵比對中稱(chēng)之為“比對顧問(wèn)組”。其主要職能包括:對比對工作實(shí)施技術(shù)指導,處理比對中的重大技術(shù)問(wèn)題,解釋和協(xié)調比對過(guò)程中遇到的技術(shù)難題或技術(shù)爭議等。
顯然,這是比對組織者所無(wú)法替代的。借鑒國際關(guān)鍵比對的做法,該規范建議成立專(zhuān)家組;專(zhuān)家組由主導實(shí)驗室與參比實(shí)驗室協(xié)商后提出名單,報比對組織者決定。
3.關(guān)于比對路線(xiàn)
比對的路線(xiàn)方式有若干種,該規范推薦了常用的三種典型的方式:圓環(huán)式、星形式和花瓣式(參見(jiàn)JJF1117-2004附錄A)。具體操作由主導實(shí)驗室根據實(shí)際情況自行選取。
圓環(huán)方式適用于參比實(shí)驗室為數不多,傳遞標準結構比較簡(jiǎn)單、便于搬運、穩定性非常好的情況。其優(yōu)點(diǎn)是使用傳遞標準數量少;但比對工作所用的時(shí)間(周期)較長(cháng),運作不當時(shí)容易造成無(wú)效比對。
星形方式適用于多套傳遞標準同時(shí)進(jìn)行,其比對周期短,即使某一個(gè)傳遞標準損壞,也只影響一個(gè)實(shí)驗室的比對結果。
花瓣方式可將無(wú)效比對控制在比對過(guò)程的某一中間環(huán)節。若有三套傳遞標準同時(shí)進(jìn)行,則可縮短比對周期。
在一般情況下,若傳遞標準穩定性非常好,參比實(shí)驗室較少,可采取圓環(huán)式;若傳遞標準穩定性比較好,則可采取花瓣式;否則只好采取星型式。
4.關(guān)于比對保密的規定
如果比對數據保密不好,將達不到比對預定的目的。為保證比對的質(zhì)量、比對的公正性和嚴肅性,該規范明確規定,在正式通報比對結果前,各相關(guān)實(shí)驗室(主導實(shí)驗室、參比實(shí)驗室)和相關(guān)人員(組織人員、試驗人員、專(zhuān)家組成員等)應對比對結果嚴格保密。
在制定比對實(shí)施方案時(shí),由主導實(shí)驗室重申保密規定或作出詳細規定。
5.關(guān)于比對實(shí)施方案
不同的測量?jì)x器有各自的特殊性,對其要求也有極強的針對性。為此,比對實(shí)施方案只能根據測量?jì)x器特點(diǎn)并結合其使用、運輸、試驗等過(guò)程中的注意事項,由主導實(shí)驗室提出,并經(jīng)所有參比實(shí)驗室討論同意后實(shí)施。
6.關(guān)于比對結果的評價(jià)和判別方法
由于比對參考值往往不易確定,參考值的測量不確定度也不易評定;而各專(zhuān)業(yè)比對數據的統計和處理方法又不一樣。因此,目前國際上常常是通過(guò)具體例子摸索經(jīng)驗,并指導其他項目,而不強求各專(zhuān)業(yè)之間在評價(jià)和判別方法上的一致。
對于實(shí)驗室間有些測量?jì)x器的比對,通常采取例如En比法,它可以是反映參比實(shí)驗室測得值與主導實(shí)驗室參考值之間變動(dòng)性的一個(gè)標準化差值(與測得值、參考值的擴展不確定度有關(guān))。當En比大于1時(shí)判為不通過(guò),當En比小于或等于1時(shí)判為通過(guò)。
也可以采取其他的評價(jià)判別方法。一般來(lái)說(shuō),依據比對的目的,由主導實(shí)驗室、參比實(shí)驗室、比對組織者和專(zhuān)家組,結合該領(lǐng)域測量不確定度評定的現狀而定。該規范沒(méi)有也不宜作出統一規定。
四、目前國內比對實(shí)施的基本程序
比對有時(shí)是在缺少更高準確度等級的計量標準時(shí),使測量結果趨向一致的一種手段。比對通常應具備組織者、參比實(shí)驗室、主導實(shí)驗室(一般在該領(lǐng)域中技術(shù)水平比較領(lǐng)先的實(shí)驗室)、計量特性?xún)?yōu)良的傳遞標準(測量不確定度應小于被比對象,或同一量級但性能穩定)。
近年來(lái),國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局十分重視測量?jì)x器的量值比對工作,每年計劃列支專(zhuān)款開(kāi)展相關(guān)領(lǐng)域的量值比對。具體組織立項工作,交由各相關(guān)專(zhuān)業(yè)計量技術(shù)委員會(huì )實(shí)施。中國實(shí)驗室國家認可委員會(huì )也十分重視利用實(shí)驗室間比對的能力驗證工作。目前,向國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局提出比對項目的基本程序是:
●實(shí)驗室提出比對項目的建議申請;
●報相關(guān)專(zhuān)業(yè)計量技術(shù)委員會(huì )組織論證;
●上報比對組織者——政府計量行政部門(mén);
●組織者確定項目、指定主導實(shí)驗室,批轉技術(shù)委員會(huì );
●技術(shù)委員會(huì )通知主導實(shí)驗室按JJF1117-2004組織實(shí)施。