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(zhun)證書(shu)中不確定度的(de)理解(jie)與(yu)確認
假設查得(de)被校(xiao)溫濕度表的允差(cha)±1℃, 則0.5℃/2℃>1/3, 所(suo)以(yi)判定(ding)示值(zhi)(zhi)誤差(cha)校(xiao)準值(zhi)(zhi)-0.2℃不(bu)(bu)可采(cai)信, 不(bu)(bu)能使用(yong), 校(xiao)準機構(gou)(gou)所(suo)用(yong)校(xiao)準方法的不(bu)(bu)確定(ding)度不(bu)(bu)滿足(zu)我們的要求, 就必須要求校(xiao)準機構(gou)(gou)更(geng)換校(xiao)準方法重新校(xiao)準。此(ci)時雖然示值(zhi)(zhi)誤差(cha)校(xiao)準值(zhi)(zhi)-0.2℃在(zai)允差(cha)±1℃之內(nei), 但判定(ding)被校(xiao)溫濕度表合格是(shi)無效的, 因為校(xiao)準值(zhi)(zhi)-0.2℃不(bu)(bu)可信, 使用(yong)它時具有不(bu)(bu)可承(cheng)受的誤判風險, 測量工程極不(bu)(bu)安全(quan)。說明或許不(bu)(bu)宜全(quan)信:
1.校(xiao)準(zhun)不同(tong)于檢定(ding), 本身沒(mei)有判定(ding)合格的(de)法定(ding)任(ren)務(wu), 如果(guo)相(xiang)應(ying)的(de)校(xiao)準(zhun)規(gui)范沒(mei)有明確規(gui)定(ding), 校(xiao)準(zhun)結(jie)果(guo)的(de)測量不確定(ding)度應(ying)該不受小于被(bei)校(xiao)儀器MPE的(de)三分之一的(de)禁止(zhi)性限制, 只要小于被(bei)校(xiao)儀器MPE的(de)二分之一, 校(xiao)準(zhun)結(jie)果(guo)就有一定(ding)的(de)應(ying)用價值;
2.基于(yu)此說明中(zhong)的(de)(de)校(xiao)準結(jie)果及MPE, 完全可以(yi)判(pan)定被(bei)校(xiao)儀器(qi)合格!——因為校(xiao)準結(jie)果表明:示值誤差有95.4%的(de)(de)可能性落在-0.7℃~+0.3℃的(de)(de)范(fan)圍內, 誤判(pan)的(de)(de)幾率(lv)極小(xiao)。
3.對于必(bi)須判定合格性的(de)檢(jian)定工作, 事先(xian)確(que)認檢(jian)定結(jie)果的(de)測量不(bu)確(que)定度(du)起(qi)碼應該小(xiao)于被檢(jian)定儀器MPE的(de)三(san)分之一 (或規范的(de)具體要(yao)(yao)求) 當然(ran)是必(bi)要(yao)(yao)的(de), 但這并不(bu)意味(wei)就能單(dan)憑(ping)檢(jian)定的(de)示值(zhi)誤差測得(de)值(zhi)可(ke)信(xin)的(de)判定合格性!——依然(ran)會存在難以抉擇(ze)的(de)模糊區!在此區域內, 只能遵從規定而放任風險, 判定結(jie)果其實并不(bu)太可(ke)信(xin)。
2兩種不確(que)定(ding)度的區別
計(ji)量標(biao)(biao)準的(de)(de)不(bu)確(que)(que)定(ding)度(du)是指整套(tao)裝置(zhi)的(de)(de)不(bu)確(que)(que)定(ding)度(du), 那么測量不(bu)確(que)(que)定(ding)度(du)應為使用(yong)這(zhe)(zhe)套(tao)標(biao)(biao)準裝置(zhi)檢定(ding)某一臺設(she)備的(de)(de)測量結果的(de)(de)不(bu)確(que)(que)定(ding)度(du), 這(zhe)(zhe)時標(biao)(biao)準裝置(zhi)的(de)(de)不(bu)確(que)(que)定(ding)度(du)作為一個(ge)分類, 在評定(ding)過(guo)程中直接引(yin)用(yong)。
校(xiao)準證書上的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果不確(que)定度是上一(yi)級(ji)計量(liang)標(biao)準在對我們的(de)標(biao)準器(qi)校(xiao)準過程中所引進(jin)的(de)。如(ru)果我們用自(zi)己(ji)的(de)標(biao)準器(qi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)時, 要另外(wai)評定本(ben)次測(ce)量(liang)結(jie)果的(de)不確(que)定度。這是正確(que)的(de)
計(ji)量標準的(de)不確定(ding)度是在檢定(ding)或(huo)校準過程中由計(ji)量標準器所引入的(de)不確定(ding)度JJF1033-2008中有規定(ding)。
測量結果(guo)的不(bu)確定(ding)度是測量過(guo)程(cheng)中所有不(bu)確定(ding)度分(fen)量的合(he)成。
3校準證(zheng)書示值(zhi)誤(wu)差及(ji)其不確定度如何應(ying)用
案例(li)問題(ti):一(yi)臺經過(guo)(guo)計(ji)量(liang)單位校準的(de)測量(liang)儀器, CNAS認證(zheng)(zheng)校準證(zheng)(zheng)書給(gei)出(chu)示值誤差及(ji)其不確定度, 如何在此(ci)設備的(de)測量(liang)過(guo)(guo)程中應用?
舉個例子:
一(yi)把(ba)尺(chi)子, 經校(xiao)準可知100cm處的示值誤差為-0.1cm, 不確(que)定度U=0.01cm。
在使用該(gai)尺(chi)測(ce)量時(shi), 若測(ce)量結果顯示(shi)為(wei)100cm, 則(ze)報告(gao)結果是否(fou)為(wei):
1.測(ce)量(liang)結果100- (-0.1) =100.1cm;
2.上述測(ce)量結果中尺子引(yin)入的U=0.01cm。
校準證書示值誤差及其不確定度使用方法(fa)是:
首(shou)先要用給(gei)出(chu)的不確定(ding)(ding)(ding)度U=0.01cm, 判定(ding)(ding)(ding)示值(zhi)誤(wu)差(cha)為-0.1cm的檢定(ding)(ding)(ding)結果值(zhi)不值(zhi)得你采信, 方法是(shi)用1/3原則。要查該(gai)尺的檢定(ding)(ding)(ding)規(gui)程(cheng)或(huo)校準規(gui)范(fan), 看看最大示值(zhi)誤(wu)差(cha)的允差(cha)是(shi)多少。
如(ru)果示(shi)值(zhi)允差(cha)為±0.03cm或(huo)以上 (≥3U) , 比(bi)(bi)如(ru)說允差(cha)±0.05cm, 示(shi)值(zhi)誤差(cha)測得值(zhi)-0.1cm就值(zhi)得采信(xin), 就可將-0.1 c m檢(jian)定結果與允差(cha)±0.05cm相比(bi)(bi)較評判被(bei)檢(jian)尺是否(fou)合(he)格(ge)。因為-0.1cm超出±0.05cm的允差(cha)范圍, 于(yu)是可判該尺不合(he)格(ge)。
如果(guo)示值允差規定±0.03cm以下 (<3U) , 例(li)如±0.02cm, 則(ze)-0.1cm這個檢(jian)(jian)(jian)定結果(guo)就(jiu)決(jue)不能采(cai)信, 不能用來評判(pan)該尺子是否合格, 必須宣布檢(jian)(jian)(jian)定結果(guo)無效(xiao), 與檢(jian)(jian)(jian)定機構(gou)溝(gou)通協商, 要(yao)求其更換檢(jian)(jian)(jian)定方(fang)法重新檢(jian)(jian)(jian)定。
(1) 注意:“cm”的(de)計量單(dan)(dan)位對卡尺(chi)(chi)來說似乎過大, 我們(men)先不管計量單(dan)(dan)位, 如(ru)果(guo)(guo)你的(de)假設成(cheng)立, 經校準卡尺(chi)(chi)100cm處的(de)示值誤差(cha)為-0.01cm, 不確定度U=0.01cm, 卡尺(chi)(chi)最大允(yun)許誤差(cha)為0.05cm, 在使用該尺(chi)(chi)測量時, 若測量結果(guo)(guo)顯示為100cm, 則(ze):
1) 示(shi)值(zhi)誤差(cha)是(shi)被檢參數, 顯示(shi)值(zhi)不是(shi)被檢參數, CNAS認證報(bao)告(gao)(gao)的測(ce)量(liang)結(jie)果應該是(shi)示(shi)值(zhi)誤差(cha), 不是(shi)顯示(shi)值(zhi)。如果要報(bao)告(gao)(gao)顯示(shi)值(zhi), 100cm處(chu)顯示(shi)值(zhi)的測(ce)量(liang)結(jie)果是(shi):測(ce)得值(zhi)100.01cm, 擴展不確(que)定度為(wei)U=0.01cm。
2) 不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)評定(ding)(ding)中, 考(kao)慮(lv)的(de)(de)“上級不確(que)(que)定(ding)(ding)U”就是(shi)5等量(liang)塊的(de)(de)測量(liang)不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du), 卡尺(chi)示值(zhi)(zhi)誤(wu)差是(shi)輸出(chu)量(liang), 是(shi)被測參(can)數, 卡尺(chi)最大允許誤(wu)差是(shi)對(dui)被測參(can)數的(de)(de)計量(liang)要求(qiu), 不能(neng)考(kao)慮(lv)最大允許誤(wu)差。但卡尺(chi)讀數重復(fu)性和分(fen)(fen)度(du)值(zhi)(zhi)將對(dui)示值(zhi)(zhi)誤(wu)差產生影響, 因(yin)此(ci)(ci)應(ying)考(kao)慮(lv)重復(fu)性和分(fen)(fen)度(du)值(zhi)(zhi)引(yin)入(ru)的(de)(de)不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)分(fen)(fen)量(liang)。重復(fu)性和分(fen)(fen)度(du)值(zhi)(zhi)引(yin)入(ru)的(de)(de)不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)分(fen)(fen)量(liang)相互(hu)之間有重復(fu)的(de)(de)嫌(xian)疑, 因(yin)此(ci)(ci)應(ying)該在兩(liang)者之中取(qu)大值(zhi)(zhi)。一般分(fen)(fen)度(du)值(zhi)(zhi)引(yin)入(ru)的(de)(de)不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)分(fen)(fen)量(liang)遠大于重復(fu)性引(yin)入(ru)的(de)(de)不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)分(fen)(fen)量(liang), 因(yin)此(ci)(ci)只要考(kao)慮(lv)卡尺(chi)分(fen)(fen)度(du)值(zhi)(zhi)引(yin)入(ru)的(de)(de)不確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)分(fen)(fen)量(liang)就可以了。
3) 測(ce)(ce)試結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)不(bu)能寫(xie)成100+u, 或100.1+u (“u”為(wei)(wei)測(ce)(ce)量擴展(zhan)不(bu)確(que)定(ding)) , 不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du)是(shi)評估(gu)測(ce)(ce)量結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)可信性的(de)參數, 不(bu)是(shi)評估(gu)測(ce)(ce)量結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)大小的(de)參數, 測(ce)(ce)量結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)不(bu)能與其不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du)相(xiang)加減(jian)。如1所述, 根(gen)據題意示值(zhi)誤(wu)(wu)差(cha)是(shi)被測(ce)(ce) (被檢) 參數, 示值(zhi) (尺寸) 不(bu)是(shi)被檢參數, “100cm處的(de)示值(zhi)誤(wu)(wu)差(cha)為(wei)(wei)-0.01cm”, 示值(zhi)誤(wu)(wu)差(cha)的(de)檢定(ding)結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)就(jiu)是(shi)-0.01cm, 測(ce)(ce)量結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)的(de)完(wan)整(zheng)表(biao)述是(shi):100cm處的(de)示值(zhi)誤(wu)(wu)差(cha)為(wei)(wei)-0.01cm, 不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du)U=0.01cm, 可簡寫(xie)為(wei)(wei)卡尺100cm處的(de)示值(zhi)誤(wu)(wu)差(cha)為(wei)(wei):Δ=-0.01cm±0.01cm, k=2 (其中(zhong)包含因(yin)子k=2為(wei)(wei)默認) 。
(2) 修改:一把尺子, 經校準可(ke)知100cm處的示值誤(wu)差(cha)為-0.01cm, 不(bu)確(que)定度U=0.01cm。卡尺最大允(yun)許(xu)誤(wu)差(cha)為0.05cm
在使用該(gai)尺測量時(shi), 若測量結果顯(xian)示為100cm, 則報告結果該(gai)如何給出呢?
1) 不(bu)確定度評定是(shi)B類評定中, 上級不(bu)確定U和卡(ka)尺最大允許誤差(cha)都要考慮嘛?是(shi)否(fou)有重(zhong)復的嫌疑?
2) 測試結果(guo)是100+u, 還是100.1+u (“u”為測量擴展值不確定)
一把尺子, 經校(xiao)準(zhun)可知(zhi)100cm處的示(shi)值誤差為-0.01cm, 不確(que)定度U。
(3) 思考:實際計(ji)算(suan)不確定時, 我們會(hui)遇到這(zhe)樣的問題。
首先, 由不(bu)確(que)定(ding)度(du)的(de)(de)(de)一(yi)般為上級校(xiao)準(zhun)報告(gao), 而(er)校(xiao)準(zhun)報告(gao)只能(neng)說是(shi)當(dang)天當(dang)地環境時(shi)(shi)的(de)(de)(de)測試值及不(bu)確(que)定(ding)度(du)。在(zai)(zai)很多(duo)計算不(bu)確(que)定(ding)度(du)的(de)(de)(de)書上都提及。另外, 打個比方, 校(xiao)準(zhun)后一(yi)個月, 我(wo)們(men)在(zai)(zai)新(xin)環境使(shi)用此儀表時(shi)(shi), 可能(neng)會存在(zai)(zai)一(yi)個不(bu)確(que)定(ding)的(de)(de)(de)漂移, 很多(duo)書中都有(you)這個量(liang), 而(er)這個量(liang)一(yi)般都用儀器的(de)(de)(de)最大允(yun)許誤(wu)差(cha)表示(shi)。問題就在(zai)(zai)于, 很多(duo)儀器的(de)(de)(de)最大允(yun)許誤(wu)差(cha)真(zhen)的(de)(de)(de)太大, 而(er)且(qie)很多(duo)時(shi)(shi)候我(wo)們(men)在(zai)(zai)計算其不(bu)確(que)定(ding)值時(shi)(shi), 也并(bing)沒(mei)有(you)考慮(lv)到卡(ka)尺的(de)(de)(de)最大誤(wu)差(cha), 只是(shi)引(yin)用上級校(xiao)準(zhun)分(fen)流器的(de)(de)(de)不(bu)確(que)定(ding)度(du)。
4校準(zhun)結果不確定度測(ce)量誤差(cha)的應用
例1:利用數顯卡尺測量(liang)長(chang)方(fang)形的(de)長(chang)和寬, 分別(bie)記(ji)為a和b, 然后(hou)計算長(chang)方(fang)形的(de)面積, 記(ji)為S。
只(zhi)考慮卡尺示值所產生的誤差我(wo)們(men)將其(qi)引入測(ce)量不(bu)確(que)定度的測(ce)量, 則(ze)數學(xue)模型S=ab建(jian)立。
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檢查機構認可風險的識別
CNAS認(ren)證另(ling)外在(zai)測(ce)(ce)量中(zhong)若(ruo)采(cai)用(yong)不(bu)確定度的測(ce)(ce)量所(suo)采(cai)用(yong)的輸(shu)入量可以進行選(xuan)擇, 那么測(ce)(ce)量中(zhong)應該盡量選(xuan)擇不(bu)相關的兩個(ge)量。
故(gu)考不考慮靈敏系(xi)數(shu)所計算出的合成(cheng)標(biao)準(zhun)不確定度相(xiang)比(bi)較而言(yan), 其結(jie)果相(xiang)差比(bi)較懸殊, 結(jie)論也(ye)相(xiang)差很多。
信息科技社(she)會迫(po)使測量國(guo)際(ji)化, 國(guo)內(nei)的推廣應用基(ji)本已(yi)經普及, 漸漸, 取(qu)代誤差已(yi)經成為測量的主要工(gong)作和(he)作用, 或者我們(men)能夠(gou)將其稱之為測量相對于(yu)誤差來說占盡優勢, 而(er)測量也漸漸取(qu)代了誤差的存在(zai)。
