淺談計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核

馬艷，闞紅秀

(西安航空動力控制科技有限公司 計量中心，陜西 西安710077)

0 引言

計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核是計量標(biāo)準(zhǔn)考核中的一個重要環(huán)節(jié)，也是編寫《計量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報告》中的一個重要篇幅，是建標(biāo)的一項準(zhǔn)備工作。計量標(biāo)準(zhǔn)從建立到撰寫《計量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報告》，準(zhǔn)備申請標(biāo)準(zhǔn)考核之前的“試運行”期間，必須進(jìn)行穩(wěn)定性考核。這個試運行期間，通常是指經(jīng)過半年以上的穩(wěn)定性考核，以證明計量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值是否穩(wěn)定可靠。若試運行結(jié)果表明穩(wěn)定性不合格，則不能夠申請對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。即便在“標(biāo)準(zhǔn)考核”通過后，到申請“計量復(fù)查”期間，每年仍然要繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定性的評定。由此可見，計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核至關(guān)重要，應(yīng)采取合適的方法進(jìn)行考核以正確評價計量標(biāo)準(zhǔn)性能。

1 計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性概念的理解

穩(wěn)定性可以理解為不變性。比如，對于數(shù)字表，用標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)出某一點信號，觀察數(shù)字表的變化，數(shù)字表持續(xù)不發(fā)生變化的時間，也就體現(xiàn)了數(shù)字表的穩(wěn)定性。數(shù)字表顯示出的數(shù)據(jù)恒定的時間越長，證明其穩(wěn)定性越好，反之，則越差?；蛘撸脴?biāo)準(zhǔn)源發(fā)出某一點信號后，觀測者在一固定的時間內(nèi)記下數(shù)字表的變化，變化越小，則穩(wěn)定性越好，反之，則越差。值得一提的是，雖然穩(wěn)定性是屬于計量標(biāo)準(zhǔn)的一種能力，但可以用幾種方式定量地表示出來。比如，用計量特性變化某個規(guī)定的量所經(jīng)過的時間來表示或是用計量特性經(jīng)規(guī)定的時間所發(fā)生的變化來表示。

2 評價計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性考慮的因素

評價計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性要考慮多種因素，主要包括考核時間及被測對象本身。

①時間:計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性與所考慮的時間長短有關(guān)，實驗過程中，測量穩(wěn)定性的周期越長，則越能真實地體現(xiàn)計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性;②被測對象:在穩(wěn)定性考核的過程中，被測對象的選取也是一重要因素。選取的被測對象本身應(yīng)具有極佳的穩(wěn)定性，否則，在整個測量過程中，測量者將無法判定不穩(wěn)定因素是因為計量標(biāo)準(zhǔn)本身不穩(wěn)定還是因為被測對象自身不穩(wěn)定造成的。

3 如何考核計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性

3.1 核查標(biāo)準(zhǔn)的選取

在實際計量工作中我們知道，并非所有的計量標(biāo)準(zhǔn)都必須進(jìn)行穩(wěn)定性考核工作。穩(wěn)定性考核的前提是存在一“合適”的核查標(biāo)準(zhǔn)，核查標(biāo)準(zhǔn)本身的準(zhǔn)確度等級并無要求，但強(qiáng)調(diào)它的穩(wěn)定性?！昂线m”即穩(wěn)定性一定要好，如果選取的核查標(biāo)準(zhǔn)自身穩(wěn)定性都不好，那么很難說整個測量過程到底是計量標(biāo)準(zhǔn)不穩(wěn)定，還是核查標(biāo)準(zhǔn)本身不穩(wěn)定。核查標(biāo)準(zhǔn)的選取大致上有以下幾種情況:

1)對于實物量具類的被測對象，可用低一等級的實物量具作為核查標(biāo)準(zhǔn)。比如，對于二等量塊這一標(biāo)準(zhǔn)，它用來傳遞三等量塊，當(dāng)然，這套三等量塊不可作為測量工作使用，而只用做核查用以保持它自身的穩(wěn)定性。

2)當(dāng)計量標(biāo)準(zhǔn)是實物量具時，如果被測對象為測量儀器，實物量具的精度等級及穩(wěn)定性等通常都優(yōu)于測量儀器。測量中無法找到可以對實物量具進(jìn)行穩(wěn)定性核查的核查標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們認(rèn)為不必進(jìn)行穩(wěn)定性考核。

3)數(shù)顯類的計量標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定性考核時核查標(biāo)準(zhǔn)的選取:我們在實際的工作中，大多數(shù)無法對數(shù)顯類標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定性進(jìn)行考核，主要是因為目前數(shù)顯類計量標(biāo)準(zhǔn)器的顯示位數(shù)較高，比如，5 位半、6 位半等，以常用的6 位半為例，如果選用相同位數(shù)即6 位半的儀器來對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行穩(wěn)定性考核，測量結(jié)果必定是跳動的，這樣可能造成因核查標(biāo)準(zhǔn)不穩(wěn)定而判定計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性不合格，同時，選用同位數(shù)的核查標(biāo)準(zhǔn)會造成成本過高。如果選用5 位半的核查標(biāo)準(zhǔn)來對6 位半標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行穩(wěn)定性考核，核查標(biāo)準(zhǔn)的顯示位數(shù)很可能沒有變化，這樣，也不能說明標(biāo)準(zhǔn)器穩(wěn)定性的變化情況。所以，對于數(shù)顯類的測量儀器，難以獲得可靠的核查標(biāo)準(zhǔn)，可不進(jìn)行穩(wěn)定性考核，

此外，對于一次性使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以不進(jìn)行穩(wěn)定性考核。比如，各種硬度塊，在日常校準(zhǔn)/檢定工作中屬于消耗品，當(dāng)使用周期滿后即換用新的硬度塊。因此，不必進(jìn)行穩(wěn)定性考核。

3.2 穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)采集及計算

1)以往采用的方法

以往在數(shù)據(jù)采集后，采用貝塞爾公式進(jìn)行結(jié)果的計算，即

2)JJG1033 規(guī)定的新方法

新的方法不再采用貝塞爾公式進(jìn)行計算。即新的計量標(biāo)準(zhǔn)在申請考核前，必須每隔一段時間(大于一個月)，采取用新的計量標(biāo)準(zhǔn)對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行m 組重復(fù)測量(每組n 次)的方法，建立數(shù)據(jù)信息，盡可能進(jìn)行多組及多次，可由測量者根據(jù)經(jīng)驗確定組數(shù)和次數(shù)。每組的算術(shù)平均值作為一次測量結(jié)果。那么就會產(chǎn)生m 個測量結(jié)果，再取其中的最大值和最小值，對兩者進(jìn)行差值計算，作為該計量標(biāo)準(zhǔn)在該時間段內(nèi)的穩(wěn)定性。用公式表示為

另外，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)建立以后，仍需進(jìn)行每年的穩(wěn)定性考核，不同于新建標(biāo)準(zhǔn)考核方法的是，此時只需用計量標(biāo)準(zhǔn)對核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一組測量，測量次數(shù)仍取n 次，取其算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。相鄰兩年的測量結(jié)果的差值即為一年內(nèi)計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性。用公式表示為

相比舊的考核方法，新方法大大簡化了穩(wěn)定性的計算。

3.3 穩(wěn)定性的判定

關(guān)于判定方面，過去的判定方法為

新的判定方法分為兩種情況。一種是計量標(biāo)準(zhǔn)使用中采用標(biāo)稱值或示值的情況，另一種是計量標(biāo)準(zhǔn)在使用中加修正值的情況。對于第一種情況，測得的穩(wěn)定性應(yīng)與計量標(biāo)準(zhǔn)最大允差相比較，即

對于第二種情況，則測得的穩(wěn)定性應(yīng)與修正值的擴(kuò)展不確定度U 進(jìn)行比較。即

以熱學(xué)標(biāo)準(zhǔn)為例，多功能校準(zhǔn)源使用中采用標(biāo)稱值，二等標(biāo)準(zhǔn)偶在使用中必須引用上級證書出具的修正值。

4 結(jié)論

計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性的考核過程需要大量的測量數(shù)據(jù)支撐，是一項復(fù)雜的技術(shù)工作，也是我們計量工作者應(yīng)該熟知的技術(shù)工作，在考核工作中必須保證數(shù)據(jù)的正確性、真實性、可靠性，以保證用該計量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量值傳遞的工作。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF 1033 －2008 計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范［S］. 北京:中國計量出版社，2008.

［2］國防科工委科技與質(zhì)量司計量技術(shù)基礎(chǔ)［M］. 北京:原子能出版社，2002.