一種用于氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的期間核查方法

張賢，李鑫武

(中航工業(yè)北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所，北京 100095)

0 引言

為保持測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和校準(zhǔn)、檢測(cè)設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)的可信度，按照實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則的要求，應(yīng)對(duì)測(cè)量?jī)x器示值在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)是否保持其最大允許誤差或擴(kuò)展不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行核查，我們實(shí)驗(yàn)室依據(jù)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核的要求對(duì)氣體活塞式壓力標(biāo)準(zhǔn)器實(shí)施定期期間核查，本文就針對(duì)在核查過程中根據(jù)所選擇的核查程序和核查標(biāo)準(zhǔn)取得的核查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制了分析用核查控制圖，確定了氣體活塞式壓力計(jì)核查控制圖的中心線CL、控制上限UCL和控制下限LCL，根據(jù)異常判斷準(zhǔn)則，核實(shí)了本裝置在測(cè)量過程中一直處于穩(wěn)定受控狀態(tài)。

1 前期準(zhǔn)備

1.1 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)核查方法

根據(jù)GJB 2749A－2009《軍事計(jì)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)建立與保持通用要求》，對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的核查共有6種方法，對(duì)準(zhǔn)確度較高并且重要的參考標(biāo)準(zhǔn)的核查一般推薦采用核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)控制，由于氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置是壓力實(shí)驗(yàn)室0.005級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，核查方法采用對(duì)固定的核查標(biāo)準(zhǔn) (數(shù)字壓力計(jì))進(jìn)行連續(xù)的定期觀測(cè)，由定期觀測(cè)結(jié)果計(jì)算得到統(tǒng)計(jì)控制量繪制統(tǒng)計(jì)控制圖，對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量過程進(jìn)行連續(xù)和長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)控制。

表1 預(yù)備數(shù)據(jù)的取得條件

1.2 核查標(biāo)準(zhǔn)的選擇

依據(jù)本專業(yè)的具體情況，選擇和氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置相應(yīng)測(cè)量范圍的數(shù)字壓力計(jì)作為核查標(biāo)準(zhǔn)，該核查標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過性能試驗(yàn)，其穩(wěn)定性、重復(fù)性滿足要求，且有足夠高的分辨力，其主要技術(shù)指標(biāo)水平接近被核查測(cè)量標(biāo)準(zhǔn);該核查標(biāo)準(zhǔn)被選定后一直作為保留樣品，沒有隨意變更過，有利于對(duì)期間核查結(jié)果的分析處理。

1.3 核查間隔的確定

由于氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置本身具備長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)，又是實(shí)驗(yàn)室0.005級(jí)工作基準(zhǔn)裝置，使用頻度偏少，壓力量值變化的風(fēng)險(xiǎn)很小，所以我們選擇該臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行期間核查的間隔為1年，如果核查圖的變化趨勢(shì)發(fā)生異常，隨時(shí)縮短核查間隔。

1.4 預(yù)備數(shù)據(jù)的取得

預(yù)備數(shù)據(jù)是用來建立分析用控制圖的基本取樣數(shù)據(jù)，目的是用來判斷已有的測(cè)量過程或測(cè)量階段是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。根據(jù)要求，建立控制用控制圖要求獨(dú)立測(cè)量組數(shù)大于20組，如數(shù)量不足，可以在完成6組以上測(cè)量后建立初步分析用控制圖。從2006年以來，每年采用在重復(fù)性條件下，由0.005級(jí)氣體活塞式壓力計(jì)對(duì)固定的核查標(biāo)準(zhǔn)在200 kPa點(diǎn)做10次獨(dú)立重復(fù)測(cè)量，從2006年到2013年共得到8組數(shù)據(jù)，見表1、表2。

表2 2006年到2013年的8組預(yù)備數(shù)據(jù)

2 建立控制圖

2.1 控制圖的分類

在測(cè)量過程控制中常用的控制圖有平均值控制圖、中位值控制圖、標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖和極差控制圖。由于平均值控制圖和中位值控制圖主要用于判斷測(cè)量過程中是否受到不受控的系統(tǒng)效應(yīng)的影響，標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖和極差控制圖主要用于判斷測(cè)量過程是否受到不受控的隨機(jī)效應(yīng)的影響，而平均值控制圖和標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖比中位值控制圖和極差控制圖具有更高的檢出率，所以我們選擇平均值控制圖和標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖聯(lián)合使用，分別用來控制氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量過程中的系統(tǒng)效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)。

2.2 設(shè)計(jì)原理

根據(jù)《JJF1033－2008〈計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范〉實(shí)施指南》中第三篇測(cè)量過程的統(tǒng)計(jì)控制圖設(shè)計(jì)原理，當(dāng)采用平均值－標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖 (－s圖)對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行核查時(shí)，應(yīng)根據(jù)獲得的統(tǒng)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算:每個(gè)子組的平均值，每個(gè)子組的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s，各子組間的平均值和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。

其中，A3，B3，B4值查 《JJF 1033－2008〈計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范〉實(shí)施指南》中控制圖中控制限系數(shù)表。

2.4 繪制核查結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

如圖1、圖2所示，控制圖中分為6個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)的寬度均相當(dāng)于采用統(tǒng)計(jì)控制量的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，6個(gè)區(qū)自上而下分別標(biāo)記為a，b，c，c，b，a，測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)a區(qū)之外，表示測(cè)量過程出現(xiàn)異常;測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)a區(qū)內(nèi)的概率僅為4.28%，此時(shí)應(yīng)引起警戒，縮短核查間隔，密切關(guān)注后續(xù)變化;測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)b區(qū)內(nèi)的概率為27.18%;測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)c區(qū)內(nèi)的概率為68.27%。

圖1 氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置平均值控制圖

圖2 氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖

3 核查結(jié)果異常的判定

3.1 判定原則

控制圖異常分析的主要表現(xiàn)分為測(cè)量點(diǎn)超出控制界限和測(cè)量點(diǎn)的分布不隨機(jī)兩類。由于目前核查數(shù)據(jù)只有8組，建立的是初步分析用控制圖，對(duì)于氣體活塞式壓力計(jì)平均值－標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖異常的判斷，參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8258:1991和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4091－2001總結(jié)的8種判斷依據(jù)并做了嚴(yán)格修改，異常情況的具體表現(xiàn)為:測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在a區(qū)外;連續(xù)6個(gè)測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)單調(diào)遞增或遞減的趨勢(shì);連續(xù)3個(gè)測(cè)量點(diǎn)中有兩點(diǎn)出現(xiàn)在中心線同一側(cè)a區(qū)中;連續(xù)5個(gè)測(cè)量點(diǎn)中有4點(diǎn)出現(xiàn)在中心線同一側(cè)的b區(qū)或a區(qū)中;連續(xù)8個(gè)測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)并且全部不在c區(qū)內(nèi);連續(xù)8個(gè)測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線的同一側(cè);連續(xù)8個(gè)測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)上下交替排列;連續(xù)8個(gè)測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)在中心線兩側(cè)的c區(qū)中。

3.2 結(jié)果判定

由氣體活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置平均值－標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖可以看出，兩幅統(tǒng)計(jì)核查控制圖中都沒有出現(xiàn)任何異常情況，核查數(shù)據(jù)證明該裝置的測(cè)量結(jié)果始終受控，校準(zhǔn)狀態(tài)在有效期內(nèi)正?？尚拧?/p>

4 結(jié)束語(yǔ)

通過由歷年的期間核查數(shù)據(jù)建立的分析控制圖，可以方便對(duì)0.005級(jí)氣體活塞式壓力計(jì)基準(zhǔn)裝置的測(cè)量過程進(jìn)行異常判斷，立即尋找產(chǎn)生異常的原因并加以消除，使其測(cè)量過程長(zhǎng)期處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，保證壓力量值的傳遞準(zhǔn)確可靠。

[1]中國(guó)人民解放軍總裝備部技術(shù)基礎(chǔ)管理中心.GJB 2749A－2009軍事計(jì)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)建立與保持通用要求[S].2009.

[2]全國(guó)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量檢定人員考核委員會(huì).JJF 1033－2008《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》實(shí)施指南[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社，2008.