淺談?dòng)?jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核

馬艷，闞紅秀

(西安航空動(dòng)力控制科技有限公司 計(jì)量中心，陜西 西安710077)

0 引言

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是編寫《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告》中的一個(gè)重要篇幅，是建標(biāo)的一項(xiàng)準(zhǔn)備工作。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)從建立到撰寫《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告》，準(zhǔn)備申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)考核之前的“試運(yùn)行”期間，必須進(jìn)行穩(wěn)定性考核。這個(gè)試運(yùn)行期間，通常是指經(jīng)過(guò)半年以上的穩(wěn)定性考核，以證明計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值是否穩(wěn)定可靠。若試運(yùn)行結(jié)果表明穩(wěn)定性不合格，則不能夠申請(qǐng)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。即便在“標(biāo)準(zhǔn)考核”通過(guò)后，到申請(qǐng)“計(jì)量復(fù)查”期間，每年仍然要繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定性的評(píng)定。由此可見(jiàn)，計(jì)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(píng)價(jià)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)性能。

1 計(jì)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(duì)于數(shù)字表，用標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)出某一點(diǎn)信號(hào)，觀察數(shù)字表的變化，數(shù)字表持續(xù)不發(fā)生變化的時(shí)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(shí)間越長(zhǎng)，證明其穩(wěn)定性越好，反之，則越差。或者，用標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)出某一點(diǎn)信號(hào)后，觀測(cè)者在一固定的時(shí)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(jì)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(lái)。比如，用計(jì)量特性變化某個(gè)規(guī)定的量所經(jīng)過(guò)的時(shí)間來(lái)表示或是用計(jì)量特性經(jīng)規(guī)定的時(shí)間所發(fā)生的變化來(lái)表示。

2 評(píng)價(jià)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性考慮的因素

評(píng)價(jià)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性要考慮多種因素，主要包括考核時(shí)間及被測(cè)對(duì)象本身。

①時(shí)間:計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性與所考慮的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)量穩(wěn)定性的周期越長(zhǎng)，則越能真實(shí)地體現(xiàn)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性;②被測(cè)對(duì)象:在穩(wěn)定性考核的過(guò)程中，被測(cè)對(duì)象的選取也是一重要因素。選取的被測(cè)對(duì)象本身應(yīng)具有極佳的穩(wěn)定性，否則，在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量者將無(wú)法判定不穩(wěn)定因素是因?yàn)橛?jì)量標(biāo)準(zhǔn)本身不穩(wěn)定還是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象自身不穩(wěn)定造成的。

3 如何考核計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性

3.1 核查標(biāo)準(zhǔn)的選取

在實(shí)際計(jì)量工作中我們知道，并非所有的計(jì)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(jí)并無(wú)要求，但強(qiáng)調(diào)它的穩(wěn)定性。“合適”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(shuō)整個(gè)測(cè)量過(guò)程到底是計(jì)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(duì)于實(shí)物量具類的被測(cè)對(duì)象，可用低一等級(jí)的實(shí)物量具作為核查標(biāo)準(zhǔn)。比如，對(duì)于二等量塊這一標(biāo)準(zhǔn)，它用來(lái)傳遞三等量塊，當(dāng)然，這套三等量塊不可作為測(cè)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)物量具時(shí)，如果被測(cè)對(duì)象為測(cè)量?jī)x器，實(shí)物量具的精度等級(jí)及穩(wěn)定性等通常都優(yōu)于測(cè)量?jī)x器。測(cè)量中無(wú)法找到可以對(duì)實(shí)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定性考核時(shí)核查標(biāo)準(zhǔn)的選取:我們?cè)趯?shí)際的工作中，大多數(shù)無(wú)法對(duì)數(shù)顯類標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定性進(jìn)行考核，主要是因?yàn)槟壳皵?shù)顯類計(jì)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(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行穩(wěn)定性考核，測(cè)量結(jié)果必定是跳動(dòng)的，這樣可能造成因核查標(biāo)準(zhǔn)不穩(wěn)定而判定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性不合格，同時(shí)，選用同位數(shù)的核查標(biāo)準(zhǔn)會(huì)造成成本過(guò)高。如果選用5 位半的核查標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)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(méi)有變化，這樣，也不能說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)器穩(wěn)定性的變化情況。所以，對(duì)于數(shù)顯類的測(cè)量?jī)x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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)算。即新的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在申請(qǐng)考核前，必須每隔一段時(shí)間(大于一個(gè)月)，采取用新的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行m 組重復(fù)測(cè)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(cè)量者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定組數(shù)和次數(shù)。每組的算術(shù)平均值作為一次測(cè)量結(jié)果。那么就會(huì)產(chǎn)生m 個(gè)測(cè)量結(jié)果，再取其中的最大值和最小值，對(duì)兩者進(jìn)行差值計(jì)算，作為該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在該時(shí)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(shí)只需用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一組測(cè)量，測(cè)量次數(shù)仍取n 次，取其算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果。相鄰兩年的測(cè)量結(jié)果的差值即為一年內(nèi)計(jì)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(jiǎn)化了穩(wěn)定性的計(jì)算。

3.3 穩(wěn)定性的判定

關(guān)于判定方面，過(guò)去的判定方法為

新的判定方法分為兩種情況。一種是計(jì)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在使用中加修正值的情況。對(duì)于第一種情況，測(cè)得的穩(wěn)定性應(yīng)與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)最大允差相比較，即

對(duì)于第二種情況，則測(cè)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(jí)證書出具的修正值。

4 結(jié)論

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性的考核過(guò)程需要大量的測(cè)量數(shù)據(jù)支撐，是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)工作，也是我們計(jì)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(shí)性、可靠性，以保證用該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量值傳遞的工作。

［1］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF 1033 －2008 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范［S］. 北京:中國(guó)計(jì)量出版社，2008.

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