平均值－極差控制圖在γ 測井模型標準裝置核查中的應用

王新興，胡明考，張積運

(核工業航測遙感中心，河北 石家莊050002)

0 引言

國家JJF 1069 －2012 《法定計量檢定機構考核規范》7.6.3.3 條款明確指出:“應根據規定的程序和日程對計量基準、計量標準、傳遞標準、工作標準以及標準物質進行核查，以保持其檢定或校準狀態的置信度”［1］。我國現今唯一的γ 測井模型標準裝置，從20世紀70 年代末研建以來，一直無法直接溯源。我們從20 世紀90 年代開始對γ 測井模型標準裝置進行定期核查(監測)，選擇應用平均值－極差控制圖方法對γ 測井模型標準裝置是否保持初始密封狀態、量值是否穩定進行控制，防止由于標準的失準造成傳遞的失準。

1 γ 測井模型標準裝置

γ測井模型標準裝置是由一系列鉀鈾釷含量不同、能在平面上和垂向上模擬天然放射性核素均勻分布的無限延伸地質體的體源模型和相應的配套設備構成。單個模型為邊長1.2 m 的立方體輻射體源模塊，上下圍巖層尺寸為1.2 m ×1.2 m ×0.6 m 見圖1 所示。模型中心有直徑95 mm 的圓孔，用于放入γ 測井探管，模型六面和孔壁采用環氧樹脂密封。每個輻射體源模塊質量約4000kg。系列體源模型由1 個本底模型、1個鉀模型、5 個鈾模型、4 個釷模型和3 個混合模型，共計14 個密封式飽和輻射體源模型組組成。這14 個模型均由已知含量的天然放射性鈾、釷、鉀礦粉和低本底石英砂、水泥澆注而成。配套設備主要為6#標準固體鐳點源及FD－3019 型γ 測井儀。

圖1 γ測井模型

2 核查數據的統計控制—控制圖

2.1 核查數據

選擇一臺性能穩定的經過標準固體鐳源檢定的FD－3019 型γ 測井儀，對γ測井模型標準裝置每個月進行一次核查測量，每次取n 個測量數據的平均值x－為本次核查值，重復測量取n =6。每個模型每次核查測量的最大值與最小值之差為極差，用R 表示。連續測量25個月共獲取25 組數據。以UThF －0.01 －0.03 －I 模型為例，核查數據見表1。

2.2 確定控制參數［2］

建立平均值控制圖和極差控制圖前，先要計算控制參數中心線CL、控制上限UCL 和控制下限LCL。對UThF－0.01 －0.03 －I 模型m 次核查測量結果的平均值由公式(1)計算，m 次測量數據的極差平均值由公式(2)計算。

表1 對UThF－0.01 －0.03 －I 孔深中點做重復測量的結果

1)平均值控制圖控制限

控制上限UCL =x + A2·= 573.4 + 0.483 ×13.48 =579.9

2)極差控制圖控制限

以上常數A2，D3，D4由參考文獻［2］查得。

2.3 繪制控制圖

控制圖的縱坐標為核查數據計算得到的各統計控制量，橫坐標為時序坐標。并在圖上畫出CL，UCL 和LCL 三條控制界限。在圖上標出各組相應統計控制量的測量點后，將相鄰的測量點連成折線，即完成了控制圖繪制。如UThF －0.01 －0.03 －I 模型平均值控制圖和極差控制圖，分別見圖2，3。

圖2 UThF－0.01 －0.03 －I 平均值控制圖

圖3 UThF－0.01 －0.03 －I 極差控制圖

2.4 核查程序

建立了均值控制圖和極差控制圖后，根據核查程序制定每年的核查計劃，使用FD－3019 測井儀對γ 測井模型標準裝置中的每個模型進行測量，每次重復測量6 次，計算出本次測量數據的均值和極差，分別標注在均值控制圖和極差控制圖上。延長控制圖的時間坐標，使控制圖轉變為監測控制用控制圖。核查頻率確定為每6 個月一次，測量數據同樣也可作為重復性、穩定性考核。

2.5 結果的判定

核工業航測遙感中心做的γ 測井模型標準裝置中14 個模型平均值控制圖和極差控制圖中標注的統計測量點分布在中心線上下兩側，均沒有超出控制限的范圍。在此，從γ 測井模型標準裝置模型組中，選擇檢定工作中使用頻率較多的KF－6 －I 鉀模型、UF－0.03－I 鈾模型和ThF －0.05 － I 釷模型，根據1995 年到2012 年底的36 組核查數據繪制平均值控制圖和極差控制圖(圖4 ～圖9)。根據GB/T4091 －2001 常規控制圖的判異原則，我們發現γ 測井模型標準裝置的測量過程沒有受到不受控的系統效應影響，也沒有受到不受控的隨機效應的影響。

圖4 KF－6 －I 平均值控制圖

圖5 KF－6 －I 極差控制圖

圖6 UF－0.03 －I 平均值控制圖

圖7 UF－0.03 －I 極差控制圖

圖8 ThF－0.05 －I 平均值控制圖

圖9 ThF－0.05 －I 極差控制圖

3 結論

γ 測井模型標準裝置是由純鈾礦粉、純釷礦粉或者鈾釷混合礦粉制作而成，根據標準模型自身的特點，如果裝置密封破損，放射性衰變系列平衡將被打破，俗稱氡氣泄露，測量的比釋動能將會降低。應用平均值—極差控制圖方法對γ 測井模型標準裝置進行定期核查(監測)，通過觀察測量結果的平均值和極差的變化，判斷標準裝置的量值是否處于受控狀態，其方法直觀，易于操作，可對標準裝置的狀態進行了有效的控制。以上監測結果顯示γ 測井模型標準裝置自建立以來，沒有發生破損泄漏，標準裝置始終保持初始密封狀態，標準量值穩定可靠。

［1］全國法制計量管理計量技術委員會. JJF1033 －2008 計量標準考核規范［S］. 北京:中國計量出版社，2008.

［2］全國統計方法應用標準化技術委員會.GB/T4091 －2001 常規控制圖［S］. 北京:中國標準出版社，2001.