計量要求導出在檢測實驗室中的應用

徐曉，關波

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

引言

隨著各行各業對各類管理體系的認知加深，現在有越來越多的企業借助于各類管理體系來加強和提升內部管理。比如對于實驗室來說，可能要面對ISO9001 質量管理體系、ISO/IEC17025 實驗室認可體系、ISO10012 測量管理體系等不同的體系。在這些體系的實施貫徹中，不可避免會產生一個問題對應多個標準要求的現象，這就需要我們對這些要求進行深層的探究，知其根源，從而更好地實現各體系的融合，簡化管理。本文以計量確認為出發點，探討其在ISO10012測量管理體系和ISO/IEC17025 實驗室認可體系中的差異和統一應用。

1 計量要求

眾所周知，ISO10012 測量管理體系主要針對測量過程和測量設備計量確認的管理，體系主要目的是為確保滿足規定的計量要求。ISO/IEC17025 實驗室認可體系主要針對檢測/校準實驗室的能力、公正性及一致運作的管理，其中設備管理中也提到了要對測量設備進行計量確認的要求。

計量確認是為確保測量設備符合預期使用要求所需的一組操作，確認的過程通常包括校準和驗證、各種必要的調整或維修及隨后的再校準、與設備預期使用的計量要求相對比較。計量確認的難點通常并不在于確認的過程，而在于明確設備設預期使用的計量要求，包括測量設備的要求和測量過程的要求。

ISO10012:2003 中提到，計量要求即為滿足被測對象量值的測量而提出的要求。計量要求與產品要求不同，并不在產品要求中規定，但是可以從顧客的產品要求、組織的要求、法律法規的測量要求等中導出。

對于實驗室測量設備來說，計量要求可以表示為最大允許誤差、允許不確定度、測量范圍、穩定性、分辨力等。測量設備的計量要求可以從產品的規定要求或被校準、驗證和確認的設備和規定要求中導出。

2 測量能力指數

設備的計量要求與測量能力密切相關，測量能力指數可以反映測量能力滿足被測對象準確度要求的程度。測量能力指數的計算公式如下：

其中，T——誤差范圍，σ——總體標準偏差，δ允——允差，U——測量過程擴展不確定度，U1——設備測量不確定度。

對于實驗室設備測量參數，可根據其用途對進行分類。一類是用于試驗條件的控制，其被測參數往往是確定的，如干燥箱溫度控制在（70±2）℃，試驗電壓控制在(24±1)V等，屬于條件控制類；另一類是用于結果測量，其被測量是往往是不確定的，僅有測量準確度的要求，如某靜扭試驗要求扭矩測量偏差在±0.5%以內，轉速波動大于1%等，屬于參數測量類。

對于這兩類參數，其測量能力與測量能力指數的對應關系不同，見表1 所列。一般第一類參數可選取Mcp 值為2，第二類參數選取Mcp 值為1.33。根據公式（1）可得：

一類參數：

二類參數：

表1 測量能力與測量能力指數Mcp 對應關系

3 計量要求導出及確認實例

例：在某類變速器傳動效率試驗中，要求輸入軸轉速（1450±5）r/min，試驗油溫（90±2）℃，測量扭矩偏差在±0.5%之內，請據此導出計量要求。

對于試驗涉及的三個參數，顯然轉速和油溫屬于第一類條件控制參數，扭矩屬于第二類結果測量參數。分別由公式（2）和（3）計算可得：

轉速：U1=2*5/6≈1.67 r/min，U=2*5/4=2.5 r/min

油溫：U1=2*2/6≈0.67 ℃，U=2*2/4=1℃

扭矩：U1=(2*0.5%)/4=0.25%

由此可知，該試驗所使用的轉速測量設備不確定度（即計量要求，下同）應小于1.67 r/min，轉速測量系統的測量不確定度應小于2.5 r/min；所使用的溫度測量設備不確定度應小于0.67℃，溫度測量系統的測量不確定度應小于1℃；所使用的扭矩測量設備不確定度（或允差）應小于0.25%。

在進行計量確認時，可根據測量設備的校準數據與計算導出的設備計量要求進行對比，以此判定測量設備是否滿足預期用途。上述實例的計量導出比較簡單，限于單臺設備對參數的控制和測量，而實際檢測活動中很多參數往往需要多臺設備共同完成控制或測量，對設備計量要求的導出就需要再進一步的計算。

在上述實例中假設使用了鉑熱電阻PT100 對油溫進行監測控制，那么除了要考慮PT100 的測量不確定度Up外，還要考慮測量通道的測量不確定度Ut帶來的影響，U1應該為熱電阻和測量通道的合成不確定度，即：

當選取溫度通道的測量不確定度為Ut=0.3℃時，計算可得：

即為確保滿足測量要求，所選用的PT100 其測量不確定度應確保在0.6℃以內。

4 總結

本文以測量管理體系及實驗室認可體系要求的計量確認為引入點，通過實例分析，提供了計量要求導出在檢測實驗室應用的一種方法和思路，供大家參考與探討。