檢定、校準和檢測實驗室在報告測量結果時均要同時報告測量結果的測量不確定度,那測量不確定度該用在哪裡?該評定多大還是選取多大?
01
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合格評定
產品(包含測量儀器) 通過檢測(包含檢定和校準),得到測量結果(包含示值誤差),測量結果與規範或標準的合格判據(或最大允差)進行比較,從而判定是否合格。比如技術標準要求鋼板壁厚公差規定為±3.0mm,實際測得誤差為2.5,結果是否合格?
當示值誤差的不確定度小於等於最大允差的1/3時,即不確定度為1mm或更小,則當示值誤差小於等於最大允差時,直接判定合格,當示值誤差大於最大允差時,直接判定不合格。
當然根據規範和標準或實驗室要求,可以將比例嚴格到1/4或1/5。
如果無法滿足1/3關係,則合格判據嚴格按照示值誤差不超過最大允差和不確定度的差值。
02
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目標不確定度
為了進行合格判定,或規定測量儀器的準確度指標,需要制定能接受的目標不確定度。比如01章中案例,目標不確定度為1mm,無論怎麼評定其不確定度不能超過1mm。比如容量器具的不確定度規定為千分之3,評定出的不確定度一定不能超出這個數,否則不合格。
如果實際評定出的不確定度超出這個目標不確定度,那對不起,請更改測量方法,使用更準確的測量設備,或者將溫度範圍控制的更小,也就是說需要改規範或標準了。
目標不確定度可以反推規範或標準裡的條件制定是否合理和嚴格,也就是決定了環境條件等影響量的控制範圍要求。
(感謝我的閨女,要不然去哪裡找圖呢,用網上的圖還涉及侵權,更感謝大家欣賞我閨女的作品)
03
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證書裡的不確定度
在校準證書或檢測報告中,需要報告測量不確定度。是否需要每次校準或檢測完後均計算一個不確定度呢?
通常,校準和檢測是個常規的測量,可能每天都在重複同樣的工作,環境條件和標準裝置都比較相近,即使評定,評定的結果也基本在一個範圍內。
通常情況會有兩種做法:
1)把不確定度計算過程和公式做成軟體,用EXCEL也行。輸入量直接從測量值和影響量中得到,計算出每次校準(或檢測)的不確定度,寫在對應證書裡。
2)用所有不確定度分量的極限值來計算,在建立計量標準的時候就選用最大的重複性,得到在校準規範或檢測標準裡規定條件下的最大測量不確定度。
目前,我接觸的實驗室更多地採用第二種方案,最終得到控制條件下的最大測量不確定度,即按照規範或標準操作後評定的眾多不確定度值的最大值。怎麼評定都不可能超過該值,在報告中報告該值即可。
04
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CMC
CMC為校準和測量能力( calibration and measurement capability),也是實驗室的最佳測量能力,它指的是實驗室在所有常規條件下評定的不確定度中的最小值(最佳值),和03章的最大不確定度正好是兩個極端。因為CMC需要在CNAS認可證書認可範圍裡公示,因此實驗室通常都希望這個CMC越小越好,越能體現出實驗室的能力比較厲害。
但是這個最小的測量不確定度在樣本較少的情況下是不可靠的,因此這個實驗室會參考那個實驗室,總的原則不要比國家計量院的更牛就行了,不然評審老師要質疑你了。
05
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能力驗證
能力驗證,顧名思義是用來驗證實驗室的能力的,無論是法定管理部門組織的計量比對或要求必須參加的測量審核,還是民間的自發比對和主動的測量審核,都為了一個共同的目的,證明我的實驗室的能力是過關的,可信的,和別人是一樣的。
這裡的一樣不僅僅是測量結果簡單的接近即可,涉及到計量結果的兼容性要求,即兩個或多個測量結果之間的差值,不得大於其差的不確定度,而差的不確定度,如果不考慮相關性,也就是各自不確定度的方和根。
明白的人已經看出04章裡埋了一個雷。如果CMC給出的不確定度不合實際的小,必然會造成方和根較大,存在能力驗證不合格的風險。
「不確定度評定是件嚴肅的事情,且行且珍惜。」
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