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量值溯源与量值传递
量值溯源与量值传递
一、测量的基本概念 量值：一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。 测量：以确定量值为目的的一组操作。 国际计量基(标) 准：经国际协议承认的测量标准,在国际上作为对有关量的其他测量标准定值的依据。 国家计量基(标) 准：经国家决定承认的测量标准,在国家内部作为对有关量的其他测量标准定值的依据。 有证标准物质：有证书的标准物质,其中一种或多种特性值是用建立溯源性的程序确定,使之可溯源到准确复现地表示该特性值的测量单位,每一种出证的特性值都有给定置信水平的不确定度。 溯源性：通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,使测量结果或计量标准的值能够与规定的参考标准,通常是国家计量基(标) 准或国际计量基(标)准联系起来的特性。这种特性使所有的同种量值,都可以按这条比较链通过校准向测量的源头追溯,即溯源到同一个测量基准(国家基准或国际基准) ,这样才能确保计量单位统一,量值准确可靠,才具有可比性、可重复性和可复现性,而其途径就是按比较链,向计量基准的追溯。 计量标准：为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个、多个量值,用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。它是按国家规定的准确度等级,作为检定依据用的计量器具或标准物质；它处于中间环节,起着承上启下的作用,即将计量基准所复现的单位量值,通过检定逐级传递到工作计量器具,从而确保工作计量器具量值的准确可靠,确保全国测量活动达到统一。为使各项计量标准能在正常技术状态下进行工作,保证量值的溯源性,《计量法》规定建立计量标准,并要依法考核合格,这样才有资格进行量值传递。 计量标准考核：对用于开展计量检定、进行量值传递资格的计量认证。它包括对计量标准器及配套设备、环境条件、人员和管理等四个方面的技术状态考核。计量标准考核是计量监督的一项基本内容,也是实施《计量法》的技术基础和依据。 计量器具：能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质,包括计理基准器具、计量标准器具和工作计量器具。 计量基准器具：即国家计量基准器具,简称计量基准,是指用以复现和保存计量单位量值,经国务院计理行政部门批准作为统一全国量值最高依据的计量器具。 计量标准器具：简称计量标准,是指准确度低于计量基准的,用于检定其他计量标准或工作计量器具的计量器具。 计量检定：为评定计量器具的计量性能,确定其是否合格所进行的全部工作。
二、量值传递和量值溯源 量值传递是通过对测量器具的检定或校准,将国家测量标准所复现的测量单位的量值,通过各等级测量标准传递到工作测量器具,以保证被测量对象量值的准确和一致。 量值溯源是通过具有规定不确定度的不间断比较链,使测量结果或测量标准的量值与规定的参照标准、国防最高标准、国家标准乃至国际标准联系起来的特性。 量值传递和量值溯源是两个互逆的过程,它们具有很多不同的特点：
通过对比可以发现,量值传递是上一级量值检定部门将自身的量值传递给低于其准确度等级的部门,主要是指国家强制性检定的内容。而量值溯源是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准联系起来的一种特性,它要求实验室针对自己检测标准的相关量值,主动地与向一级检定机构追溯高于自己准确度的量值,确定自己的准确性。溯源和传递的主要区别在于溯源是自下而上的活动,带有主动性；量值传递是自上而下的活动,带有强制性。
三、我国的量值传递系统 我国现行计量体系的法律依据是1986年7月1日起实施的《中华人民共和国计量法》。《计量法》第五条至第十条规定：国务院计量行政部门负责建立各种计量基准器具,作为统一全国量值的最高依据。县级以上地方人民政府计量行政部门根据本地区的需要,建立社会公用计量标准器具,经上级人民政府计量行政部门主持考核合格后使用。国务院有关主管部门和省、自治区、直辖市人民政府有关主管部门,根据本部门的特殊需要,可以建立本部门使用的计量标准器具,其各项最高计量标准器具经同级人民政府计量行政部门主持考核合格后使用。企业、事业单位根据需要,可以建立本单位使用的计量标准器具,其各项最高计量标准器具经有关人民政府计量行政部门主持考核合格后使用。计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。国家计量检定系统表由国务院计量行政部门制定。计量检定必须执行计量检定规程。国家计量检定规程由国务院计量行政部门制定。没有国家计量检定规程的,由国务院有关主管部门和省、自治区、直辖市人民政府计量行政部门分别制定部门计量检定规程和地方计量检定规程,并向国务院计量行政部门备案。《计量法》的制定,是为了加强计量监督管理,保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠,以利于生产、贸易和科学技术的发展,适应社会主义现代化建设的需要,维护国家、人民的利益。 由于世界各国政治和经济制度不同,发展水平各异,使得量传体制不同,但是各国采用 的量传方式基本相似,即通常可采用实物标准、发放标准物质、发布标准数据、发播标准信号以及测量保证方案(MA P) 等传递方式。在量传方法中,既可采用检定的方法,也可采用校准、比对的方法。 量值传递及其实现方法 中国实验室国家认可委员会(CNAL) 在承认国际计量局(BIPM) 框架下,签署互认协议MRA) 并能证明可溯源至SI 国际单位制的国家或经济体的最高计量基(标) 准。目前我国已经建立了以中国计量科学研究院、中国测试技术研究院和国家标准物质研究中心为最高等级校准实验室的国家量值溯源网络,建立了国家计量基准和各个等级的工作计量标准,形成了完整的量值溯源系统。 以下框图以温度的计量为例,反映了我国的量值传递和量值溯源体系：
量值传递框图 量值溯源框图 我国现行的计量保证手段是：计量法制管理和量值传递技术手段相结合的方法来实现的。现在我区建立的计量标准主要标准分布在各法定计量检定机构和大中型企业内部,各方面对其能力的影响因素很多。因此对建立的计量标准考核是一项重要的法制计量管理工作,对其建立的计量标准是否符合量值传递的要求,是否保证计量工作的科学、公正、高效,是否可以确保计量量值的准确、可靠、统一是我国计量标准考核工作的主要目的和意义。
四、实现量值溯源的形式 实现量值溯源最重要的方式是检定和校准。 检定是指查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序,它包括检查、加标记和(或) 出具检定证书。检定具有法制性,其对象是法制管理范围内的计量器具。从国际法制计量组织(OIML)的宗旨和发布的国际建议看,我国的强制检定管理范围基本上与其认定的法制管理范围相当。一台检定合格的计量器具,也就是一台被授予法制特性的计量器具。强制检定应由法定计量检定机构或者授权的计量检定机构执行。我国对社会公用计量标准以及部门和企业、事业单位的各项最高计量标准,也实行强制检定。检定的依据是按法定程序审批公布的计量检定规程。在检定结果中,必须有合格与否的结论,并出具证书或加盖印记。从事检定的工作人员必须是经考核合格,并持有有关计量行政部门颁发的检定员证。 校准指在规定条件下,为确定测量装置或测量系统所指示的量值,或实物量具或参考物质所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。它的依据是校准规范或校准方法,通常应作统一规定,特殊情况下也可自行制定。校准的结果可记录在校准证书或校准报告中,也可用校准因数或校准曲线等形式表示。 校准和检定的区别：(1) 校准不具法制性,是自愿溯源行为；检定则具有法制性,属计量执法行为。(2) 校准主要确定测量仪器的示值误差；检定则是对其计量特性及技术要求符合性的全面评定,必须做出合格与否的结论。(3) 校准的依据通常作统一规定,也可自行制定；检定的依据则是法定检定规程。 随着与国际准则的接轨,在加强检定法制建设的同时,校准开始成为实现单位统一和量值准确可靠的主要方式,以往以检定取代校准的现象正在扭转。实验室通过开展校准工作,一方面可提升技术能力,确信工作的一致性和准确性；另一方面, 能降低量值溯源成本, 保护自身权益。 无法溯源时的其他措施： 自校：主要是对专用仪器的行业检定规程或实验室自编的专用仪器校验规程中政府授权检定机构无法检定/ 校准的部分进行自校。如吸阻标准棒在A06吸阻仪上的溯源测试等。 能力验证：属于同类实验室进行的相关项目、相关参数的共同测试,其结果可以间接验证量值的准确性。如参加烟气分析的共同实验,如果获得较为满意结果,可间接验证吸烟机的钟型曲线符合抽吸流程图的要求,这是在没有抽吸流量图测试仪的情况下,实现流量曲线准确性的旁证。同时也证明了玻璃纤维滤片的准确性和符合性。 比对：属于无法直接实现量值溯源时的一种计量方式,是对不同计量器具进行的同参数、同量程的相互比对。如吸阻标准棒在缺少标准器具或检定条件不符合要求时,只能采用比对的方式进行计量,同时也只能进行低值标准棒或高值标准棒之间的相互比对。 从设备管理的角度实现量值溯源和验证比对,包括：（1）购置检定/ 校准：新仪器设备到货后应按照检定/ 校准规程进行检定/ 校准或自校,即使有检定证书,也应考察检定单位的资质证明是否能在溯源图上找到合适的位置,否则必须进行检定；（2）周期检定：按各实验室独立编制的《检定/ 校准周期表》进行定期的检定/ 校准或自校。(3) 临时检定：当仪器出现故障经维修正常后,应当对故障相关部分的量值进行检定/ 校验或自校。
五、现有量值传递和量值溯源体系的改进 我国现有的量值传递体系是在计划经济体制下建立的,计划性和法制性很强,多数需在实验室内进行,不允许企业自行调整。在激烈的市场竞争中,产品的质量关系到企业的生存和发展。测量结果是否准确,是否与国家或国际标准一致是企业质量保证的一部分。因此,量值溯源是企业测量设备质量保证的重要因素,现已成为世界各国企业的自觉行为。量值溯源说明计量检测设备的校准是企业生产经营自身要求获得准确的量值,具有较强的自觉性、主动性和灵活性。在社会主义市场机制下,需要对现有的量值传递体系进行调整和完善,除了加强计量的法制管理外,还要补充工业企业需要的量值溯源的校准方式,以适应现代化工业发展的要求,并和国际通行做法相一致。比如采用计量器具ABC分类管理、试验室认可制度、计量保证方案（MAP）等。
国际计量机构 计量器具ABC分类管理是企业根据计量器具在企业生产经营中的地位和作用,计量法对计量器具分类管理提出的要求与规定,计量器具本身的计量性能、特点以及它的使用环境条件的不同,为区别对待,划分成ABC三个管理类别,按行业、分层次、有重点区别管理的一种方法。采用计量器具实行ABC分类管理,有利于实现资源合理使用,提高工作效率,实现计量器具科学化管理。
计量分类管理 试验室的分类分级认可制度是指,通过认可一批标准试验室、校准试验室、测试试验室,充分利用各种资源,以利于量值向国家基准溯源。
MAP量值传递方案程序图 传统的量值传递方式是采用事务标准进行逐级传递的单向开环的传递方式,不能很好地保证传递质量和可靠性。美国国家标准局在70年代为了克服这一缺陷,将统计控制论应用于测量过程,推出了计量保证方案（MAP,Measurement Assurance Programs）。该方案是测量过程用统计方法对测量质量进行控制的科学保证方法,可以定量地确定测量过程相对于国家基准或其他指定标准的总的测量不确定度,并验证总的不确定度是否小到足以满足用户要求。我国GB/I19022－ISO10012标准也提出了这一方案,但是由于成本等原因还未广泛采用。
六、总结和讨论 量值传递和量值溯源作为保证计量准确性和一致性的方法,是两个紧密关联的互逆过程。我国现有的计量体系更多的是突出自上而下的强制性的量值传递,今后则更应该根据计量的不同特点,加强对量值溯源的支持,以利于在市场经济条件下更好的为生产、贸易和科研服务。 我国应当积极参与到国际计量组织和国际计量标准的工作中,使我国的计量工作实现于国际接轨,建立更符合现代计量需求的科学完备的计量体系。
2004年11月5日 热物理测量技术 |
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