第五章 第六节 测量控制体系

作者：    发布于：2012-08-04 17:17:09  浏览：1341次

第六节测量控制体系

 

一、概述

 
　　测量控制体系，是指为实现测量过程的连续控制和计量确认所需的一组相关的或相互作用的要素。
　　有效的测量控制体系，可以保证测量设备和测量过程始终满足其预期的要求，从而保证测量结果的准确性。测量控制体系的目标，在于控制由测量设备和测量过程产生的不正确的测量结果及其影响。测量控制体系采用的方法不仅是测量设备的标准/检定，还包括应用统计技术对测量过程的变异做出评价。
　　为保证测量控制体系满足规定的计量要求，所有测量设备都须经过计量确认，而且测量过程应受控。因此，测量控制体系由两部分组成:(1)测量设备的计量确认:(2)测量过程实施的控制。图5.6-1所示的是典型的测量控制体系。
　　

 

二、测量设备的计量确认

 
　　计量确认是指为确保测量设备满足预期使用要求而进行的一组操作。所有的测量设备必须满足规定的计量要求，即必须经过确认，并在受控条件下使用，才能保证测量结果的有效性。由于不同测量过程的计量要求各不相同，因此，按某一特定测量过程的要求确认的测量设备也许不能用于其他的测量过程。
　　图5.6-2所示的是测量设备计量确认过程的流程图。
　　

　　计量确认过程有两个输入，即顾客计量要求和测量设备特性；而确认过程的惟一输出，则是测量设备的确认状态，即测量设备是否满足顾客的计量要求。
　　顾客计量要求是指顾客根据相应的生产过程所规定的测量要求，它取决于被测量的情况。显然，确定计量要求属于顾客的职责范畴。但由于这项工作通常要求对生产过程有深刻的认识，并涉及专业的计量学知识，因此，在有些情况下，顾客也可委托具有相应技术能力和资格的专业人员代为完成。确定顾客计量要求时还需考虑不正确测量发生的风险，及其对相关产品质量的影响。顾客计量要求通常用最大允许误差、测量不确定度等技术指标来表述。
　　顾客计量要求一旦确定之后，就可据此选择合适的测量设备，或将已有测量设备的特性与之相比较，以确认测量设备是否满足这些要求。
　　测量设备的特性通常是通过一次或多次校准或检定确定的。将所确定的测量设备的特性与顾客计量要求进行比较后，即可确认测量设备是否符合预期使用要求。例如:将测量设备的示值误差与作为顾客计量要求之一的最大允许误差进行比较。如果示值误差小于最大允许误差，则确认该设备符合要求，可以使用；否则，需采取措施加以改进，待重新确认满足要求后，方可使用。
　　校准证书或校准报告中非常重要的信息之一，是关于校准结果测量不确定度的说明，它将用于使用该设备的测量过程不确定度的评价。
　　测量过程的一些重要特性，如测量不确定度等，不仅取决于测量设备本身，也取决于环境条件、测量程序等，有时还与观测者的技能和经验有关。为此，在选择测量设备时，关键的一点是将整个测量过程作为总体来考虑，以更好地满足使用要求。
　　以下举例说明测量设备计量确认的一般程序。
　　[例5.6-1]某生产过程对反应器压力的要求是应控制在(200～250)kPa的范围内。据此，我们得出用于反应器的压力测量设备的计量要求如下:测量范围为(150～300)kPa；最大允许误差为2kPa；测量不确定度为0.3kPa(不包括与时间有关的效应)；规定时间内的漂移不大于0.1kPa。
　　比照此要求，顾客比较不同制造厂商提供的压力设备的技术指标(直接的或隐含的)，从中挑选出最适配的测量设备和测量程序。例如:顾客可能最终选定了某厂家生产的一台准确度等级为0.5%、测量范围为(40～400)kPa的压力计。
　　为确认所选压力计的性能满足反应器的压力测量要求，应对压力计进行校准。假设通过校准发现，在200kPa时压力计的标值误差为3kPa，而校准不确定度为0.3kPa。显然，该压力计不满足规定的最大允许误差要求，暂时不能使用，而须进行调整。若经过调整之后重新进行校准，示值误差为0.6kPa，而校准不确定度仍为0.3kPa，则该压力计已满足最大允许误差要求。假如我们还可证明它符合漂移要求的话，就可确认该压力计满足计量要求，可用于反应器的压力测量。
 

三、测量过程实施的控制

 
　　为控制测量过程的实施，不仅需确定该测量过程预期用途下所要求的特性，还需对这些特性进行分析/控制。测量过程的特性主要包括:最大允许误差、测量不确定度、稳定性、重复性、再现性等等。
　　应按规定的程序和时间间隔监控测量过程的实施，以确保能够及时发现测量过程中出现的问题，并迅速采取改进措施，避免偏离预期的要求。
　　测量过程的失控，例如由于核查标准退化或观测者技能不同等引起的问题，可通过一系列后过程活动来揭示，其中包括:控制图分析、趋势图分析、后续检验、实验室间比对、内部审核、顾客反馈等，特别是统计分析技术在测量控制体系中的应用起着非常重要的作用。
 

习题及答案

 
　　一、单项选择题
　　1.实现单位统一、保障量值准确可靠的活动，被称为()。
　　　　A.计量B.测量C.检定D.校准
　　2.计量的特点概括起来，可以归纳为4个方面，其中，()是指任何一个测量结果或测量标准的值，都能通过一条具有不确定度的连续比较链，与计量基准联系起来。
　　　　A.准确性B.一致性C.溯源性D.法制性
　　3.关于我国法定计量单位，()的说法不正确。
　　　　A.我国采用国际单位制(SI)B.所有SI单位都是我国法定计量单位
　　　　C.我国法定计量单位都是SI单位
　　　　D.《计量法》的颁布第一次以法律形式统一了全国的计量单位制度
　　4.密度为10kg/m³的正确读法是()。
　　　　A.10千克每立方米B.10千克每三次方米C.10千克每米三次方D.每立方米10千克
　　5.下列计量单位中，()书写正确。
　　　　A.km/小时B.J/mmol C.mμmD.dm
　　6.对于非强制检定的测量仪器，应以()为主要手段，以达到统一量值的目的。
　　　　A.校准B.周期检定C.非周期检定D.定点检定
　　7.测量结果与被测量真值之间的一致程度，是()。
　　　　A.测量精密度B.测量准确度C.测量重复性D.测量复现性
　　8.以标准差表征的测量结果分散性，称为()。
　　　　A.标准不确定度B.扩展不确定度C.合成不确定度
　　　　D.B类不确定度E.A类不确定度
　　9.表征测量仪器的计量特性随时间不变的能力的参数是()。
　　　　A.分辨力B.灵敏度C.稳定性D.漂移
　　10.数字显示器的分辨力为δ_x，设均匀分布，取k=1.73，则由分辨力引入的标准不确定度为(
　　　　A.8_x  B.0.5δ_xC.0.588_xD.0.29δ_x
　　二、多项选择题
　　11.根据其地位和所起的作用不同，国际上趋向于将计量分为()。
　　　　A.法制计量B.实用计量C.科学计量D.工业计量
　　12.按照我国的规定，()属于强制检定的管理范围。
　　　　A.社会公用计量标准
　　　　B.用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境检测并列人相应目录的工作测量仪器
　　　　C.企业、事业单位的最高计量标准D.用于企业内部结算的测量仪器
　　13.下列计量单位中，()不属于SI基本单位。
　　　　A.开〔尔文〕B.cd C.克D.伏〔特]E.mol
　　14.国际单位制(SI)单位是由()组成的。
　　　　A.SI单位的倍数单位B.SI基本单位C.SI导出单位D.SI词头
　　15.下列计量单位中，()属于我国法定计量单位。
　　　　A.小时(h)B.华氏度()C.海里(n mile)D.公顷(hm²)
　　　　16.10μs^-1等于()。
　　　　A.10^-5s^-1B.10⁵s^-1C.10⁷s^-1D.10MHz
　　17.按计量学用途或在统一单位量值中的作用，测量仪器可分为()。
　　　　A.测量基准B.测量标准C.实物量具D.工作用测量仪器
　　18.测量仪器控制包括()。
　　　　A.校准B.检定C.型式批准D.检验
　　19.测量不确定度可用()表示。
　　　　A.标准差B.说明了置信水准的区间的半宽度
　　　　C.标准差的倍数D.最大允许误差
　　20.标准不确定度包括()。
　　　　A.扩展不确定度B.合成不确定度C.A类不确定度D.B类不确定度
　　三、综合分析题
　　21.数字电压表制造厂说明书说明:仪器校准后1～2年内，在1V内示值最大允许误差为±{16×10^-6×(读数)+2×10^-6×(范围)}。设校准后20日在1V测量电压，在重复性条件下4次独立测得电压V，其平均值为V=0.955001V，平均值的实验标准差为s(V)=10μV。
　　(1)由示值不稳定导致的不确定度为A类不确定度，u_A=()。
　　　　A.10μV B.5μV C.20μV D.14μV
　　(2)由示值误差导致得标准不确定度为B类不确定度。假设为均匀分布，k_B=1.73，则u_B=()。
　　　　A.10μV B.20μV C.5μV D.14μV
　　(3)合成标准不确定度u_c=()。
　　　　A.20μV B.10μV C.5μV D.14μV
　　(4)取k=2，则扩展不确定度U=()。
　　　　A.20μVB.40μV C.10μV D.28μV
　　四、答案
　　1.A 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.A 9.C 10.D
　　11.A、C、D 12.A、B、C 13.C、D 14.A、B、C 15.A、C、D
　　16.C、D 17.A、B、D 18.B、C、D 19.A、B、C 20.B、C、D
　　21.(1)A(2)A(3)D(4)D