檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用測(cè)量不確定度問(wèn)題的討論

誤差理論是測(cè)量不確定度表達(dá)的基礎(chǔ),而測(cè)量不確定度表達(dá)是誤差理論的一項(xiàng)重要的應(yīng)用。早在20世紀(jì)50年代,就有人指出,實(shí)驗(yàn)誤差實(shí)際上是估計(jì)的實(shí)驗(yàn)不確定度,70年代初又有人提出,討論準(zhǔn)確度(Accuracy)時(shí),宜用不確定度。1978年,國(guó)際計(jì)量大會(huì)作出決議,要求制定一個(gè)表達(dá)測(cè)量不確定度的指導(dǎo)性文件。1980年,國(guó)際計(jì)量局(BIPM)不確定度工作組提交了實(shí)驗(yàn)不確定度建議書(shū)INC-1 (1980)。1993年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)等七個(gè)國(guó)際組織制定了與其一致的更加詳盡的《測(cè)量不確定度表達(dá)指南》(簡(jiǎn)稱(chēng)GUM),后來(lái)GRM得到了廣泛的應(yīng)用,ISO/IEC已采用GUM作為制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須遵循的基本文件。我國(guó)也于1996年制定了《中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院不確定度規(guī)范》,1999年發(fā)布了基本等同采用GUM的國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。

很顯然,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成了較為統(tǒng)一的測(cè)量不確定度表達(dá)方式,并且已經(jīng)在其適用的范圍內(nèi)逐步得到應(yīng)用和推廣。

1要求

實(shí)驗(yàn)室,通常被定義為校準(zhǔn)(Calibration)實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)(Testing)實(shí)驗(yàn)室兩種,在ISO/IEC有關(guān)指南中已經(jīng)對(duì)它們采用測(cè)量不確定度提出了要求。

ISO/IEC指南25 (1990)和相應(yīng)國(guó)際“校準(zhǔn)和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求”指明,實(shí)驗(yàn)室的每份證書(shū)或者報(bào)告只要適用,則必須包含有關(guān)估算校準(zhǔn)或檢測(cè)結(jié)果不確定度的說(shuō)明。經(jīng)修改后發(fā)布的ISO/IEC 1705 (1999)和相應(yīng)國(guó)際“檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求”中,對(duì)校準(zhǔn)證書(shū)和檢測(cè)報(bào)告提出了不同的要求:校準(zhǔn)證書(shū)必須包含測(cè)量不確定度和(或)符合確定的計(jì)量規(guī)范或條款的聲明;而檢測(cè)報(bào)告適用時(shí)必須包含估算測(cè)量不確定度的聲明,當(dāng)不確定度與檢測(cè)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān),或客戶(hù)的指令中有要求,或當(dāng)不確定度影響到對(duì)規(guī)范限值的符合性時(shí),檢測(cè)報(bào)告中還需包括有關(guān)不確定度的信息。

可見(jiàn),盡管對(duì)校準(zhǔn)和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用不確定度的要求有所不同,但要求采用是一致的,因?yàn)榉矞y(cè)量就有不確定度,測(cè)量不確定度對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的表達(dá)及結(jié)果的判定都極其重要。

2應(yīng)用

無(wú)論國(guó)內(nèi)外,校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用測(cè)量不確定度的步伐已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,如果說(shuō)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)到了推廣應(yīng)用階段,那么檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室還僅僅處在起步階段。

筆者曾于1994年10月參加了ILAC (國(guó)際實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可大會(huì),1998年改為國(guó)際實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可合作組織)在香港舉行的會(huì)議,參加會(huì)議的還有ISO,IEC,BIPM,OICM等國(guó)際組織的代表,會(huì)上專(zhuān)門(mén)討論過(guò)測(cè)量不確定度的議題,而且還轉(zhuǎn)發(fā)了一些應(yīng)用文章,但數(shù)量很少且局限于計(jì)量領(lǐng)域,總體上還處于摸索時(shí)期。ILAC目前共有4個(gè)委員會(huì),幾乎每個(gè)委員會(huì)的工作內(nèi)容都關(guān)注到不確定度問(wèn)題。例如,第一委員會(huì)研究測(cè)量不確定度要求,第二委員會(huì)研究測(cè)量中的不確定度,第三委員會(huì)研究測(cè)量結(jié)果不確定度的判定?？梢钥闯?ILAC和國(guó)際實(shí)驗(yàn)室行業(yè)都非常關(guān)注測(cè)量不確定度的應(yīng)用。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室方面,IECEE關(guān)于電工產(chǎn)品測(cè)試證書(shū)相應(yīng)認(rèn)可的體系(CB體系),已經(jīng)接受了全世界115個(gè)著名的電氣產(chǎn)品安全檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室為CB檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室(也稱(chēng)CBTL,我國(guó)現(xiàn)有11個(gè)CBTL,筆者所在的廣州電氣安全檢驗(yàn)所便是其中之一),是一個(gè)極具代表性權(quán)威組織。IECEE-CTL (IECEE檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室委員會(huì))對(duì)測(cè)量不確定度的應(yīng)用也十分重視,其WGI(第一工作組)一直在專(zhuān)門(mén)研究。1996年3月,IECEE-CTL(WGI)給所有CTL成員發(fā)出關(guān)于“CB報(bào)告中儀器準(zhǔn)確度”(Instrument accuracy in CBreports)的建議,建議采用下列步驟在CB體系中實(shí)施測(cè)量不確定度的應(yīng)用:

1·自1996年7月1日起,在CB測(cè)試報(bào)告中加上“檢測(cè)設(shè)備明細(xì)表”作為附錄。1997年7月1日起須發(fā)的CB測(cè)試報(bào)告,如果沒(méi)有上述附錄或者填寫(xiě)不適當(dāng)、不完整,認(rèn)可NCB(國(guó)家認(rèn)證機(jī)構(gòu))可以不接受。

2·CB測(cè)試報(bào)告中聲明所使用的測(cè)量?jī)x器,其準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到IECEE-CTL將頒布的“儀器準(zhǔn)確度限值”的規(guī)定。

3·對(duì)于接近限制臨界值的測(cè)量值,應(yīng)采用IECEE/CTL(Sec)056/94規(guī)定的原則:測(cè)量值落在限制臨界值的被視為符合要求,而測(cè)量值那怕輕微地落于限制臨界值的不適當(dāng)一面,則被視為不符合要求。

4·為表達(dá)IECEE-CTL關(guān)于測(cè)量不確定度的觀點(diǎn),IECEE管理委員會(huì)應(yīng)給IEC有關(guān)部門(mén)去信,請(qǐng)求他們將測(cè)量不確定度的實(shí)施貫穿到IEC標(biāo)準(zhǔn)中去。應(yīng)當(dāng)盡快研究一個(gè)象CTL所采用的準(zhǔn)確度限值那樣的通用標(biāo)準(zhǔn),以便在缺少測(cè)量不確定度或儀器準(zhǔn)確度的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中使用。

5·在IECEE對(duì)CBTL評(píng)審/復(fù)評(píng)審時(shí),將評(píng)估CBTL對(duì)測(cè)量不確定度/儀器準(zhǔn)確度的執(zhí)行和應(yīng)用情況。

根據(jù)CTL(WGI)的建議,1996年5月召開(kāi)的IECEE-CTL第33屆會(huì)議上,作出了一個(gè)題為“測(cè)量準(zhǔn)確度和誤差”的決議,決定CB測(cè)試報(bào)告規(guī)定的測(cè)量值必須使用準(zhǔn)確度在下列規(guī)定限值范圍內(nèi)的儀器進(jìn)行測(cè)量:

注:1·不包括熱電偶。推薦使用優(yōu)質(zhì)K型熱電偶;

2·不適用于涉及相對(duì)濕度的測(cè)量。

然而,值得注意的是,IECEE-CTL(WGI)的建議,第1·4條尚未有實(shí)行的跡象,CB測(cè)試報(bào)告格式中未見(jiàn)增加有關(guān)附錄,IEC通用標(biāo)準(zhǔn)未見(jiàn)制定,具體標(biāo)準(zhǔn)也未見(jiàn)有不確定度的規(guī)定。雖然IECEE-CTL在1996年作出的上述決議到目前為止仍然有效,但并沒(méi)有引起普遍、足夠的重視和有效的執(zhí)行,IECEE對(duì)CBTL的復(fù)評(píng)審中雖然有對(duì)應(yīng)用不確定度情況的評(píng)估要求,但卻沒(méi)有具體的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

看來(lái),測(cè)量不確定度在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用,很可能取決于標(biāo)準(zhǔn)、通用的或者是具體的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。如果沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被測(cè)參數(shù)和測(cè)試結(jié)果的最大允許測(cè)量不確定度或者所使用的儀器準(zhǔn)確度加以規(guī)定,檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室雖然可以評(píng)定和報(bào)告測(cè)試的引起的測(cè)量不確定度,甚至可以判定檢測(cè)結(jié)果是否符合要求,但卻難于達(dá)到各實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果的一致性以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量判定的準(zhǔn)確性。

3結(jié)語(yǔ)

1·IECEE-CTL的決議,對(duì)所有CBTL來(lái)說(shuō)是強(qiáng)制性的,因而,CB體系內(nèi)的一百多個(gè)CBTL,當(dāng)然也包括我國(guó)11個(gè)CBTL的儀器準(zhǔn)確度都必須符合CTL規(guī)定的準(zhǔn)確度要求。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)體系采用的是IEC標(biāo)準(zhǔn)體系,我國(guó)電氣、電子和信息技術(shù)設(shè)備等的安全標(biāo)準(zhǔn)很多已經(jīng)等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)。所以,對(duì)我國(guó)從事電氣安全檢驗(yàn)的所有檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō),CTL關(guān)于儀器準(zhǔn)確度限值的規(guī)定有著很重要的參考價(jià)值。

2·國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén),實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可機(jī)構(gòu),產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,不但要密切關(guān)注國(guó)際同行關(guān)于測(cè)量不確定度在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用的情況和動(dòng)向,還應(yīng)協(xié)調(diào)一致組織力量加以研究,積極參與國(guó)際同行的活動(dòng),積極而穩(wěn)妥地起動(dòng)和推進(jìn)測(cè)量不確定度在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用。

3·校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室由于其本身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),測(cè)量不確定度的應(yīng)用已先行一步,為檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用創(chuàng)造了條件和提供了經(jīng)驗(yàn),檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室不應(yīng)過(guò)分強(qiáng)制自身的特殊情況,應(yīng)及早注意技術(shù)人員的不確定度知識(shí)培訓(xùn),積極研究和摸索適于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的方法和措施,這對(duì)于保證檢測(cè)工作質(zhì)量和提高自身在檢驗(yàn)市場(chǎng)中的信譽(yù)和競(jìng)爭(zhēng)力都是極為重要的。