檢測實驗室應(yīng)用測量不確定度問題的討論

誤差理論是測量不確定度表達的基礎(chǔ),而測量不確定度表達是誤差理論的一項重要的應(yīng)用。早在20世紀50年代,就有人指出,實驗誤差實際上是估計的實驗不確定度,70年代初又有人提出,討論準確度(Accuracy)時,宜用不確定度。1978年,國際計量大會作出決議,要求制定一個表達測量不確定度的指導(dǎo)性文件。1980年,國際計量局(BIPM)不確定度工作組提交了實驗不確定度建議書INC-1 (1980)。1993年國際標準化組織(ISO)等七個國際組織制定了與其一致的更加詳盡的《測量不確定度表達指南》(簡稱GUM),后來GRM得到了廣泛的應(yīng)用,ISO/IEC已采用GUM作為制定國際標準時必須遵循的基本文件。我國也于1996年制定了《中國計量科學(xué)研究院不確定度規(guī)范》,1999年發(fā)布了基本等同采用GUM的國家計量技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。

很顯然,國內(nèi)外已經(jīng)形成了較為統(tǒng)一的測量不確定度表達方式,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

實驗室,通常被定義為校準(Calibration)實驗室和檢測(Testing)實驗室兩種,在ISO/IEC有關(guān)指南中已經(jīng)對它們采用測量不確定度提出了要求。

ISO/IEC指南25 (1990)和相應(yīng)國際“校準和檢測實驗室能力的通用要求”指明,實驗室的每份證書或者報告只要適用,則必須包含有關(guān)估算校準或檢測結(jié)果不確定度的說明。經(jīng)修改后發(fā)布的ISO/IEC 1705 (1999)和相應(yīng)國際“檢測和校準實驗室能力的通用要求”中,對校準證書和檢測報告提出了不同的要求:校準證書必須包含測量不確定度和(或)符合確定的計量規(guī)范或條款的聲明;而檢測報告適用時必須包含估算測量不確定度的聲明,當不確定度與檢測結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān),或客戶的指令中有要求,或當不確定度影響到對規(guī)范限值的符合性時,檢測報告中還需包括有關(guān)不確定度的信息。

可見,盡管對校準和檢測實驗室應(yīng)用不確定度的要求有所不同,但要求采用是一致的,因為凡測量就有不確定度,測量不確定度對于測量數(shù)據(jù)的表達及結(jié)果的判定都極其重要。

2應(yīng)用

無論國內(nèi)外,校準實驗室應(yīng)用測量不確定度的步伐已經(jīng)遠遠超過檢測實驗室,如果說校準實驗室已經(jīng)到了推廣應(yīng)用階段,那么檢測實驗室還僅僅處在起步階段。

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

1·自1996年7月1日起,在CB測試報告中加上“檢測設(shè)備明細表”作為附錄。1997年7月1日起須發(fā)的CB測試報告,如果沒有上述附錄或者填寫不適當、不完整,認可NCB(國家認證機構(gòu))可以不接受。

2·CB測試報告中聲明所使用的測量儀器,其準確度應(yīng)達到IECEE-CTL將頒布的“儀器準確度限值”的規(guī)定。

3·對于接近限制臨界值的測量值,應(yīng)采用IECEE/CTL(Sec)056/94規(guī)定的原則:測量值落在限制臨界值的被視為符合要求,而測量值那怕輕微地落于限制臨界值的不適當一面,則被視為不符合要求。

4·為表達IECEE-CTL關(guān)于測量不確定度的觀點,IECEE管理委員會應(yīng)給IEC有關(guān)部門去信,請求他們將測量不確定度的實施貫穿到IEC標準中去。應(yīng)當盡快研究一個象CTL所采用的準確度限值那樣的通用標準,以便在缺少測量不確定度或儀器準確度的產(chǎn)品標準中使用。

5·在IECEE對CBTL評審/復(fù)評審時,將評估CBTL對測量不確定度/儀器準確度的執(zhí)行和應(yīng)用情況。

根據(jù)CTL(WGI)的建議,1996年5月召開的IECEE-CTL第33屆會議上,作出了一個題為“測量準確度和誤差”的決議,決定CB測試報告規(guī)定的測量值必須使用準確度在下列規(guī)定限值范圍內(nèi)的儀器進行測量:

注:1·不包括熱電偶。推薦使用優(yōu)質(zhì)K型熱電偶;

2·不適用于涉及相對濕度的測量。

然而,值得注意的是,IECEE-CTL(WGI)的建議,第1·4條尚未有實行的跡象,CB測試報告格式中未見增加有關(guān)附錄,IEC通用標準未見制定,具體標準也未見有不確定度的規(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,但并沒有引起普遍、足夠的重視和有效的執(zhí)行,IECEE對CBTL的復(fù)評審中雖然有對應(yīng)用不確定度情況的評估要求,但卻沒有具體的評估標準。

看來,測量不確定度在檢測實驗室的應(yīng)用,很可能取決于標準、通用的或者是具體的產(chǎn)品標準。如果沒有相應(yīng)的標準對被測參數(shù)和測試結(jié)果的最大允許測量不確定度或者所使用的儀器準確度加以規(guī)定,檢測實驗室雖然可以評定和報告測試的引起的測量不確定度,甚至可以判定檢測結(jié)果是否符合要求,但卻難于達到各實驗室的測試結(jié)果的一致性以及對產(chǎn)品質(zhì)量判定的準確性。

3結(jié)語

1·IECEE-CTL的決議,對所有CBTL來說是強制性的,因而,CB體系內(nèi)的一百多個CBTL,當然也包括我國11個CBTL的儀器準確度都必須符合CTL規(guī)定的準確度要求。我國的標準體系采用的是IEC標準體系,我國電氣、電子和信息技術(shù)設(shè)備等的安全標準很多已經(jīng)等同采用IEC標準。所以,對我國從事電氣安全檢驗的所有檢測實驗室來說,CTL關(guān)于儀器準確度限值的規(guī)定有著很重要的參考價值。

2·國內(nèi)的標準化部門,實驗室認可機構(gòu),產(chǎn)品認證機構(gòu)和檢測實驗室,不但要密切關(guān)注國際同行關(guān)于測量不確定度在檢測實驗室中應(yīng)用的情況和動向,還應(yīng)協(xié)調(diào)一致組織力量加以研究,積極參與國際同行的活動,積極而穩(wěn)妥地起動和推進測量不確定度在檢測實驗室中的應(yīng)用。

3·校準實驗室由于其本身的優(yōu)勢和特點,測量不確定度的應(yīng)用已先行一步,為檢測實驗室的應(yīng)用創(chuàng)造了條件和提供了經(jīng)驗,檢測實驗室不應(yīng)過分強制自身的特殊情況,應(yīng)及早注意技術(shù)人員的不確定度知識培訓(xùn),積極研究和摸索適于檢測實驗室應(yīng)用的方法和措施,這對于保證檢測工作質(zhì)量和提高自身在檢驗市場中的信譽和競爭力都是極為重要的。