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操作|如何进行计量确认

操作|如何进行计量确认

作者: 赵渊博 | 来源:发表于2021-04-05 22:48 被阅读0次

根据JJF1001-2011《通用计量术语及定义技术》,计量确认是为确保测量设备处于满足预期使用要求的状态所需要的一组操作,通常包括:校准和验证、各种必要的调整或维修及随后的再校准、与设备预期使用的计量要求相比较以及所要求的封印和标签。要完成计量确认,需要五个步骤,详细如下图所示。

                                              一、明确对测量设备的计量要求

计量要求通常由顾客要求、法律法规规定和组织自身需要确定的,但一般都不会有显性的计量要求,需要从产品的技术要求中导出来。首先应识别顾客、组织和法律法规对产品的测量要求,然后转化为对测量过程和测量设备的计量要求,举例说明如下:

例1:某产品的工艺质量控制文件要求该产品应在压力200kPa至250kPa之间的容器中进行反应。压力低于190kPa,或高于260kPa时,工艺控制过程就会失效,造成产品不合格,针对这一工艺要求,该如何确定计量要求呢?

1)明确生产过程控制的测量要求

测量参数:压力    

测量范围:200kPa至250kPa   

允差:±10kPa

2)导出对测量过程的计量要求

测量范围:一般情况下,要求压力控制在200kPa至250kPa,其测量范围应该两边延伸一定的范围,因为测量设备的最低端和最高端往往是测不准的。因此,要想测量从200kPa至250kPa压力,测量过程的测量范围可选择150kPa至300kPa。

最大允许误差:通常在产品制作过程中都有一个允许变动的范围,如公差;在工艺控制过程中,也有一个允许变动的范围,如容差。超过允许的公差或容差,产品或工艺就会不合格。测量误差应比容差要小得多,否则就测不准。本例中的容差为±10kPa/5 = ±2kPa。

因此,对测量过程的计量要求为:

测量范围:150kPa至300kPa

最大允许误差:±2kPa

3)由测量过程计量要求导出对测量设备的计量要求

测量设备的测量范围:测量设备的测量范围应比测量过程的范围再大一些,以避免设备因过载而损坏,测量设备的测量范围可选择0至400kPa。

测量设备的准确度等级要求:如果测量过程产生误差的主要来源就是测量设备,则测量设备的最大允许误差就等于测量过程的最大允许误差。

因此,对测量设备的计量要求为:

测量范围:0至400kPa 

最大允许误差:±2kPa;或准确度等级:0.5级。

例2:产品质量特性有双向公差界限要求,如:

1)参数的测量要求

测量范围:TL =20+0.30mm至TU= 20+0.60mm

最大允许偏差:∆(T)= (TU - TL)/2 = 0.15mm

2)测量过程的计量要求

测量范围:19mm至22mm

最大允许误差:e = ∆(T)×(1/3 ~ 1/10)=  0.15×1/3 = 0.05mm

注1:最大允许误差e的取值是根据产品质量特性的重要程度决定的,如果质量特性很重要,e越小越好,参数取值1/10;如果质量特性不是很重要,参数取值可适当放大,但不能大于1/3(例子中取值为1/3)。

3)对测量设备的计量要求

测量范围:0mm至25mm

最大允许误差:e = 0.05mm

注意:如果参数只有上公差(-∞,TU)或下公差(TL,∞)要求时,测量范围只需要覆盖TU以下的区域并上延一段或TL以上的区域并下延一段,最大允许误差取值范围调整为(1/3 ~ 1/5)即可。

                                            二、获得测量设备的计量特性

通过检定或校准都可以获得测量设备的计量特性,这里我们重点说校准,一般企业都选择具有资质和能力的法定计量技术机构和校准实验室进行校准,执行校准的机构应出具校准证书,给出校准数据和对应的测量不确定度。获得校准证书的测量设备,应对校准结果进行分析,查找某一校准范围内的最大误差,以此作为在此校准范围内的误差计量特性。这一节的工作主要是由第三方机构完成,与测量设备的使用单位关系不大,但有两点内容是需要说明的。

1)校准证书的解读

测量误差与不确定度:测量误差是测量仪器的示值与参考量值之差,可以评价是否满足最大允许误差的要求,从而判断该测量仪器是否合格。测量不确定度是表征被测量量值分散性的一个参数,用于说明测量结果的可信程度,两者在数值上没有确定的关系。上图中,400Ω量程电阻测量时,误差为e = 0Ω,测量不确定度为U=0.002(k=2)。

不确定度的内涵:测量不确定一个表征被测量值分散性的参数,可以用标准偏差的倍数或说明了包含概率的区间半长度来表示,是针对一个参数多次测量才会有的结果,所以是针对测量过程,而不是针对测量仪器的,所以不确定度不能作为一个单独特性值进行计量确认。一般而言,k=2时,U所确定的区间具有的包含概率约为95%;k=3时,U所确定的区间具有的包含概率约为99%。

分辨力的说明:分辨力引起相应示值产生可觉察到变化的被测量的最小变化,很多校准证书上没有提到分辨力的内容,在计量确认中就不用针对该特性值进行计量验证工作,这也是上面没有提到分辨力怎么导出的原因。

2)校准结果的分析

应用校准证书对校准结果进行分析时,应针对某一校准范围内(测量范围内)的最大误差(而不是某一点的误差),以此作为在此校准范围内的误差计量特性。举例:

某100KN/1级电子拉力试验机的校准结果如下表所示:

 最大相对误差为-0.5%,出现再20kN校准点,所以100kN电子拉力试验机校准后的计量特性为:

测量范围:(0~100)kN

最大示值误差:-0.5%

                                                           三、计量验证

测量设备在校准后,将通过校准获得测量设备的计量特性与测量过程对测量设备的计量要求相比较,以评定测量设备是否能满足预期用途。这种测量设备的计量特性与测量过程对测量设备的计量要求直接比较,称为计量验证。对一个测量设备或测量系统的计量要求一般是多个的,只有当这些计量要求(如测量范围、分辨力、最大允许误差等)同时被满足时,计量验证才算通过。在计量验证过程中有几点需要说明:

1)计量特性与计量要求比较时,比较的特性值的表现形式要对应,否则无法比较或产生错误。

2)比较的特性值除了测量范围、误差以外,还可能有:重复性、均匀性、直线性、漂移等特性值。应根据使用要求的不同,选择进行比较的特性值。

3)由于检定证书已经明确测量设备的计量特性符合检定规程的规定要求,如果使用要求与检定规程要求一致,通常只需对检定证书中的信息进行核对,可不再形成计量确认记录。

4)除非是精密、关键的测量,对用于一般测量的测量设备在进行计量验证时,可以忽略校准结果不确定度的影响。这主要是因为开展校准所使用测量标准设备的准确度等级通常要比被校准设备的高3倍以上。如果必须要考虑测量不确定度的影响,应将校准给出的特性值与相应不确定度叠加后得到的计量特性与计量要求比较(不确定度不能作为一个单独的特性值进行计量确认)。

                                                        四、决定和措施

根据计量验证结果,企业应采取相应的决定和措施,作为计量工作的一部分,主要的决定和措施分为两种情况:

1)验证通过的设备处置

对验证通过的测量设备,应在设备上给出计量确认合格状态标识,以清楚地表明该设备可以用于某测量过程(敲黑板,应该明确该设备用于哪个测量过程)

2)验证不通过的设备处置

对验证不通过的测量设备,应在设备上给出计量确认不合格状态标识,并采取相应的措施,可以采取的措施包括:如果该设备能够进行调整或修理,应进行调整或修理,并在调整或修理后重新对该设备进行检定或校准,然后再进行计量确认;如果该设备已经不能进行调整或修理,则在设备上清楚的给出不合格标识,以防止不合格设备错误使用。

                                                      五、形成记录和总结

采取决定和措施后,还要形成和保留计量确认过程记录,以证明企业的测量结果质量符合顾客的要求。由于不同测量过程对测量设备的计量要求不同,测量设备可确认用于某些特定的测量过程,而不能用于未被确认的测量过程,做到这一点对很多企业是很困难的。

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