淺談計量標準的穩定性考核

馬艷，闞紅秀

(西安航空動力控制科技有限公司 計量中心，陜西 西安710077)

0 引言

計量標準的穩定性考核是計量標準考核中的一個重要環節，也是編寫《計量標準技術報告》中的一個重要篇幅，是建標的一項準備工作。計量標準從建立到撰寫《計量標準技術報告》，準備申請標準考核之前的“試運行”期間，必須進行穩定性考核。這個試運行期間，通常是指經過半年以上的穩定性考核，以證明計量標準所復現的量值是否穩定可靠。若試運行結果表明穩定性不合格，則不能夠申請對該標準進行考核。即便在“標準考核”通過后，到申請“計量復查”期間，每年仍然要繼續進行穩定性的評定。由此可見，計量標準的穩定性考核至關重要，應采取合適的方法進行考核以正確評價計量標準性能。

1 計量標準的穩定性概念的理解

穩定性可以理解為不變性。比如，對于數字表，用標準源發出某一點信號，觀察數字表的變化，數字表持續不發生變化的時間，也就體現了數字表的穩定性。數字表顯示出的數據恒定的時間越長，證明其穩定性越好，反之，則越差。或者，用標準源發出某一點信號后，觀測者在一固定的時間內記下數字表的變化，變化越小，則穩定性越好，反之，則越差。值得一提的是，雖然穩定性是屬于計量標準的一種能力，但可以用幾種方式定量地表示出來。比如，用計量特性變化某個規定的量所經過的時間來表示或是用計量特性經規定的時間所發生的變化來表示。

2 評價計量標準穩定性考慮的因素

評價計量標準穩定性要考慮多種因素，主要包括考核時間及被測對象本身。

①時間:計量標準的穩定性與所考慮的時間長短有關，實驗過程中，測量穩定性的周期越長，則越能真實地體現計量標準的穩定性;②被測對象:在穩定性考核的過程中，被測對象的選取也是一重要因素。選取的被測對象本身應具有極佳的穩定性，否則，在整個測量過程中，測量者將無法判定不穩定因素是因為計量標準本身不穩定還是因為被測對象自身不穩定造成的。

3 如何考核計量標準的穩定性

3.1 核查標準的選取

在實際計量工作中我們知道，并非所有的計量標準都必須進行穩定性考核工作。穩定性考核的前提是存在一“合適”的核查標準，核查標準本身的準確度等級并無要求，但強調它的穩定性。“合適”即穩定性一定要好，如果選取的核查標準自身穩定性都不好，那么很難說整個測量過程到底是計量標準不穩定，還是核查標準本身不穩定。核查標準的選取大致上有以下幾種情況:

1)對于實物量具類的被測對象，可用低一等級的實物量具作為核查標準。比如，對于二等量塊這一標準，它用來傳遞三等量塊，當然，這套三等量塊不可作為測量工作使用，而只用做核查用以保持它自身的穩定性。

2)當計量標準是實物量具時，如果被測對象為測量儀器，實物量具的精度等級及穩定性等通常都優于測量儀器。測量中無法找到可以對實物量具進行穩定性核查的核查標準。因此，我們認為不必進行穩定性考核。

3)數顯類的計量標準器的穩定性考核時核查標準的選取:我們在實際的工作中，大多數無法對數顯類標準器的穩定性進行考核，主要是因為目前數顯類計量標準器的顯示位數較高，比如，5 位半、6 位半等，以常用的6 位半為例，如果選用相同位數即6 位半的儀器來對標準進行穩定性考核，測量結果必定是跳動的，這樣可能造成因核查標準不穩定而判定計量標準的穩定性不合格，同時，選用同位數的核查標準會造成成本過高。如果選用5 位半的核查標準來對6 位半標準進行穩定性考核，核查標準的顯示位數很可能沒有變化，這樣，也不能說明標準器穩定性的變化情況。所以，對于數顯類的測量儀器，難以獲得可靠的核查標準，可不進行穩定性考核，

此外，對于一次性使用的標準物質可以不進行穩定性考核。比如，各種硬度塊，在日常校準/檢定工作中屬于消耗品，當使用周期滿后即換用新的硬度塊。因此，不必進行穩定性考核。

3.2 穩定性的數據采集及計算

1)以往采用的方法

以往在數據采集后，采用貝塞爾公式進行結果的計算，即

2)JJG1033 規定的新方法

新的方法不再采用貝塞爾公式進行計算。即新的計量標準在申請考核前，必須每隔一段時間(大于一個月)，采取用新的計量標準對核查標準進行m 組重復測量(每組n 次)的方法，建立數據信息，盡可能進行多組及多次，可由測量者根據經驗確定組數和次數。每組的算術平均值作為一次測量結果。那么就會產生m 個測量結果，再取其中的最大值和最小值，對兩者進行差值計算，作為該計量標準在該時間段內的穩定性。用公式表示為

另外，當標準建立以后，仍需進行每年的穩定性考核，不同于新建標準考核方法的是，此時只需用計量標準對核查標準進行一組測量，測量次數仍取n 次，取其算術平均值作為測量結果。相鄰兩年的測量結果的差值即為一年內計量標準的穩定性。用公式表示為

相比舊的考核方法，新方法大大簡化了穩定性的計算。

3.3 穩定性的判定

關于判定方面，過去的判定方法為

新的判定方法分為兩種情況。一種是計量標準使用中采用標稱值或示值的情況，另一種是計量標準在使用中加修正值的情況。對于第一種情況，測得的穩定性應與計量標準最大允差相比較，即

對于第二種情況，則測得的穩定性應與修正值的擴展不確定度U 進行比較。即

以熱學標準為例，多功能校準源使用中采用標稱值，二等標準偶在使用中必須引用上級證書出具的修正值。

4 結論

計量標準穩定性的考核過程需要大量的測量數據支撐，是一項復雜的技術工作，也是我們計量工作者應該熟知的技術工作，在考核工作中必須保證數據的正確性、真實性、可靠性，以保證用該計量標準進行量值傳遞的工作。

［1］國家質量監督檢驗檢疫總局.JJF 1033 －2008 計量標準考核規范［S］. 北京:中國計量出版社，2008.

［2］國防科工委科技與質量司計量技術基礎［M］. 北京:原子能出版社，2002.