淺談校準實驗室儀器計量特性的控制

摘 要：校準實驗室中的儀器均屬于測量儀器或稱之為計量器具，作為一種傳遞量值的標準器具，廣泛地用于生產、科研等領域，為了達到準確的測量結果，測量儀器必須具有符合要求的計量特性。

關鍵詞：計量特性；測量儀器；校準實驗室；儀器管理

引言

校準實驗室是通過CNAS（中國國家合格評定委員會）認可，對社會開展計量校準服務的機構，通過認可的實驗室出具的校準報告或數據受到國際互認。隨著實驗室認可工作的展開，儀器作為開展校準活動的重要工具，是整個校準實驗室體系運行的物質基礎，對儀器的管理是否科學有效，直接影響了校準工作的順暢開展和實驗室體系的正常運行。并且校準實驗室中的儀器均屬于測量儀器或稱之為計量器具，作為一種標準的測量工具廣泛地用于生產、科研各個領域的計量工作，為了達到準確可靠測量效果，測量儀器必須具有符合要求的計量特性。

1 測量儀器的計量特性與量值傳遞

儀器的計量特性是開展量值傳遞活動（主要包括檢定或校準）的基本特性，是影響測量結果的重要特性，包括儀器的靈敏度、穩定性、分辨力、測量不確定度、準確度等級等。以下結合實際工作，談談測量儀器的計量特性與量值傳遞的關系。

1.1 測量不確定度與準確度等級

儀器的測量不確定度是指由所用的測量儀器或測量系統引起的測量不確定度的分量。不確定度的大小是由測量儀器本身決定的，一般的測量儀器其不確定度可以通過上一級標準的量值傳遞得到。準確度等級，顧名思義就是反映了測量儀器的準確程度，是指使測量誤差或儀器不確定度保持在規定極限內的測量儀器或系統的等別或級別[2]。在開展量值傳遞活動所依據的技術規范中，一般對測量儀器的準確度等級都有明確的規定，準確度等級也是量值溯源表中必不可少的技術指標。

1.2 示值誤差與最大允許誤差

示值誤差是測量儀器的最主要的計量特性之一，表示了測量儀器輸出示值與輸入量標準值之差，它反映了測量儀器準確度的大小，示值誤差大，其準確度低，示值誤差小，則其準確度高，其大小通常由上級標準量值傳遞給出。最大允許誤差是指在技術規范所規定的允許的誤差極限值，將示值誤差去和最大允許誤差比較，判斷是否符合最大允許誤差的要求，是檢定證書中判斷該測量儀器的示值誤差是否合格的標準。

2 控制保持儀器的計量特性

2.1 強化人員素質

人員作為整個校準實驗室體系運行的實施主體，從儀器購置、驗收、使用、維護各個環節作用于儀器設備，直接或間接地影響了儀器的狀態。

首先，要加強人員的管理，校準機構要明確人員的資格和職責，上崗人員必須具備相應能力與條件，尤其作為實驗室校準員和儀器管理員，應當對儀器本身的性能、計量特性以及相關計量管理知識等要有深入的理解；其次，相關制度、操作規范的學習以及考核，也是提高技術管理人員的專業素質，減少了操作過程中的疏忽的重要措施；此外相關人員還應通過繼續教育和培訓，不斷提高知識水平和應變能力，以適應設備更新、技術發展的需求。

2.2 控制環境條件

環境是影響儀器計量特性的主要因素之一，主要體現在測量儀器使用、貯存這兩個環節。很多計量標準器具復現的量值，要在一定的環境保證才能達到規定的準確度。有些校準結果要根據環境條件的參數進行修正，有時對于環境的影響如不加以控制，將直接影響測量儀器的計量特性，造成校準結果的不準確。因此校準現場，必須按校準規范要求對溫濕度、氣壓、噪聲、振動等環境條件進行監控，且配備環境監控設備，如溫濕度計、氣壓表、聲級計等；有時現場存在不同的實驗項目條件互相沖突的情況，例如在校準振動試驗臺時會產生劇烈的振動，強烈的振動會對天平造成很大的影響，必須采取措施使之有效隔離。相對于測量儀器使用過程中的環境控制，儀器的貯存狀態，由于處于一個相對穩定的室內環境，比較利于儀器計量特性的保持。對于室內的環境監控也是必不可少的，首先必須保證硬件配置達到環境控制的要求，如配備必要的監控設備，對一些高精密儀器采取一些防潮、防塵、抗振隔離處理等；完善環境監控程序，針對不同的測量儀器自身性能和計量特性，制定不同的環境控制程序，并形成文件記錄；配備專職儀器管理員，且管理員自身必須具備必要的專業知識和素質。儀器的運搬常常是儀器計量管理中被忽略的一個環節，開展外出校準活動時，不可避免發生儀器的運輸，運輸途中儀器的存放，除了排除一些溫濕度、電磁等干擾因素外，還充分應考慮到車輛行駛途中顛簸給儀器帶來的影響，例如一些高精密天平、臺秤等，事先應做好防振處理。

2.3 完善體系制度

管理離不開管理制度，CNAS-CL01《檢測和校準實驗室能力認可準則》是目前國際上檢測/校準實驗室通用準則，所以任何有關管理制度必須基于準則的規定和要求。在此基礎上，完整的質量管理體系還應該確定各個環節對儀器管理的目標和要求，儀器從購置到最終報廢，各個環節都可能存在影響儀器計量特性的不確定因素，所以健全體系文件（質量手冊、程序文件和各類作業指導書等），確定各階段、各環節監督和控制的措施，才能使得體系的運行、儀器的管理有方法可依，有制度可循，達到儀器管理的目的，控制保持儀器計量特性。

2.4 技術手段控制

除了以上幾種控制要素外，保持儀器計量特性還必須加以有效的技術手段控制，針對校準實驗室儀器的管理主要包括：周期的檢定/校準，測量儀器期間核查、實驗室間比對、測量審核、能力驗證這幾種方式。

綜上所述，保持儀器計量特性的控制要素主要包括人員、文件、環境、技術四個方面，四個要素各自獨立又相互聯系，其間的聯系具體如圖1所示。

2.5 其他監督手段

除此之外對測量儀器的計量管理，還少不了必要的監督手段，接受CNAS評審組定期或不定期的能力評價（監督評審、復評審等），定期進行實驗室內部審核。通過內部監督與外部監督相互補充，對于審核中發現儀器管理、使用中存在的問題及時整改、完善，從而達到有效控制保持儀器計量特性的目的。

3 結束語

測量儀器作為校準實驗室開展校準活動的重要工具，其計量特性的可靠與否影響校準結果的可信度，一旦其計量特性發生改變失去控制，將直接影響校準結果的準確性。所以加強儀器的計量管理，有效控制和保持儀器的計量特性是實驗室開展校準工作的必要前提。總而言之，正確理解測量儀器的計量特性，全面分析影響其計量特性的因素，加之有效手段予以控制，才能消除不利因素，保持儀器計量特性恒定可靠。

參考文獻

[1]王韜.檢測和校準實驗室的設備管理[J].電子產品可靠性與環境試驗，2008（3）：61-64.

[2]中國計量測試學會.一級注冊計量師基礎知識及專業實務（第三版）[M].北京：中國質檢出版社，2013.

[3]彭雷，郭東華，包左軍，等.公路工程試驗檢測儀器設備計量管理關鍵要素的研究[J].公路工程，2013，38（2）：32-35.