計量校準中的復雜環(huán)境的研究及策略分析

王海東

摘要：計量與校準技術發(fā)展到今天，極大拓展了人類認知世界的視野范圍，為人類改造世界提供了強有力的支持。尤其是近年來物理理論的進展更是為計量測試技術的進步奠定了堅實的基礎。本文從當前現(xiàn)場校準與數(shù)據(jù)域計量校準的主要問題談起，對大數(shù)據(jù)時代下計量校準的未來發(fā)展方向進行了展望，以期為業(yè)內(nèi)人士的實踐提供參考。本文對計量校準中的復雜環(huán)境的研究及策略進行分析，以供參考.

關鍵詞：計量校準;復雜環(huán)境;研究策略

引言

隨著社會的發(fā)展，人們對計量校準質(zhì)量的要求也越來越高。未來，計量領域研究要涵蓋更多自然環(huán)境與人工特殊環(huán)境的情況，將重點放在確定與復現(xiàn)特定環(huán)境條件下標準量值上，而非簡單地利用以期與標準在該環(huán)境下直接計量測試。除此之外，計量領域還要對展開對符合環(huán)境變化的仿真研究，以最大程度降低計量工作成本.

1概述

在大多數(shù)情況下，測量校準是在校準實驗室進行的，必須對溫度和濕度等環(huán)境因素進行控制和商定。它的本質(zhì)是這些環(huán)境條件的變化會導致校準結果的變化隨著測量校準從實驗室移至實地，某些環(huán)境條件與校準實驗室的條件大不相同，甚至不能完全由主觀意愿控制，因此校準結果的價值和意義標有相應的環(huán)境條件。首先，人們在不同程度上同意她，然后傾向于將校準結果記錄為環(huán)境條件。當有一個以上不斷變化的環(huán)境條件時，人們往往難以具體準確地描述其不斷變化的特征，因此通常稱之為復雜的環(huán)境條件。事實上，復雜的環(huán)境條件沒有明確界定，措辭也不準確。這是一個含義模糊、地位不明的近似用語，對就業(yè)要求沒有指導和參考意義。自然環(huán)境，包括具有不同區(qū)域特征的情況，例如普通自然環(huán)境、異常自然環(huán)境、特殊自然環(huán)境、自然災害環(huán)境、生物環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和各種氣象環(huán)境等。每種類型的自然環(huán)境都包括各種環(huán)境因素，而且由于大致的描述，這些因素往往不確定。在自然環(huán)境之外，它屬于人工環(huán)境，包括人工物理環(huán)境和人工化學環(huán)境。例如：振動、震動、隨機振動、傾斜振蕩、轟擊振動、飛機炮振動、加速度;撞擊、船舶撞擊、彈道撞擊、爆炸氣氛、爆炸分離影響、碰撞和坍塌;噪音，空氣噪音，水下噪音;放射性粒子云。其中大部分屬于物理環(huán)境的人為條件。

2環(huán)境條件

環(huán)境要素表述的齊全與完整，屬于確定、完備的描述方式，但并不是唯一的描述方式。不完整的要素，必須要將位置的不確定性隱含在其中，比如：自然要素內(nèi)的水源、土壤、空氣、生物等，若是缺少任何一項，均不屬于完整的描述，任何要素的變化，均是自然環(huán)境發(fā)生了變化。計量校準設計的環(huán)境要素主要包括：①媒介條件：指受到周圍環(huán)境媒介影響產(chǎn)生的相應主體，比如：淡水、火焰、海水、污穢物及毒害液體等;②場條件：指周圍存在的物理場條件，一般包括磁電廠、光輻射場、電力輻射場及噪聲場等;③力學條件：指周圍環(huán)境內(nèi)主體感受到的力的作用，比如：沖擊、旋轉、擺動、流動等;④空間條件：指周圍環(huán)境主體感受到的，可以利用的自由空間條件，包括：開放空間、封閉空間與狹小空間等。

3環(huán)境條件的規(guī)范性表述

恒定環(huán)境指的是，全部環(huán)境要素處于恒定不變的狀況，非恒定相比前者要復雜很多，可能是一個環(huán)境要素在變化的單量環(huán)境系統(tǒng)中，屬于環(huán)境試驗選擇的最為常見的環(huán)境系統(tǒng)。若是該環(huán)境要素變化規(guī)律平穩(wěn)，且呈現(xiàn)過程式的變化，則要素為急速變化，比如：沖擊、階躍等，可以將其稱之為瞬態(tài)變化的環(huán)境。環(huán)境要素是否被當做環(huán)境變量，需要結合測量精準度要求審查。準確度較低的測量，一些環(huán)境要素影響并非主要，可以將其忽略，不當做環(huán)境變量進行處理。針對測量精準度要求較高的，且到達一定程度之后，不可忽略其對測量所產(chǎn)生的影響。例如：激光干涉距離測量，空氣折射率的影響就屬于這類情況。

4計量校準實踐中復雜環(huán)境的應對策略

4.1建立健全計量校準系統(tǒng)

現(xiàn)階段對測量校準的分析表明，校準的很大一部分是在實驗室進行的。與外部環(huán)境進行比較，比較實驗室環(huán)境的穩(wěn)定性，比較不同元素的微小變化，使實驗室測量的校準更加容易。總結目前的工作做法表明，需要在實地開展許多測量校準工作，從而使實驗室的穩(wěn)定環(huán)境不復存在，從而使復雜環(huán)境對測量校準的影響能夠大大增加。因此，為了提高測量校準的可靠性和準確性，在室外測量校準實踐中，必須根據(jù)相關要求進行基本的環(huán)境處理，即使用測量校準標準現(xiàn)場建造環(huán)境，為了確保現(xiàn)場校準的有效性，并確保工作的總體影響，以便建立適當?shù)臏y量校準系統(tǒng)，必須強調(diào)兩個方面：（1）需要改進測量和校準設備的自動化。測量和校準裝置是根據(jù)測量校準站點的當前環(huán)境條件配置的，允許在不同的環(huán)境中進行自動調(diào)整，從而大大提高測量校準的總體精度。（2）需要明確復雜環(huán)境下校準的具體原則的校準技術和方法，使測量校準既能滿足校準中的推廣要求，又能滿足個性化要求，測量校準的最終結果將更加可靠。

4.2實現(xiàn)環(huán)境影響因素降維

在測量校準實踐中，有效控制環(huán)境因素對工作做法的影響的一個重要戰(zhàn)略是控制影響因素并減少其具體影響，即縮小規(guī)模。從概念上講，所謂的縮小尺度是使用在困難環(huán)境條件下對個別影響因素不敏感的技術來測量校準。由于某些環(huán)境影響因素不敏感，測量的校準對環(huán)境條件不太敏感;這樣就可以減少影響因素的維度數(shù)目，并滿足精確測量的需要。例如，在過去，溫度和壓力測量是用對有關環(huán)境因素極為敏感的電子傳感器進行的，其結果受到環(huán)境的極大影響。因此，在隨后的措施中，工作人員更傾向于選擇光纖傳感器。由于光波對電磁干擾不敏感，因此可以根據(jù)這種特性來減少光波，從而確保測量的準確性。

4.3局部環(huán)境控制策略

該戰(zhàn)略并不改變校準系統(tǒng)本身，而是通過將其鎖定在一個狹窄的局部空間環(huán)境中，控制該局部環(huán)境中的環(huán)境條件，并使其在良好的狀態(tài)下工作，提高了整個測量校準過程的環(huán)境適應性。例如，在北方嚴寒的冬季-40 c地形環(huán)境中，每一措施可控制約20 C的鍋爐環(huán)境溫度，這符合測量和校準系統(tǒng)的工作方式，并使測量和校準工作得以成功完成。例如，在電磁環(huán)境下極為復雜的通信對抗環(huán)境中，使用移動機房放置測量校準設備，使其不受影響，也是當?shù)丨h(huán)境控制策略之一。這一戰(zhàn)略目前已得到廣泛實施，并取得了良好成果，目前大多數(shù)現(xiàn)場校準工作都在采用這一戰(zhàn)略來處理環(huán)境因素。

5復雜環(huán)境計量校準的展望

在自然環(huán)境中，測量儀器是根據(jù)環(huán)境因素和指標進行量化和繪制的，傳輸元件、敏感元件、厚度元件、顯示元件等也是如此。主要是設計、制造和使用時的單向輸出元件和輸出元件，盡管考慮到溫度、濕度和壓力等環(huán)境因素的影響，但大多數(shù)是基于恒定的線性因果關系系統(tǒng)。此外，在執(zhí)行多通道物理測量時，通道可以相互作用。因此，在可預見的將來，我們將努力通過模擬交叉調(diào)制、加權一致性、線性和非線性疊加，然后使用大數(shù)據(jù)模型進行處理，來獲取和積累各種環(huán)境條件下測量設備的實際數(shù)據(jù)。

結束語

綜上所述，計量校準中的環(huán)境因素影響不僅復雜，且涉及多方面。本文通過介紹環(huán)境要素，對其進行分類，系統(tǒng)性地開展表述、分析與構建，從不同層面和角度開展，減少復雜環(huán)境不確定表述，促進劑量校準內(nèi)環(huán)境因素的研究，并強化其應用。

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