校準周期的選擇及調整方法研究

羅楊 朱今鏡 應夢飛 李振中

摘要：目前，很多測量設備都是按照固定的計量周期進行確認的，但是在實際使用過程中，固定的計量周期對于部分測量設備并不合理，最終需根據測量設備的維護保養(yǎng)、使用狀況、使用頻率、期間核查等情況，綜合考慮風險優(yōu)化及成本把控的基礎上確定合理的計量周期。正確地選擇計量周期可以提高設備不確定度的可行性，提高設備的準確性，確保設備始終處于良好的工作狀態(tài)。

關鍵詞：測量設備;成本;周期調整;期間核查;計量確認中圖分類號：TB9

收稿日期：2022—04—08DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.05.021

根據測量設備的穩(wěn)定性、用途和使用情況，在一定的時間間隔內（通常是定期的）對測量設備進行計量確認，計量確認間隔應能保證測量設備的準確度的變化不超出允許誤差限值。在日常測量設備使用過程中，需要對測量設備的校準周期進行合理的確認。那么，如何確保在不影響測量設備準確度的前提下，進行合理的周期調整。若校準間隔過短，則會造成不必要的資源浪費，增加成本;若過長則會造成測量設備可靠性變差，增加測量設備試驗過程中的使用風險。在對測量設備做出周期調整后，同時還需要有其他手段來監(jiān)測設備的狀態(tài)穩(wěn)定，來滿足使用要求。

1 周期調整現狀及問題分析

對于檢測結果有影響的設備都需要進行校準，但設備校準周期不是固定不變的。設備的運行測量方式的依據是校準設備，通過校準設施來明確計量器具的運行周期。在實際應用過程中，不同的測量設備會因使用頻率、穩(wěn)定性、保養(yǎng)、隨時間老化等情況存在相應的差異。那么，固定的校準周期不便于企業(yè)隨實際情況而進行及時調整或變更3。校準證書（或校準標簽）也不應包含校準周期的建議，除非已與客戶達成協(xié)議，所以實驗室應該在優(yōu)化風險及總體控制成本的基礎上，根據不同測量設備來確定合理的校準周期。

2 周期調整判定

基于風險考慮，根據設備初始校準、經一定時間間隔的后續(xù)校準結果來確定后續(xù)校準周期，對于新設備，建議收集至少3次連續(xù)的校準數據。具體校準結果依據RB/T034—2020內的6.2.1基于校準結果的a、b、c條款進行。

3 周期調整方法

3.1 初始校準周期確定

實驗室在確定測量設備的初始校準周期時，應依據計量相關的校準規(guī)范、測量設備的說明書等。此外，可參考以下條件：

a.最大允許誤差。

b.測量所需的不確定度。

c.設備制造商的建議。

d.預期使用的程度和頻次。

e.環(huán)境條件的影響。

f.設備的調整（變化）。

g.被測量設備的影響（如設備的損耗、磨損等不利影響）。

h.確定不合理校準周期所帶來的后果及風險評估分析。

i.設備的設計原理、結構、性能要求等。

j.相同或類似設備匯總的或已發(fā)布的數據。

k.預期使用的風險。

1.法律的要求。

3.2 調整方法

3.2.1 簡單反應調整法

若校準結果在最大允許誤差的80%以內，則通過增量系數a來延長校準周期，反之，則通過減量系數b來縮短校準周期。新的校準周期/，可通過下式進行計算：

式中，I。為調整前的校準周期;I，為調整后的校準周期;a為增量系數;b為減量系數;R，為長期平均測量可靠性目標。

值越大，則該方法可使校準周期從初始值接近“正確值”的速度越快，反之，則越慢。

3.2.2增量反應調整法

增量反應法是基于歷次校準結果對校準周期進行調整，該方法的最終測量可靠性目標R由實驗室直接設定。該方法調整后的校準周期/的關系見下式：

其中，Δ與Δ的關系如下：

式中，I為第m次校準時的校準周期;Δ為第m次校準周期調整的系數;R為測量可靠性目標;y為計算因子，當第m次校準結果滿足要求時，ym=1，當第m次校準結果不滿足要求時，y=0;m為校準周期的調整序號。

最終測量可靠性目標R直接由實驗室設定。4周期調整應用

4.1 道路性能測試儀案例應用

該道路性能測試儀按新設備進行校準周期調試，則收集3次連續(xù)的校準數據，確定其性能變化較為穩(wěn)定，則在第4次校準后進行周期調整（新設備是指新配置的、機構對其計量特性隨時間變化的特點和趨勢不了解的設備）。

4.1.1 簡單反應調整法

取I3=12月、a=0.11、R，=90%，按照公式（2）計算b=0.61。其校準結果見表1。

第4次校準結果符合要求（符合±0.5%）且小于最大允許誤差的80%：

I4=I3（1+a）=12x（1+0.11）=13.32≈13（月）（5）

4.1.2增量反應調整法

取I3=12月，測量可靠性目標設定為R=90%，其校準結果見表1。

第4次校準結果符合要求（符合±0.5%）且小于最大允許誤差的80%：

若第5次校準結果符合要求（符合±0.5%）且小于最小最大允許誤差的80%，則：

簡單反應調整法僅依據當次校準結果進行調整，該方法不確定性大，無法確認校準周期在什么時候達到了正確值。而增量反應調整法是依據歷次校準結果進行周期調整，依據歷次校準結果可以觀察到設備的穩(wěn)定性，在此基礎上進行調整能夠使校準周期更加接近正確值。

4.2周期調整后的期間核查

根據上述的周期調整方法，根據設備情況及校準周期，可選擇增量反應調整法，將設備校準周期調定為23個。在該校準周期內，制定測量設備的期間核查計劃，并且每隔6個月或1年進行一次期間核查?？赏ㄟ^期間核查，來監(jiān)測周期調整后測測量設備的性能狀態(tài)，確保測量設備穩(wěn)定，持續(xù)滿足實驗室的使用要求。

實驗室對于道路性能測試儀的期間核查方法為采用多臺設備比對法，將7臺道路性能測試儀放在同一輛車上進行測速試驗，對實驗數據進行分析處理，期間核查數據詳見表2。期間核查結果處理：

式中，x，為參加核查的GPS車速儀測量值;x為中位值（median）;IQR為四分位數間距（Interquartile Range）（IQR=Q3-Q1）;IQRx0.7413為標準化四分位數間距，Norm IQR;Q3為高四分位數，指小于1/4 的數據的值的一個值;Q1為低四分位數，指大于1/4的數據的值的一個值。

計算出參加核查的GPS車速儀每一核查項目的Z值，按照下列準則評價參加核查的GPS車速儀的結果：

a.|Z≤2為滿意結果;

b.2<|Z<3為有問題的結果;

c.|Z≥3為不滿意或離群的結果。

5 結語

校準間隔的確認涉及因素較多，每一種的調整方法都有各自的優(yōu)點及缺點，實際工作過程中需根據自身設備特點、廠家說明要求、校準參數、成本高低等情況，并配合期間核查等其他方法來確保測量設備的可靠性。在進行校準周期調整的時候根據測量設備實際運用情況進行分析評估，還需要充分地利用歷史數據作為支撐，為后續(xù)的校準周期提供依據，避免盲目、隨性的調整。

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作者簡介：

羅楊，女，1989年生，助理工程師，研究方向為測量設備的計量。