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校準(zhǔn).jpg

一,、校準(zhǔn)中的測量不確定度

按照現(xiàn)行有效的技術(shù)文件定義,，校準(zhǔn)是在規(guī)定條件下的一組操作,，確定由測量標(biāo)準(zhǔn)提供帶有測量不確定度的量值與相應(yīng)帶有測量不確定度的示值之間的關(guān)系,。

由測量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值及其測量不確定度,，不僅與實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量值的測量標(biāo)準(zhǔn)儀器或系統(tǒng)有關(guān),，同時與測量標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行條件,、測量程序甚至與標(biāo)準(zhǔn)量值的定義相關(guān),，對其相應(yīng)需確定關(guān)系的示值及測量不確定度也是一樣,。這就是校準(zhǔn)關(guān)注的是量值而不是測量儀器的原因,。

一般情況下，校準(zhǔn)確定關(guān)系是由兩個測量過程來實(shí)現(xiàn),，分別由測量標(biāo)準(zhǔn)和測量系統(tǒng)對相同的一個或多個典型量進(jìn)行測量,，相應(yīng)的測量結(jié)果表征帶有測量不確定度的標(biāo)準(zhǔn)量值和相應(yīng)帶有測量不確定度的示值。因此,，校準(zhǔn)中的測量不確定度應(yīng)當(dāng)是標(biāo)準(zhǔn)量值和對應(yīng)示值的測量結(jié)果的測量不確定度,。

標(biāo)準(zhǔn)量值的測量不確定度的一個合成分量為測量標(biāo)準(zhǔn)的儀器測量不確定度，這在測量標(biāo)準(zhǔn)定義中已說明，也是量值及測量不確定度必須在測量標(biāo)準(zhǔn)使用的當(dāng)時確定的理由,。在一些特殊條件下,，比如測量標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)物量具（砝碼、量塊等）或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時,，標(biāo)準(zhǔn)量值的測量不確定度與測量標(biāo)準(zhǔn)的儀器測量不確定度可以是統(tǒng)一的,。

校準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)量值和相應(yīng)示值的關(guān)系一般用對應(yīng)表格形式給出，尤其是同類量校準(zhǔn),，標(biāo)準(zhǔn)量值與相應(yīng)示值是相等關(guān)系,。順便指出，校準(zhǔn)圖,、校準(zhǔn)曲線是定義示值和測量結(jié)果或測得值間的關(guān)系,，對應(yīng)校準(zhǔn)定義中第二步的操作。

二,、校準(zhǔn)中的示值誤差

在JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》中,，概念術(shù)語示值誤差屬于測量儀器特性的范疇，定義為“測量儀器的示值與對應(yīng)輸入量參考量值之差”,，與之相關(guān)的[測量儀器的]最大允許測量誤差概念術(shù)語修訂為最大允許測量誤差,。在ISO/IEC GUIDE 99：2007《國際計(jì)量學(xué)詞匯—基礎(chǔ)和通用概念及相關(guān)術(shù)語》中，沒有示值誤差的概念術(shù)語,，但在現(xiàn)行的各種計(jì)量規(guī)程規(guī)范的應(yīng)用中,，示值誤差與儀器偏移概念術(shù)語的結(jié)果是重合的。

示值誤差或儀器偏移是計(jì)量儀器測量系統(tǒng)的重要特性,，在規(guī)定的范圍內(nèi)對測量的影響貢獻(xiàn)給測量結(jié)果的測量不確定度,，但超出規(guī)定的范圍應(yīng)當(dāng)依據(jù)示值誤差或儀器偏移對測量系統(tǒng)的示值進(jìn)行調(diào)整或者修正。

校準(zhǔn)的基礎(chǔ)是不確定度法,，校準(zhǔn)的目的是測量結(jié)果的計(jì)量溯源,。但校準(zhǔn)也可以用來評定計(jì)量儀器的特性。就一般校準(zhǔn)而言,，由測量標(biāo)準(zhǔn)和測量系統(tǒng)對典型量進(jìn)行測量,，兩個測量結(jié)果的測得值之差等效為示值誤差；這在多種計(jì)量規(guī)程規(guī)范中得到應(yīng)用,，顯然在校準(zhǔn)中要求評定示值誤差或儀器偏移是有必要性的,。

然而，用校準(zhǔn)評定測量儀器特性,，并將這些特性作為被測量去測量,，同時評定測量不確定度，這種方式并不適宜,。因?yàn)閷y量儀器特性評定的重要目的之一是評定測量儀器的測量不確定度,，測量儀器特性對測量的影響量作為分量均應(yīng)貢獻(xiàn)給測量儀器的測量不確定度。這些分量如果有不確定度的話,，對于測量儀器的測量不確定度也是高階不確定度,，而且有些特性表述本身就是測量分散性，如儀器的重復(fù)性,、穩(wěn)定性等,。

現(xiàn)在流行的，從計(jì)量器具檢定過程中衍生過來的,，將儀器示值誤差的評定作為校準(zhǔn)中的測量模型,，其結(jié)果尤其是不完整的測量不確定度評定在測量中得不到應(yīng)用。用術(shù)語儀器偏移代替示值誤差而對儀器偏移進(jìn)行評定,，依據(jù)評定結(jié)果對儀器示值進(jìn)行調(diào)整或修正,，可能是校準(zhǔn)在測量儀器評定中滿足客戶要求的一種方式。

三,、校準(zhǔn)中的測量模型

同類量校準(zhǔn)通常包含一個或多個測量過程,，建立相應(yīng)的測量模型必須有明晰的測量方法和測量程序。當(dāng)被校準(zhǔn)示值由實(shí)物量具提供,，此示值是上一校準(zhǔn)周期對量具帶測量不確定度的賦值,，此時校準(zhǔn)操作應(yīng)是確定由測量標(biāo)準(zhǔn)提供帶有測量不確定度的量值，其測量過程就是用測量標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)物量具進(jìn)行直接測量,，測量結(jié)果作為約定量值與實(shí)物量具原賦值比較建立關(guān)系,。這一校準(zhǔn)的測量模型實(shí)例是量塊校準(zhǔn)，可以參見JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和其他不確定度文獻(xiàn),。

當(dāng)測量標(biāo)準(zhǔn)帶有測量不確定度的量值由實(shí)物量具或者有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)提供,，用校準(zhǔn)測量儀器提供的示值時，通常已經(jīng)完成賦值于標(biāo)準(zhǔn)量值及其測量不確定度的測量,，此時校準(zhǔn)的測量模型是測量儀器對實(shí)物量具或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的約定量值進(jìn)行直接測量,，其測量結(jié)果作為被校準(zhǔn)示值與約定量值建立關(guān)系。在示值的測量不確定度評定中,，約定量值的測量不確定度可視為被測量的定義不確定度,，作為示值測量不確定度的分量參與合成，這就是計(jì)量溯源性中校準(zhǔn)鏈每項(xiàng)校準(zhǔn)引入測量不確定度的根據(jù),。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)量值和測量儀器示值及各自測量不確定度必須在測量標(biāo)準(zhǔn)和測量儀器使用的當(dāng)時確定,，這類校準(zhǔn)有兩個測量模型，分別由標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)和測量儀器對典型參量實(shí)施測量,，典型參量由測量標(biāo)準(zhǔn)或測量儀器或獨(dú)立的傳遞測量裝置提供,。兩個測量結(jié)果分別確定帶測量不確定度的標(biāo)準(zhǔn)量值和相應(yīng)儀器示值，進(jìn)而建立相互之間的關(guān)系,。

在測量結(jié)果的計(jì)量兼容性中得到儀器示值和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)量值之差,，差值的絕對值除以該差值的擴(kuò)展合成不確定度,，類似于計(jì)量比對中En值，其結(jié)果可能是儀器示值調(diào)整的依據(jù),。

四,、結(jié)語

校準(zhǔn)的本義是獲得測量儀器示值及其測量不確定度，同時獲得對應(yīng)的測量標(biāo)準(zhǔn)量值及其測量不確定度,，再確定相互之間的關(guān)系,，進(jìn)而建立應(yīng)用測量儀器獲得測量結(jié)果包括評定測量不確定度的測量程序。校準(zhǔn)也可以被應(yīng)用來進(jìn)行測量儀器特性評定,，評定的結(jié)果作為測量儀器調(diào)整的依據(jù),，當(dāng)然測量儀器調(diào)整后必須再校準(zhǔn)。

來源：《中國計(jì)量》2019年第4期

作者：湖北省計(jì)量測試技術(shù)研究院湯雄