量值溯源体系

1 量值溯源的概念和理解

1. 1 量值传递和量值溯源的概念

量值传递是将国家基准所复现的计量单位量值,通过检定/校准(或其他传递方式)传递给下一等级的计量标准,并依次逐级传递到工作计量器具以保证被计量对象的量值准确一致的全部过程,称之为量值传递。

准确性是指测量结果与被测量真值的一致程度。即是在一定的不确定度,误差极限或允许的误差范围内的准确。

一致性是指在统一计量单位的基础上,无论在何时、何地、采用何种方法、使用何种计量器具以及由何人来测量,只要符合有关要求,其测量结果就应该在给定区间内一致。

量值准确一致的前提是指被计量值必须具有能与国家计量基准、国际计量基准相联系的特征,亦即被计量的量值具有溯源性。

何谓量值溯源,在JJF1001-1998中8. 10给出定义为“通过一条具有规定的不确定度的不间断的比较链,使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准,通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特征”,由此看出,量值溯源是量值传递的逆过程,量值传递是自上而下地将国家计量基准复现的量值逐级传递给各级计量标准直至

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普通计量器具;而量值溯源则是自下而上地将测量值溯源到国家计量基准,只是这种溯源是自觉行为,而且不一定要通过一级一级依次溯源。

1. 2 量值溯源的理解 1.2.1量值溯源的行为属性

量值溯源是量值用户依法进行的、保证所用量值准确统一的一种任意行为。该行为对行为“目的”要求十分确切,而对行为“过程”不太讲究。

（1）量值溯源是量值用户的一种行为。就一国而言,量值溯源的起点是量值(初始量值,其载体可以是器具、场合、物质、实物等),终点是国家基准。

（2）量值溯源是量值用户的一种依法进行的行为。保障量值的准确统一是《计量法》的立法宗旨之一,量值用户必须依法保障所用量值的准确统一;同时量值用户的量值溯源行为必须依法进行。

（3）量值溯源是量值用户的一种依法进行的任意行为。量值用户为保障所用量值的准确统一可以采取多种形式(检定、测试、校准、比对等),可采用量值传递也可采用量值溯源;采用量值溯源又可以自由选择进入量值溯源体系的方式、自由选择“源”、自由建立溯源关系……总之量值用户的量值溯源行为具有很大的自由度(自由进入、自由选择、自由组合、自由进行),这在法律行为规范中属任意规范(或称一般规范)行为。

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（4）显而易见,量值溯源讲究的是量值能否溯至源头,并不强求非从哪里进入、非经多少级才能溯至源头。

1.2.2量值溯源体系的组成

量值溯源体系是开放的、松散的、拥有众多“源”的体系,且“源”与“源”之间仅在对某“量”的溯源渠道、复现范围、复现准确度、复现稳定性、复现方式及校准测试方法等方面存在差别,不存在“上下级”的关系。

（1）“开放”、“松散”是针对量值传递体系那种封闭体系(一级传一级,在封闭的传递链中进行)、紧密体系(检定关系,特别是强制检定关系不允许随意变动)而言。量值溯源体系是一种完全开放的、松散的体系。任何量值用户随时可以进入该体系的任何一个环节,选择任何一个满足要求的“源”进行溯源(这正是量值溯源体系的优越性所在)。

（2）任何一个具备量值溯源资格、进入量值溯源体系的量值载体或载体组合都可称为“源”,这是一种“过程源”,在量值溯源体系中,量值正是通过不同的“过程源”,最后溯源至国家基准。“过程源”类似于量值传递体系中的不同等级的计量标准,但不存在量值传递体系中的那种“上下级”的关系。

1.2.3量值溯源体系是一个连续的比较“链”

（3）在量值传递体系中,检定必须按国家计量检定系统表进行,

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存在一个由不同准确度等级的计量标准器具和检定方法组成的量值传递体系链。与之相比,量值溯源体系中不存在实质意义上的“溯源链”,量值溯源体系是一个充斥着大量的、经过确认具有量值溯源资格的处于不同状态的“过程源”(“量”及“量”的载体组成)及由它们形成的一个连续的比较“链”,直至“源头”,它们给量值用户提供的是一个开放性的、平等的量值保证状态(“过程源”的溯源渠道、复现范围、复现准确度、复现稳定性、复现方式及校准测试方法)以供量值用户选择。

1.2.4量值溯源体系准入资格

在量值传递体系中,准入体系资格是以计量标准器具的状态及相关因素(环境、人员、管理等)为依据,因此要对计量标准器具进行技术考核。而在量值溯源体系中,准入体系资格是以“过程源”复现“量”的状态及相关因素(环境、人员、管理等)为依据,因此只要对“过程源”复现“量”的状态进行技术考核。两者是有所不同的。举例说明:对直流电压这个参数,在量值传递体系中是针对不同的情况、使用不同的计量器具、建立不同的计量标准(如:直流电压表、直流电压表检定装置、直流电位差计检定装置等)并逐级传递,才能达到量值传递的目的,所以要对计量标准器具进行技术考核。而在量值溯源体系中,只要“过程源”复现直流电压这个参数的状态满足要求,就能达到量值溯源的目的,所以只要对“过程源”复现“量”的状态进行技术考核,至于用什么样的计量器具或什么样的方法来复现则可不必强行规定。

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2 量值溯源的实施

2. 1 量值传递方式

为了做好量值溯源工作,首先应了解一下量值传递方式,我国的传递方式列于下表(见表1)。

表1 量值传递方式

传递方式 用实物标准逐级传递 发放标准物质(CRM) 发、播标准信号 计量保证方案(MAP) 环节 基准、标准 有证标准物质 标准信号 核查、校准、比对 适用领域 传递方式普遍适用 理化、电离辐射 时间、频率、无线电 新型方式、某些领域

2. 2 量值溯源的实施

2. 2. 1 确认量值溯源的仪器设备

凡是对检测/校准结果的准确性和有效性有影响的设备都应纳入需要量值溯源的范围内,不论用于测量过程的哪一环节,如抽(采)样、制样、分样、测量等。不论是主要设备还是辅助设备(如各类箱、锅、槽、室及其监控设备)。

2. 2. 2 制定检定/校准计划和程序

根据需要和可能为达到量值溯源的目的,制定实验室仪器设备

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的检定/校准计划,这一个计划不仅仅是一个送检、校计划,还要求根据对所测量结果的不确定要求和其他特定要求(设备特性、检测特征等),制定出到哪里去溯源,确认校准周期,是否需要期间核查;授权使用范围和操作人员,正常维护保养等一整套控制措施。

2. 2. 3 量值溯源的实现

除了按照量值溯源计划分别实施以实现量值溯源外,实验室至少还应知道:自身对校准的技术要求;会正确使用校准证书/报告,如修正值的正确使用;证书无数据时,应知道其“合格”的含义是在多大的允差范围,等级的误差范围有多大,以便在测量中正确应用。

2. 2. 4 量值溯源的后续工作

1)检/校之后应根据其结果对仪器设备做出标识识别和文件存档工作。

2)当校准产生一组修正因子时,应按ISO/IEC17025中5. 5. 11和5. 5. 12的要求,将这些修正因子在所有文件和场合得到更新,并得到控制和保护,以免发生失效。

3)必要时,通过期间核查、比对、能力验证等方式监控仪器设备,实现测量结果的质量保证。

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3 量值溯源中值得关注的几个问题

3. 1 量值溯源的目的

检定/校准是量值溯源的主要途径和重要手段,众所周知,检/校的目的: 1.确定示值误差,并确定是否在预期的或要求的范围内。2.得出标称值偏差的报告值,可调整测量器具或对示值加以修正, 3.给任何标尺标记赋值,或确定其他特征值,或给参考物质特征赋值。4.实现量值溯源。5.提高用户对测量结果的信任度和实验室的自信心。

3. 2 检定和校准的差异

检定和校准都是量值溯源的途径和手段,因此,他们之间有很多共同点,但也有些差异,现列于表2。

检定和校准的差异

名称 检定(Verification) 校准(Calibration) 定义 在规定条件下,为确定测量仪器或测量系统所指示的量值或实物量值或参考查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和(或)出具检定证书 物质所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作 依法管理的计量器具 计量器具、测量系统及功能设备等 适用范围 适用领域 承担机构 技术依据 机构考核依

贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测、检定以外的所有测量设备 资源保护、法定评价、公正计量等 依法设立或授权的计量技术机构 计量行政部门批准的检定规程 JJF 1069-2002 有资质的计量机构或计量技术机构 统一发布的标准规范或用户认可的实验室自编的校准方法 JJF 1069-2002或CNAL/AC01-200 7

据 法制性 目的用途 证书 分包 具有法制性,属计量管理的执法行为 对计量器具、计量特性及技术要求的全面评定 检定证书(有检定周期和合格评定) 不允许分包 不具法制性,属用户自愿、溯源行为 确定测量器具的示值误差 校准证书/报告(无校准周期和合格评定) 可以分包 3. 3 关于对功能设备的校准/校验

检测实验室在检测、样品处理等工序上常常会用到一些对测量结果的准确性和有效性有影响的功能设备、设施。小一点的称作箱(槽、锅),如培养箱、养护箱、环境监测箱、恒温箱、水浴锅等,大一点的称之为室,如屏蔽室、养护室、无菌室、洁净室等。这些设备/设施常常被看作是人工环境,他们的性能是否达到标准、规范的要求,会直接或间接的影响到测量结果的准确性和有效性,因此,除了对监控测试仪器进行校准外,还应对其设备、设施的技术要求进行校准/校验。如一台生化培养箱,除了对温度计校准外,还应根据YY 027对其温场均匀性、稳定性进行校准。

3. 4 关于修正值和修正因子的运用

测量仪器在检定/校准证书中,往往给出一组或一个示值的修正值或修正因子,在评审中常常发现一些实验室对仪器进行了检定/校准,却并未对仪器示值按证书的修正值/校正因子进行修正,甚至不知道如何应用这些值。所谓修正值,即用代数方法与未修正测量结果相加,以补偿其系统误差的值。所谓修正因子,即为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。由此可见,为了补偿系统误差,对仪器示值

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必须按证书中给出的修正值/修正因子进行修正。在证书中还有一种是给出仪器常数( instrument con-stant),如RaA测氡仪。所谓仪器常数,即为给出被测量值的指示值或用于计算被测量的指示值,必须与测量仪器指示值相乘的系数。上述的几个值并非是常数,每次检定/校准是不一样的,因此,在获得证书后应按ISO /IEC17025中5. 11对所有备份得到更新,确保检测结果的准确性和有效性。

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4国家计量体系框图

量值传递体系大致由三部分内容构成。其一是从能复现单位量值的国家基准开始,通过各级(省、市、县、区)计量标准器具逐级传递,最后传递给工作计量器具,这就是平时说的量值传递。为了达到量值传递时测量不确定度损失小、可靠性高和便于操作的要求,量值传递时应按国家计量检定系统(表)的规定逐级进行(特殊情况经上级同意方可越级传递);其二,国家基准由国务院计量行政部门负责建立。各级法定计量机构的计量标准受同级政府计量行政部门的区域管理,为了使各级计量标准具有法律性,要受到建标、设备、人员考核等监督管理,同时各类计量标准和工作计量器具应按国家计量检定规程进行周期检定,不得超周期使用;其三,各级政府计量行政部门最终受国务院计量行政管理部门领导。从这里可看出,现行量值传递体系是一个以人为因素起主导作用的、分层按级的依法管理的封闭系统,是我国计量工作法制管理的具体体现

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模板：

计量器具量值溯源图

上级计量标准 溯源单位： 计量标准名称： 测量范围： 测量不确定度（或允许误差或准确度等级）： 检定方法 本单位计量器具 溯源单位： 计量标准名称： 测量范围： 测量不确定（或允许误差或准确度等级）： 开展检定工作计量器具 检定方法 计量器具名称： 测量范围： 测量不确定度（或允许误差或准确度等级）：

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范例：

游标卡尺量值溯源图

上级计量标准 溯源单位：**省计量检定测试所 计量标准名称：三等量块标准装置 测量范围：(0～1000)mm 测量不确定度（或允许误差或准确度等级）：三等 检定方法 本单位计量器具 溯源单位：**市计量测试研究所 计量标准名称：检定游标量具标准器组 测量范围：(0～2000)mm 测量不确定（或允许误差或准确度等级）：五等 开展检定的工作计量器具 检定方法 计量器具名称：游标卡尺 测量范围：(0～300)mm 测量不确定度（或允许误差或准确度等级）：±0.02mm 13