《测量设备管理培训教材》

1、1,测量设备管理和使用培训教材,2,课程主要内容,一、测量的基础和术语 二、测量设备的管理 三、测量不确定度的评定 四、审核时经常发现的问题 五、测量人员的资格要求 六、参考资料,3,一、测量的基础和术语,4,有关测量的几个术语,测量（ISO9000 3.11.4） 确定数值的过程（3.4.1）。 测量设备（ISO9000 3.11.6） 为实现测量过程所必需的测量仪器、软件、测量标准、标准物质或辅助设备或它们的组合。 本术语既包括测试和检验过程中使用的，也包括校准中使用的测量设备。,5,有关测量的几个术语,计量确认（ISO9000 3.5.6） 为确保测量设备符合预期使用要求所需要的一组操作

2、。 注1：计量确认通常包括：校准或检定、各种必要的调整或维修及随后的再校准、与设备预期使用的计量要求相比较以及所要求的封印和标签。 注2：只有测量设备已被证实适合于预期使用并形成文件，计量确认才算完成。 注3：预期使用要求包括：量程、分辨率、最大允许误差等。 计量确认要求通常与产品要求不同，并不在产品要求中规定。,6,有关测量的几个术语,检定(verification) 由国家法制计量部门（或其它法定授权组织），为确定和证实计量器具是否完全满足检定规程的要求而进行的全部工作。 校准(calibration) 在规定条件下，为确定测量仪器、测量系统的示值、实物量具或标准物质所代表的值与相对应的由

3、参考标准确定的量值之间关系的一组操作。 注：校准可以确定示值误差，或给任何标尺上的标记赋 值。,7,检定与校准的关系,目的不同 校准的目的是确定测量设备的示值误差。经过校准确定了示值误差的测量设备可按预期使用要求所规定的测量允许误差来确定其使用。 检定的目的是判定测量设备的示值误差是否符合规定的要求，是否小于检定规程规定的最大允许误差。检定是对其计量特性及技术要求符合性的全面评定。,8,检定与校准的关系,对象和性质不同 检定是针对列入国家强检计量器具目录的，并且是用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测的计量器具。检定具有法制性，属计量管理范畴的执行行为。 校准是除此之外的计量器具。校准不具

4、法制性，是企业自主溯源行为。,9,检定与校准的关系,其他方面不同 校准的依据是校准规范、校准方法，通常应作统一规定，有时也可自行制定；检定的依据则是检定规程。 校准通常不判断测量仪器合格与否，必要时也可确定某一性能是否符合预期要求；检定则必须作出合格与否的结论。 校准结果通常是出具校准证书或校准报告；检定结果则是合格的发检定证书，不合格发不合格通知书。,10,有关测量的几个术语,量值溯源（traceability） 通过连续的比较链，使测量结果能够与有关的测量标准，通常是国际或国家测量标准联系起来的特性。 量值溯源是对测量设备最基本的要求。 不管测量设备如何精密，测量的重复性如何好，如果所进行

5、的测量不能溯源到国家或国际标准，这种测量就不可能准确，量值就无法统一，测量数据缺乏可比性，这种测量就没有实际意义。 国家校准链溯源等级示意图如后页。,11,普通工作计量器具,国际基准或物理定义,国家基准,副基准,国家法制计量工作部门工作标准器,计量校准实验室工作标准器,工业部门测试实验室企业工作标准,比较装置、方法,比较装置、方法,比较装置、方法,比较装置、方法,比较装置、方法,传递装置,5级,4级,3级,2级,1级,12,按国家校准链溯源,如：某工业部门测试实验室拥有校准一般工作计量器具的5级标准器，这就形成一个最低层次的校准链。它又必须保证定期与计量校准室保存的4级标准器接受其校准，这就又

6、构成了一个校准链。而这些校准链还必须与国家和地方政府授权的法定计量校准机构内的3级、2级、甚至1级标准器联系起来，从而使每个计量器具都能与国家基准相连。,13,有关测量的几个术语,测量不确定度 通常按给定的似然估计，表征被测量的真值所处的量值范围的评定结果。 似然估计是指通过测量得出的不确定度的置信水平，通常用23表示；（详见后页） 被测量的真值是不可能准确知道的，因此测量不确定度是对测量结果与被测量的“真值”趋近程度的评定结果。 在业界评价不确定度的常用方法：标准不确定度的评定、R 中华人民共和国计量法规的要求。,35,哪些测量设备需要校准或检定,为确保产品符合要求，用于监视和测量产品或过程

7、特性的测量设备均应列入校准/检定范围。 检验进料、半成品和/或过程参数、成品检验所用的测量设备。 对测量或监视工作环境所用的量规仪器。 测量设备不仅仅指测量仪器本身，还包括各个等级的测量标准、与测量设备联接的各种辅助设备，以及各类的测试用软件。,36,应选择怎样的计量服务单位,针对某些测量设备，如果公司无能自行校验，则应委托外部合格的校验机构进行校验。 委外校验以送获得计量授权证书的计量检定机构为宜。如： 国家标准检验局 地方计量行政管理部门所设置的计量检定机构 其他的社会公用检定机构 目前CNAS和国家技术监督已经在省级以上法定计量检定机构中进行校准实验室的认可工作。最好是还获得CNAS颁发

8、证书的实验室。,37,中国实验室国家认可委员会,中国实验室国家认可委员会（CNAS）于1994年9月20日，由国家质量技术监督局依据中华人民 共和国产品质量法、中华人民共和国计量法、中华人民共和国标准化法、中华人民共和国产品质量认证管理条例 和中国实验室认可工作发展需要授权成立的，是统一负责管理中国实验室认可工作的国家认可机构。 凡是获得CNAS认可的实验室，都将得到CNAS颁发的证书，证书上包括：认可标志、实验室名称、地址、认可范围、生效日期和编号等。同时获取其校准检定范围的清单或附件。详见后页。,38,二、测量设备的管理,39,选配,识别所需的测量/监视的质量特性,根据质量特性要求选购适宜

9、的测量设备,技术特性,经济特性,测量特性,精 密 度,量 程,分 辨 率,准确度,稳 定 度,40,测量特性,准确度选择： 定义：测量准确度是指测量结果与被测量的真值之间的一致程度。,41,测量特性,准确度选择 一般为被测量特性值公差的十分之一或以上。,T,T/10,LSL,USL,42,测量特性,精密度(重复性)选择 精密度是指在同一测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果的一致性。 相同的测量程序； 相同的观测者； 相同的测量仪器 ； 在短时间内重复测量。 用测量结果的分散性表示。,43,测量特性,精密度选择 一般为被测量公差的十分之一。,T,LSL,USL,T/10,44,测量特

10、性,稳定度选择： 稳定度是指在规定条件下，测量设备保持测量特性恒定不变的能力。 稳定度通常是相对时间而言的。如： 检定规程规定二等标准布氏硬度块稳定度为一年内不超过4%。 XB33型微波信号发生器频率短期稳定度不超过1x104/15min。长期稳定度不超过5x104/3h。,45,测量特性,选择稳定度通常考虑的因素： 测量设备工作原理、结构设计； 构成材料、制造方法，以及关键元器件抗老化程度，耐磨损情况等 。 测量设备稳定度指标要优于使用要求的指标。,46,测量特性,稳定度计算：以硬度块为例,稳定度=（ x1-x2）/ x1,47,测量特性,量程选择： 所选择仪器的量程应能满足测量要求。一般，

11、所测量的最大值为满量程的80%左右。,0,80,0,100,48,测量特性,分辨率（最小刻度）选择： 一般为被测量参数公差的十分之一或以上。,10,30,49,技术特性,使用方便，操作简单可靠； 运输、装卸、组装、安装方便，并易于和检定（校准）装置联接装配； 在使用保存期间，易于防护、防损坏、防污染、抗干扰性能良好； 所需专用辅助设备（安装、读数、记录、电源等）少； 对环境、操作人员条件要求合适，不苛刻。,50,经济特性,测量设备购置费用少； 操作、维护、保护费用少； 能修理，使用寿命长； 利用率高； 使用时所需场地小； 需要操作人员数量少。,51,选配平衡,准确度,精密度,分辨率,稳定度,测

12、量设备的综合测量能力不是越高越好，应与测量要求相适宜！,测量设备综合性能,使用要求,52,计量认证标志,CMA（China Metrology Accredidation） 选择测量设备，尽可能选择有CMA标志的设备。,53,选配流程,确定预期使用要求,确定准确度、精密度的最大允许值；确定分辨率、量程、稳定度。,选取适当的标准器，到选购商店选择适合量程、分辨率、稳定性要求的测量设备，并进行测量试验（510次）,计算并比较准确度 准确度值= x - 标称值； 准确度值= 最大允许值,计算并比较精密度 精密度值= xmax- xmin （也可用标准差计算）； 精密度值= 最大允许值,从经济、技术等

13、因素综合裁定,54,选配案例,某公司欲选配一台电子秤，用于糖果包装的秤量，秤量要求为75150 g5g。 确定预期使用要求 秤量范围是0150g 公差要求是5g 确定准确度、精密度要求；分辨率、量程 准确度的最大允许值为1g 精密度的最大允许值为1g 分辨率应小于1g 量程为0200g,初选 DZC200型,55,选配案例,选择一组校准合格的砝码，用于选购量程为0-200g、分辨率为1g、稳定度满足要求的电子秤，并进行测量试验，测量结果如下： 标称值 测量值 （5次） 50 50.3 50.2 50.3 50.2 50.2 100 100.5 100.4 100.4 100.5 100.4 1

14、50 150.7 150.6 150.7 150.5 150.5 200 200.8 200.9 200.7 200.8 200.8,56,选配案例,计算准确度和精密度 标称值 x x-标称值 xmax- xmin 50 50.24 0.24 0.1 100 100.44 0.44 0.1 150 150.6 0.6 0.2 200 200.8 0.8 0.2,57,选配案例,判定准确度、精密度 各段示值平均值的最大偏倚为0.81g，准确度满足要求； 各段示值的最大极差值0.2 1g，精密度满足要求。 从技术、经济因素考虑，综合裁定 上海某衡器厂生产的DZC200型数显电子秤价格适中、操作方便

15、，测量能力满足使用要求，决定选购此型号。,58,CASE STUDY,今有一家公司，新购置了一台分辨率为0.01g，量程为0200g的分析天平，秤量要求为301600.05g塑料粒子，其用50、100、150、200标准砝码校验后各段示值如下： 标称值 测量值（5次） 50 50.001 50.002 50.001 50.001 50.002 100 100.004 100.003 100.003 100.004 100.003 150 150.005 150.004 150.004 150.005 150.005 200 200.006 200.007 200.006 200.005 200

16、.006 请问该分析天平的准确度、精密度能满足使用要求吗？,59,验收,请购部门依照请购单要求验收测量设备，主要包括： 设备名称 规格型号 量程 分辨率 外观等 进行使用前的校准，必要时由使用部门先行安装、调试。,60,使用前校准,合格？,合格？,合格,合格出厂,运输、仓储,入库验收,61,纳管,编号； 登记； 标识校准状态； 建立维修履历； 必要时，编制测量设备操作说明书。,62,登记范例,测量设备管理一览表,63,校准状态标识范例,64,测量设备维修履历,65,使用,落实责任制； 严格执行操作说明书； 定期维护； 防止不当的调整； 搬运、储存时防止损坏或失效； 适合的环境条件； 应按期送校

17、。,66,落实责任制,标识责任者,人,测量设备,67,严格执行操作标准书,测量设备,培训,考核合格,正确操作,68,定期维护,定期维护内容,清扫污秽,上防锈油,日常点检,活动部位加润滑油,69,防止不当的调整,作适当的封印,封印被破坏 立即识别出,及时得以调整,70,封印的形式,标签； 焊料； 线材； 涂料,封印应能达到一经改变即明显可见的效果！,71,搬运储存时防止损坏或失效,搬运规定 搬运时应尽可能选择平坦途径，并避免剧烈的震动。 严禁堆栈运输。 测量设备面板突出部份，如刻度盘、旋钮等必需加以保护。 若重量过重时，应由两入或可使用避震防护器具搬运。,72,搬运储存时防止损坏或失效,贮存规定

18、 贮存时须予以适当的覆盖，以避免灰尘污染； 贮存时须注意干燥，以避免电子零件的故障； 其它的特殊之贮存规定依各仪器使用说明书规定执行。如温度、湿度、防震动、避免光照等要求。,73,适合的环境条件,环境条件是影响测量结果的重要因素，可根据测量设备制造商提供的说明书，配备适合的环境条件，通常包括： 温度、湿度； 温度变化； 照明； 振动； 灰尘； 清洁度； 电磁干扰等等。,74,应按期送校,使用部门责任者应根据仪器上的校准标签，在校准到期前一个月通知管理部门； 使用部门和测量设备管理部门应共同处理好测量设备校准时期测量问题。如： 备用测量设备 借用测量设备 但均应保证测量设备是合格的。,75,定期

19、校准,确定合理校准周期； 使用校准规程，没有时应编制校准规程； 提供合适的校准环境； 记录校准的结果； 不合格校准结果的处理。 注：校准范围应涵盖测量范围。,76,校准周期的设定原则,要在测量器具的准确度变化对其使用可能产生明显影响之前再次校准。 属于国家强制检定的测量设备，校准的周期必须遵守国家检定规程的规定。这类测量设备的校准周期只可短于国家规定，而不能延长。 不属于国家强制检定的测量设备，可根据影响测量设备的多种因素决定校准周期。,77,确定合理的校准周期,78,稳定性,79,环境条件,环境条件,使用的温度、湿度,尘土、油污,酸性气体,环境条件变化剧烈,80,使用情况,81,以往校准结果

20、,1年,2年,3年,延长校准周期,缩短校准周期,校 准 周 期,82,使用校准规程,对于强制检定的测量设备必须依据国家检定规程执行。 对于非强制检定的测量设备可参照国家检定规程执行，易可依照自行编制的校准规程执行。 对于组织特殊的测量设备（如果国外进口的），当没有可依据校准规程时，应自行编制校准规程。,83,提供合适的校准环境,环境条件是影响校准结果的重要因素通常包括： 温度； 温度变化和温度梯度； 湿度； 照明； 振动； 电磁干扰； 灰尘； 校准实验室本身等等。,84,校准实验室要求,地面应足够坚硬，能承载、耐磨、不易保留灰尘、不易磨蚀、不产生静电、不潮湿、易于清扫，而且应给人一种舒适感；

21、最好背向阳光（在我国应处于建筑物的背面）。窗户不要太大，温控室可以没有窗户。照明用荧光灯以减少辐射热的影响。 墙面要平整、光滑。在潮湿地区应涂防霉菌油漆。 目前我国规定计量室的标准温度为20 c，各种实验室的常用温度和湿度参见下表：,85,我国实验室温湿度常用值,86,记录校准结果,校准记录,校准依据,环境条件,校准项目,校准数据,各项目的允许误差,校准有效期,判定结果,校准日期、人员,87,校准记录形式,校准记录形式,内校,外校,内校记录表,校准报告/证书,检定证书,88,89,90,能 接 受 吗 ？,91,例 2/1,92,例 2/2,93,94,95,例 3/1,96,例 3/2,97

22、,判定校准结果,依据测量要求 自行判定结果,委外校准报告,内部校准,合格？,示值误差=最大允许误差（T/10）,判定标准,重复性= T/10,委外检测报告,98,CASE STUDY,某公司一数显高压表(量程为5KV)，经上海市计量测试技术研究院检测的数据如下： 输出电压实际值： 标称值（KV） 实际值（KV） 10次测量值极差(KV) 1 1.010 0.001 2 2.011 0.001 3 3.005 0.002 4 4.021 0.002 5 5.007 0.002 该仪器所需测量的数据为：3.20.2 KV，请问该数显高压表是否合格？若测量的数据为3.22 0.02 KV，又如何？,

23、99,不合格校准结果的处理,校准 不合格,处理,不合格仪器,评估测量 的有效性,100,不合格仪器的处理,限 制 使 用,降 级,101,不合格仪器的处理,102,评价测量结果有效性,对该不合格测量设备以往测量结果的有效性进行评价和记录 根据不合格情况判定是否需要对以往测量结果再次测量，若需要则： 用合格的测量设备进行再次测量； 在适当的范围内追溯； 直至测量结果正确； 并考虑调整校准周期。,103,Case study,某公司一电子秤(量程为200g)，经上海市计量测试技术研究院检测的数据如下： 各段示值如下： 标称值（g ） 实际值（g ） 0 0.5 50 50.4 100 100.7

24、150 151.2 200 203.0 该仪器所需测量的数据为：1505 g，请问该电子秤是否合格？是否需追溯已销售的产品？,104,Case study,如果各段示值为： 指示值（g ） 实际值（g ） 0 0.0 50 49.4 100 98.7 150 148.2 200 197.0 该仪器所需测量的数据仍为：1505 g，请问该电子秤是否合格？是否需追溯已销售的产品？为什么？,105,维修,106,报废,当检测设备经使用多年，主要测量功能丧失，且无修理价值时，管理部门申请报废。 申请表经批准后，及时予以报废处理。不得与在用的设备混放。 “报废申请单”见后页。,107,报废申请单,108

25、,测量不确定度的评定,109,测量不确定度表示方法,110,测量不确定度的几个概念,111,不确定度的A类评定,定义：用对测量样本进行统计分析的方法来评定标准不确定度，称为不确定度的A类评定，有时也称A类不确定度。用符号UA表示。 这里的统计方法，是指根据随机取出的测量样本中所获得的信息，来推断关于总体性质的方法。例如：在重复性条件下的任何一个测量结果，可以看作是无限多次测量结果（总体）的一个样本，通过有限次数的测量结果（有限的随机样本）所获得的信息（如平均值x、实验标准差s），来推断总体的平均值（）以及总体标准差，这就是所谓的统计分析方法，A类标准不确定度用实验标准差表征。,112,不确定度

26、的A类评定,当对同一被测量作n次测量，表征测量结果分散性的量s实验标准偏差，按下式计算： s(x)表示测量仪器的重复性 S(x)表示用此测量仪器所得测量结果的分散性。,113,不确定度的B类评定,定义：用不同于对测量样本进行统计分析的方法来评定标准不确定度，称为不确定度的B类评定，有时也称为B类不确定度评定。 其符号用uB 表示，它用根据经验或资料及假设的概率分布估计的标准差表示，亦即其原始数据并非来自观测列的数据处理，而是基于实验或其他信息来估计，含有主观鉴别的成分。,114,不确定度的B类评定,用于不确定度B类评定的信息来源一般有： 以前的测量样本数据； 对有关技术资料和测量仪器特性的了解

27、和经验； 仪器的说明书； 校准证书、检定证书或其他文件提供的数据； 某些资料给出的参考数据及其不确定度。 B类评定方法要求具备实践经验和判断能力。这种技巧是可以掌握的。应认识到，B类不确定度与A类同样可靠。,115,合成标准不确定度,定义：当测量结果是由若干个影响分量的值求得时，且此若干个影响分量不相关时，测量结果的合成不确定度等于这些影响分量的标准差平方和的正平方根。用符号uc 表示。 Ui表示影响分量的标准差，为A类或B类标准不确定度的分量。,116,扩展不确定度,定义：扩展不确定度是确定测量结果区间的量。是由合成不确定度的倍数（即k uc ）表示的。用符号U表示。 U = k uc 注：

28、K值一般取为2，有时取3，取决于被测量的重要性、效益和风险。,117,测量不确定度的评定流程,确定被测量与输入量间关系（或称建立数学模型）,列出测量不确定度来源,标准不确定度分量评定,A类评定,B类评定,计算标准不确定度,评定扩展不确定度,不确定度报告,结束,开始,118,测量不确定度评定实例,高值电阻的测量 测量任务：某电子设备生产中需要使用1兆欧的高值电阻，设计要求其最大允许误差极限在0.1%以内。为此，对选用的高值电阻进行测量，以确定其电阻值是否满足预期的要求。 测量方法：用一台数字多用表对被测电阻器的电阻进行直接测量。测量系统按下图连接：,119,测量不确定度评定实例,数字多用表,120,测量不确定度评定实例,所用的测量仪器：5位数字多用表一台，其电阻测量功能的技术指标为： 最大允许误差 （0.005% x 读数+最低位数值）； 满量程值1999.9千欧； 最低为数值0.01千欧； 当环境在5-25C时温度系数的影响可忽略； 所使用的数字多用表经检定合格并在有效期内。,121,测量不确定度评