试论计量标准的稳定性考核

　　摘要：计量标准的稳定性是指计量标准保持其计量特性随时间恒定的能力。计量标准通常由计量标准器和配套设备所组成，因此一般来说计量标准的稳定性应包括计量标准器稳定性和配套设备的稳定性。本文对这方面相关的内容进行了论述。
　　关键词：计量标准，稳定性，考核
　　
　　1稳定性考核的意义
　　依据JJF1033-2008《计量标准考核规范》和JJF1001-1998《通用计量术语及定义》可知，计量标准的稳定性是指计量标准保持其计量特性随时间恒定的能力，一般可以“用计量特性在规定时间所发生的变化”来作为对稳定性的定量表示。我们还应明确的是：这里所说的计量标准，通常是指包括配套辅助设备在内的整套计量标准装置。而单个计量标准仪器的稳定性，则应区别称之为计量标准器的稳定性。
　　测量仪器的稳定性是反映在一定时间段内该测量仪器的测量结果是否总能保持准确可靠的一个非常重要的指标，也是我们据以确定计量仪器的检定（校准）周期，或查验检定（校准）周期是否合理的一个重要依据。因此JJF1033-2008规定，计量标准的使用者应该对计量标准和计量标准器的稳定性进行考核。考核稳定性就是考核
　　计量特性随时间发生的变化。不过计量特性包含较广，考核一般只抓住其主要特性即量值的变化进行考查。
　　2如何进行稳定性考核
　　计量标准稳定性考核，是对计量标准装置的测量能力和测量准确度随时间变化的一种考核。具体考核方法除相关计量检定规程或计量技术规范已有明确规定的之外，通用方法是：选取一个或一组稳定的被测对象，每隔一个规定的时间间隔，则用该被考核的计量标准装置对该选定的被测对象进行一组相同的测量，观察比较历次测量相同测量点测量结果的一致性。这里的“规定时间间隔”通常为一年或半年，但对于新建计量标准，可以是1至2个月，最关键也最困难的是如何选取“稳定的被测对象”。
　　首先，同一类计量器具通常总是等级越高稳定性越好。因此，如果条件允许，最好是选用高一等级的计量标准器作为被测对象。比如用一等砝码来考察二等砝码标准装置的稳定性，实际上是用一等砝码对二等砝码标准装置中的天平的主要计量性能（分度值，变动性等）和二等砝码的实际量值变化进行检测比较。
　　其次，如果没有高一等级的标准器，可选用同一等级的，最好是闲置不用或少用，但保养维护良好的标准器，作为“稳定性被测对象”。之所以选择闲置少用的，考虑的也是它的损耗、变化小，这种闲置的标准器往往不难找到，某些已报废的标准器，只要所需的某种计量特性仍然是稳定的（比如示值虽已超差，但却比较稳定），便完全可以废物利用起来。
　　再次，在只能选用被检计量器具作为稳定性考核被测对象的情况下，如何判定这个被测对象是否稳定呢？一般需要作出多次、较长时间的测量比较，才能作出相对肯定的判断。当没有或来不及作这种多次测量比较时，便只能凭经验选用被认为是质量好、信誉高的计量产品作“稳定的被测对象”了。这时其实只能假定它是稳定的，显然这种情况下得出的计量标准稳定性考核结果并不一定可靠。因此，在这种情况下建议选取多个（组）被测对象同时进行考核，经多次观测比较后再选定某一个（组）作为专用的稳定性考核被测对象。
　　因为计量标准装置总是有一定测量范围的，不大可能对所有测量范围内的每一测量点都进行稳定性考核，一般只选择有代表性的测量点即可，比如最大与最小测量值以及被怀疑稳定性较差的测量点附近。对进行多参数测量的计量装置，必须对每一测量参数分别进行稳定性考核。
　　3稳定性考核的评判及处置
　　对计量标准稳定性的一般评判尺度是：历次考核的测量结果的变化应小于该计量标准的测量扩展不确定度（k=2）。但这只是一个很粗略的说法，因为在考核时所选用的“被测对象”本身的稳定性及其他计量性能都是相对的。被测对象不同，对同一台计量标准装置考核所得的稳定性数值也不同，有时可能差别很大。
　　如果选用高一等级的标准器作为被测对象，此时除了该被测对象本身稳定性好，不致影响被考核标准稳定性外，一般认为高等级的标准器比普通被测对象的示值重复性也要好得多，而用作评判的“该计量标准的扩展不确定度”，如果是指《计量标准技术报告》中通过分析评定测量一般被检测对象时所得出的扩展不确定度，那么在
　　正常情况下，所得出的稳定性变化数值就有可能大大小于扩展不确定度。当测量不确定度评定中的因测量重复性引入的不确定度分量对合成不确定度的贡献越大时，这个差值便愈显著。这种情况下更可靠的评判应该是：以该选定的被测对象为测量对象，对该计量标准重新进行测量不确定度评定，以此新评定出的扩展不确定度作为稳定
　　性评判依据。
　　对计量标准器稳定性的评判除相关计量检定规程或出厂技术指标已有特别规定外，一般采用的是：示值变化应小于最大允许误差的绝对值。可是这里的“示值变化”如果理解为历次受检所得的实际值的最大最小值之差，则该评判标尺未免太严苛；如果理解为相邻两次受检实际值之差，则又太过宽松。考核计量标准器稳定性的目的
　　是为了考查该标准器在使用中是否能保证合格可靠，是否始终处于有效控制状态，因此，对标准器稳定性的评判更为合理的表述应该是：第一，历次受检的实际误差必须落在该标准器允许误差区间内；第二，当该标准器实际值呈连续单向变化时，必须严密注意可能的超差倾向，即应保证其平均变化速率乘以下次受检时间间隔后，不致造成示值超差。
　　对于稳定性考核不合格的计量标准装置，应仔细分析原因：如果是因为被测对象的不稳定造成的，应更换被测对象重新考核；如果是装置本身不稳定，应更换相关造成影响的部件；还应考虑对该装置的测量不确定度重新进行分析评定。
　　4稳定性与测量不确定度的关系
　　如果装置的稳定性已知，可以将该已知的稳定性作为不确定度的一项分量纳入评定程序。但多数情况下，是通过分析构成装置的各计量标准器及其他有影响的辅助设备的稳定性来引入不确定度分量的。
　　凡是按名义值使用的计量标准器（通常按级别使用的计量器具属此类），由于在进行测量不确定度评定时一般都会先考虑到由该标准器本身准确度（体现为最大允许误差）引入的不确定度分量，而只要其稳定性是合格的，其实际示值误差就应落在允许范围内，因此不必要再考虑稳定性引入的不确定度分量，否则反而会造成重复。
　　凡是按检定（校准）实际值（或称标定值）使用的计量标准器（通常按等别使用的多属此类），在评定测量不确定度时，除了应将该标准器受检校时的测量不确定度作为该标准器引入的不确定度分量之一外，还必须将该标准器的稳定性引入的不确定度作为另一重要分量，否则这个测量不确定度的评定就必然是不完整的。不少将稳定性引入的不确定度分量遗漏不计的测量不确定度评定资料，其中包括一些正规出版刊物发表的文章，这是明显的错误。比如评定用二等标准金属量器检定燃油加油机的测量不确定度时，如果仅考虑二等标准金属器的检定误差为±0.025%，则标准器引入的不确定度分量是很小的，甚至可以忽略不计。但这样的测量不确定度评定结果，只有在该二等标准金属量器刚受检时才有一定的可信度。实际上许多二等标准金属量器的相邻检定标定值之差往往可能接近甚至大于0.1%，也就是说，由标准器稳定性引入的不确定度分量在这里已远大于由标准器检定准确度引入的不确定度分量，乃至已成为其合成标准不确定度的主要影响量。
　　5结束语
　　计量标准稳定性考核是衡量、考核新建和已建计量标准量值传递准确可靠的一种重要手段。计量标准稳定性考核的关键在于选择稳定的核查标准，另外，计量标准稳定性考核的判定方法也与核查标准和具体考核方法有关，所以我们应合理选择核查标准和考核方法，以保证计量标准稳定性考核的正确实施。

《试论计量标准的稳定性考核》

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