评定不确定时一个极易被忽视的分量_新闻资讯_丹东意邦计量仪器仪表有限公司

评定不确定时一个极易被忽视的分量

在计量标准技术报告、校准和测量能力(CMC)、计量标准周期性溯源时，稳定性(长期稳定性和短期稳定性)是一个极其重要的参量，同时也是在不确定度评定过程中极易被忽视的一个分量。

查阅诸如JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》、计量技术规范及其附录中的不确定度评定示例、与不确定度评定的有关论文等大量文献资料，并且在1033、CNAS现场评审的经历总结后发现，鲜有人对稳定性所引入的不确定度分量予以考虑。相反地，在一些国际重要测量或量值比对中，稳定性引入的不确定度是必须考虑的分量之一，这种差异显然与不确定度评定原则“不重复不遗漏”相违背。

图1 2018年APMP在绝对压力量值比对的稳定性图

1 稳定性

1.1 稳定性定义

测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。亦可说测量仪器的计量特性随时间不变化的能力，亦或是抵抗时间变化的能力。

1.2 稳定性产生原因

测量仪器产生不稳定的因素有很多，主要原因是其元器件的老化、零部件的磨损以及使用频次、贮存条件、维护工作不仔细等引起的。

1.3 稳定性定量分析

稳定性可以进行定量的表征，主要是确定计量特性随时间变化的关系。通常可以用这两种方法：用计量特性的某个量发生规定的变化所需经过的时间；或用计量特性经过规定的时间所发生的变化量来进行定量表示，即：

y_s=y₂-y₁

式中：

y_s—稳定性；

y₂—规定时间段结束时(或本次周检)的实际值或变化量；

y₁—规定时间段开始时(或上次周检)的实际值或变化量。

2 被忽视的稳定性分量

实际上，如果使用这些计量标准进行量值传递时，稳定性引起的量值变化大多数只知其变化范围，而不知其具体变化量，故不能将其当作不确定度分量予以评定，因此极易被忽视。类似的案例很多，这里我们以砝码、量块为例展开讨论，且此二者在相应的计量检定规程中对稳定性亦有明确要求。

2.1 砝码稳定性引入的不确定度

JJG 99-2022砝码检定规程5.3.6对稳定性有如下要求：在规定的准确度范围内，任何一个质量标称值为m₀的单个砝码，其相邻两个检定周期的检定结果不得超过该砝码最大允许误差的1/3。

图2 F₁等级砝码稳定性考核

图3 F₁等级砝码稳定性考核图

如图2所示，在2023年溯源完成后，如果以相邻两个检定周期的检定结果之差作为该砝码的年稳定性，使用F₁等级200g的砝码开展检定或校准工作时，稳定性引入的不确定度分量为

u(m_s)=0.2mg/√3=0.12mg

如果按照稳定性的极限值(允差)来评定稳定性引入的不确定度分量，使用F₁等级200g(MPE:±1.0mg)的砝码开展检定或校准工作时，稳定性引入的最大的不确定度分量不超过

u(m_δ)=1/3×1.0mg/√3=0.19mg

2.2 量块稳定性引入的不确定度

JJG 146-2011量块检定规程7.3.11对稳定性有如下要求：在不超过4个检定周期，稳定性l_A应符合表13的规定。

图4 量块稳定性最大允许值

图5 3等量块稳定性考核

图6 3等量块稳定性考核图

如图5所示，在2023年溯源完成后，如果以相邻两个检定周期的检定结果之差作为该砝码的年稳定性，使用3等100mm的量块开展检定或校准工作时，稳定性引入的不确定度分量为

u(l_s)=0.01μm /√3=0.006μm

如果按照稳定性的极限值(允差)来评定稳定性引入的不确定度分量，使用3等100mm(MPE:±0.2μm)的量块开展检定或校准工作时，稳定性引入的最大的不确定度分量不超过

u(l_δ)=1/3×0.2μm /√3=0.04μm

2.3 忽视稳定性分量的后果

以上砝码和量块的案例可见，计量标准的稳定性越差(最差不超过其允差Δ_S)，其引入的不确定度分量越大([0，Δ_S/√3]区间之间)。按照经验统计，在某些实际评定场景中，稳定性引入的不确定度分量u与合成标准不确定度u_c之比最大超过2/3(u/u_c≥2/3)之多。如果在不确定度的评定过程中忽视这一分量，将对整个不确定度评定的严正性及量值传递的可靠性产生重要影响。

因此，在这里呼吁从事计量工作及修订计量技术规范的人员，稳定性引入的不确定度分量不应被忽视，它可以很小甚至为零，但是不能遗漏这一分量。

3 稳定性识别方法及建议
根据以上讨论分析，可采用以下方法对由稳定性引入的不确定度予以评定。

3.1 稳定性不易被识别

在无法给出特定时间段(溯源周期)内量值变化的计量标准，虽然可知其分布区间，但不知其特定时间段的变化量，可以使用其该时间段内的稳定性允差(最大允许误差Δ_S)作为分量，即：

u(y_δ)=Δ_S/√3

式中：

u(y_δ)—稳定性引入的标准不确定度；

Δ_S—稳定性允差限。

3.2 稳定性易被识别

如果稳定性引入的量值变化可以被识别(y_s=y₂-y₁)，则可将其作为稳定性引入的不确定度予以评定，即：

u(y_s)=|y₂-y₁|/√3

需要考虑稳定性影响情况，具体有下列几种方法：

(1)销售前的计量标准器，生产厂进行过长期的稳定性考察，给出了该标准随时间变化量值亦随之变化的有关信息(如量值、校准曲线等)：

(2)国内外标准、计量技术规范、说明书或是其他技术资料提供的信息；

(3)根据历年多次溯源证书的数据(如控制曲线图)进行分析；

(4)根据计量标准稳定性考核的数据趋势；

(5)实验室多次检定或校准后的量值(短期稳定性)变化估计；

(6)根据计量比对数据及数据趋势；

(7)由经验估计出稳定性。

3.3 可不考虑稳定性影响

(1)有效期内或一次性使用的有证标准物质；

(2)已掌握了稳定性变化的特点、规律、趋势以及适当的溯源周期、溯源频次；

(3)高一级计量标准(基准)量值传递时，已考虑到稳定性的影响；

(4)已专门对某一类型做过稳定性试验的计量标准。