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嘉峪檢測網(wǎng) 2018-07-05 09:37
重復性條件與復現(xiàn)性條件的理解與實現(xiàn)
眾所周知,測量不確定度的A類評估是在重復性條件或復現(xiàn)性條件下得出的n個觀測結(jié)果的基礎(chǔ)上,由貝塞爾公式計算得到的實驗標準差來表示。因此,實驗室在持續(xù)有效的運行過程中,應(yīng)隨時關(guān)注重復性條件或復現(xiàn)性條件的現(xiàn)狀。正確理解并有效控制重復性條件或復現(xiàn)性條件中的各項要素,是滿足重復性條件或復現(xiàn)性條件的重要前提。這對于改進及完善測量條件,獲得符合不確定度A類評估要求的測量數(shù)據(jù),提高實驗室測量水平都具有重要意義。
JJF1001-2011測量重復性的定義是“在一組重復性測量條件下的測量精密度”,亦即在相同測量條件下,對同一或相類似被測量在短時間內(nèi)進行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性。重復性條件包括:相同測量程序、相同操作者、相同操作條件和相同地點,并在短時間內(nèi)對同一或相類似被測對象重復測量。從上述重復性條件中的諸多要素中除了時間不能重復外,其他都是“相同……”。這些“相同……”要素是值得探討的,世界沒有相同的東西,其中包括重復性條件中的諸多要素。在測量實踐中,只能在盡可能相同的條件下進行測量。例如:“相同操作者”當然理解為同一個人,但同一個人在相同的環(huán)境條件下,不同的時間內(nèi)并不能具有相同的生理狀態(tài)或心理狀態(tài),就是說他或她在不同的時間段內(nèi)的觀察與處理能力是有差異的。因此,“相同操作者”的含義應(yīng)理解為在測量過程中具有穩(wěn)定的生理及心理狀態(tài),能熟練操作并具有持續(xù)穩(wěn)定觀測能力的同一個操作者。對于特別精細與重大的測量項目,若當天的操作者情緒不好或飲酒過度,就有可能對觀測結(jié)果帶來難以預料的不利影響。同時,在重復性測量過程中,“相同操作者”的另一層含義是操作者必須具有獨立完成測量工作的能力。另外,操作者在觀測讀取如指針式儀表的測量數(shù)據(jù)時,裸眼與帶眼鏡及觀測者與儀表的相對位置移動等都會引起讀數(shù)的變化。因此,重復性條件要求操作者在進行連續(xù)多次測量過程中,操作者應(yīng)盡量保持正常的工作狀況,才能符合“相同操作者”中“相同”的要求,才能滿足不確定度A類評定具有的統(tǒng)計學的嚴格性這一特點。這也從另一方面要求操作者對將要進行的重復性條件下的測量工作要熟悉、要專業(yè)、要專心,測量工作開始前要做好充分的準備,才可能“在短時間內(nèi)進行連續(xù)多次測量”,也才具有“相同操作者”這一特性。至于“相同地點”,也可以有多種理解,對于大型的具有固定場所的測量設(shè)備如水流量標準裝置,相同的地點指的是裝置所處的固定場所。對于小型計量器具的測量,如一些小型的電子儀器儀表、克組砝碼及壓力表等的測量,相同的地點一般指的是實驗臺,在測量實施過程中標準器具如天平在實驗臺上一般是不可以移動的。否則,計量標準器具及被測對象的工作狀態(tài)都可能發(fā)生變化,測量就會偏離“相同地點”的重復性條件。總之,對于重復性測量條件包含的各要素,時間越長變化的可能性就越大,這就要求檢測人員熟悉操作規(guī)程,熟練掌握操作技能,并有控制及穩(wěn)定環(huán)境條件的相應(yīng)措施,使各種影響量基本保持不變,并能在短時間內(nèi)完成重復性測量,使得測量數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計規(guī)律的隨機狀態(tài)。如果能夠做到相同的測量條件,測量過程中能使各種影響量完全保持不變,那么,在測量結(jié)果的不確定度評定時,各種不確定度分量對應(yīng)的眾多影響因素將會大大減弱,這對于忽略一些影響因素,簡化評定數(shù)學模型與評定過程,降低標準不確定度值,提高測量結(jié)果的置信度,最后達到降低擴展不確定度值,獲得高水平的測量結(jié)果都具有重要意義。例如:用容量比較法檢定相同材質(zhì)工作量器的容量時,不確定度評定的數(shù)學模型引用JJG259-2005公式(6),被檢金屬量器刻度h1的20℃容積值為
[V20]1=VB[1+β1(t1-20)+β2(20-t2)+βw(t2-t1)]
式中,VB為標準金屬量器20℃時的容積值,L;
β1為標準金屬量器體脹系數(shù),1/℃;
β2為被檢金屬量器體脹系數(shù),1/℃;
βw為檢定介質(zhì)在t1~t2范圍內(nèi)的平均體脹系數(shù),1/℃。
若在測量過程中,環(huán)境溫度及水溫變化較大,則依據(jù)上述數(shù)學模型的不確定度評定是相當繁瑣的,這里不再贅述。如果將檢測用水在恒溫室20℃環(huán)境中放置時間足夠長,使水溫與環(huán)境溫度相同,即t1=t2=20℃并保持相同操作條件,此時在重復性測量條件下進行測量,則公式(6)可簡化為[V20]1=VB。從中可以看出在重復性測量條件下可以使繁瑣的不確定度評定工作變得非常簡單,測量結(jié)果的分散性降低,測量能力提高。如果在重復性測量條件下的測量結(jié)果仍然不能滿足使用要求,說明需要提高標準器具或被測對象的計量性能。某種意義上能夠確保相同的測量條件越多測量數(shù)據(jù)的一致性越好,也反映出實驗室對各種測量條件及影響量具有較強的控制能力。
JJF1001-2011測量復現(xiàn)性的定義是在“復現(xiàn)性測量條件下的測量精密度”,亦即在改變了的測量條件下,同一被測量或相類似的被測對象的測量結(jié)果之間的一致性。復現(xiàn)性條件指的是不同地點、不同操作者、不同測量系統(tǒng),對同一或相類似的被測對象重復測量的一組測量條件。不同的測量系統(tǒng)可采用不同的測量程序,在給出復現(xiàn)性時應(yīng)說明改變和未變的條件及實際改變到什么程度。從定義可知,它要求是在不同的測量條件下進行,因此,要在復現(xiàn)性測量條件下獲得測量結(jié)果,測量條件必須有改變,可以是其中一項或多項。如下廠現(xiàn)場檢定與校準工作,一般都在復現(xiàn)性條件下進行。實驗室現(xiàn)場評審時采用的人員比對測量,是考察實驗室在不同的時間間隔內(nèi)及不同觀測者等復現(xiàn)性條件改變了的測量結(jié)果。而盲樣比對則是全面考察實驗室測量條件改變后對測量結(jié)果的復現(xiàn)能力。目前,各實驗室都很重視測量結(jié)果的比對工作,這對于保證量值傳遞的統(tǒng)一和準確可靠,評定測量方法和測量結(jié)果,控制和改進測量質(zhì)量,綜合考察實驗室計量標準的準確性以及觀測者素質(zhì)等都要有重要意義??梢哉f復現(xiàn)性是測量工作從一種工況到另一種工況測量結(jié)果的比較,反映出實驗室給出測量結(jié)果接近相對真值的一種能力。
重復性條件和復現(xiàn)性條件主要區(qū)別在于測量條件的穩(wěn)定與變化。量值溯源時,一般上一級具有更好的穩(wěn)定測量條件的能力,“相同……”要素更加充分,可以滿足要求較高的重復性測量條件,使測量器具獲得更佳的測量能力。而量值在傳遞過程中,測量條件的改變是不可避免的,但這些改變都要在實驗室的可控范圍內(nèi),也顯示出各實驗室之間保持測量條件相對穩(wěn)定的能力,反映實驗室復現(xiàn)量值的能力與水平,優(yōu)良的復現(xiàn)性是量值傳遞準確可靠的重要保障。正確理解測量重復性條件和復現(xiàn)性條件,對于計量標準建標考核、量值溯源與傳遞、測量審核和實驗室間比對工作都有顯著的現(xiàn)實意義。

來源:實驗室ISO17025