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电子计量仪器自动化的仪器校准的可行性探讨

低压电器企业测量仪器校准周期的研究

根据《强制性产品认证实施规则工厂质量能力要求》CNCA-00C-005第3.6.2中规定：对于内部校准的，工厂应规定仪器校准方法、验收准备和校准周期等。那么现实中很多生产型企业，尤其是低压电器制造企业中，很多采取自行配置标准器具，溯源到上级仪器计量机构，随即开展内部校准。并且有相当一部分企业对于仪器的校准周期可以自行确定。但是作为制造企业如何有效地确定和调整仪器校准周期，其中要注意哪些因素，以及判定缩短还是延长仪器校准周期的原则有哪些呢？

1对仪器校准周期的分析与研究

在对校准周期的确定与调整方法方面，企业的设备管理人员根据以下因素，来确定哪些仪器可以进行校准周期的确定与调整控制：(1)仪器的类型和种类；(2)仪器的大允许误差，以及仪器超出其大允许误差限或精度范围使用后的风险；(3)仪器使用的频次和环境条件；(4)仪器历次校准结果及校准证书所给出的测量不确定度；(5)仪器定期送检搬运、移动和运输；(6)仪器的损耗、示值误差和检验人员的操作熟练度；(7)仪器维修的历史情况；(8)仪器期间核查的频次和结果。

在校准周期调整时，企业的设备管理人员应对仪器的判定原则有以下三点：(1)若校准结果小于或等于大允许误差的80%时，则可延长仪器的仪器校准周期；(2)若仪器校准结果大于仪器的大允许误差，则应缩短仪器的校准周期；(3)若校准结果在仪器的大允许误差80%～之间，或校准的影响因素难以追溯，对仪器校准数据的符合条件无法判定时，则企业设备管理人员应考虑缩短校准周期，甚至采取增加期间核查的方法和频次。

根据计量行业的惯例方法，常见的调整测量仪器的校准周期方法有简单反应调整法、增量反应调整法、期间核查法等。低压成套电器的强制性产品认证要求，该类型生产企业在成品例行检验阶段应使用到的仪器有：耐压电压测试仪、接地导通电阻测试仪、综合测试台(交直流电压表、交流电流表)、游标卡尺等。这里着重研究低压成套电器生产企业对上述检验仪器的校准周期的控制方法。

反应调整法是基于风险意识，根据测量仪器次校准数据，经过某种固定的时间间隔(比如按照次校准证书或检定证书上给定的时间间隔)的后续校准数据来判断后续校准周期的调整方案。该方法的特点是结果直观，便于企业设备管理人员掌握和使用。对于低压成套电器生产企业在成品例行检验阶段应使用到的仪器有：耐压电压测试仪、接地导通电阻测试仪、综合测试台(交直流电压表、交流电流表)等，都有线性变换特征。采用简单反应调整法是一种简便实用的方法。

所谓简单反应调整法是反应调整法中一种简单的调整方法，计量行业又称为“自动调整法”或“阶梯调整法”。简单反应调整法使用的前提是仪器未进行过维修或更换。若校准结果小于或等于大允许误差的80%时，则通过增量系数a来延长校准周期；若校准结果大于大允许误差时，则通过减量系数b来缩短校准周期。计算公式如下：

T₁=T₀(1+a)或T₁=T₀(1-b)。

式中T1为调整后的校准周期；T0为调整前的校准周期。

企业设备管理员应适当选取增量系数a和减量系数b的值。通常情况下，企业可先设定a值和长期平均测量可靠性目标Rt值。增量系数a、减量系数b与仪器的测量可靠性目标Rt相关。这三者的关系如下：

b=1-(1+a)^-Rt/(1-Rt)。

企业设备管理员在选择增量系数a时应综合考虑。若增量系数a选择较大，则简单反应调整法会使仪器的校准周期在初始值以较快的速度接近“正确值”。相反，若增量系数a选择的较小，校准周期在初始值以较慢的速度接近“正确值”。如果校准周期已经接近正确值，较小的a值可使其稳定地保持在“正确值”附近。简单反应调整法虽然简便，但其缺点是企业无法确认校准周期在何时接近正确值。

对于低压成套设备制造企业使用的3级的耐电压测试仪，初始校准时间间隔I0为12个月，取a=0.1，Rt=90%，则b=0.58，三次测试结果见表1。

次仪器校准结果小于大允许误差的80%，I₁=I₀(1+a)=12×(1+0.1)≈13个月。

第二次仪器校准结果小于大允许误差的80%，I₁=I₀ (1+a)=13×(1+0.1)≈14个月。

第三次仪器校准结果小于大允许误差的80%，I₁=I₀ (1+a)=14×(1+0.1)≈15个月。

对于低压成套设备制造企业使用的10级的绝缘电阻表(兆欧表)，初始校准时间间隔I0=12个月，取a=0.2，Rt=90%，则b=0.8，三次测试结果见表2。

次仪器校准结果小于大允许误差的80%，I₁=I₀ (1+a)=12×(1+0.2)≈14个月。

第二次仪器校准结果小于大允许误差的80%，I₁=I₀ (1+a)=14×(1+0.2)≈16个月。

第三次仪器校准结果小于大允许误差的80%，I₁=I₀ (1+a)=16×(1+0.2)≈19个月。

同理，综合测试台(交直流电压表、交流电流表)也采取简单反应调整法进行控制和调整。对于游标卡尺类的量具，企业可以采购量块对游标卡尺进行期间核查法。

所谓期间核查法，就是定期使用核查标准(计量标准)对重要项目参数及经常使用的测量点进行核查。当核查结果小于仪器的大允许误差限，且仪器的重复性和稳定性较好时，则不需要将此仪器送至外部校准机构进行校准或检定；当核查结果大于或等于仪器的大允许范围误差限，且仪器的重复性和稳定性较差时，应及时将此仪器送至外部校准机构进行校准或检定，并采取有效的措施，防止该仪器继续使用。

对于低压成套设备制造企业使用的0～200mm的分度值为0.02mm游标卡尺，其大允许误差为±0.03mm。企业采购3级或5等量块，量值溯源后确定其量块的标称值。企业每月对游标卡尺进行期间核查，核查点为25.1mm，核查方法参考JJG30—2012《通用卡尺检定规程》中的示值误差检定方法。核查结果如表3所示。

判定原则：核查结果小于大允许误差，则核查结果满意。

为了期间核查结果的可靠性，还需定期确认游标卡尺的重复性和稳定性，满足游标卡尺的性能要求。

重复性是指在重复性测量条件下，用满足相应检定规程或校准方法的计量标准(器具)对被测仪器进行n次立重复测量，测得观测值yi(i=1，2，3，…，n)，其重复性s(yi)按下面公式进行计算。

判定原则：每次测量的重复性s(yi)应不能超过次测得的重复性s(yi)。

稳定性是指测量仪器保持其计量特性随时间的恒定能力。经过定期(如每个月)的测量yi：计算出相邻两次的变化量│yi-yi-1│，应小于测量仪器的大允许误差的三分之一。

2结语

低压成套设备制造企业在确定和调整耐压电压测试仪、接地导通电阻测试仪、综合测试台(交直流电压表、交流电流表)和游标卡尺等例行检验用仪器校准周期时，除了关注企业的校准成本外，更应关注仪器本身的仪器计量性能的分析结果，综合考虑延长仪器校准周期后给产品质量带来的风险和测量不确定度的影响，有效合理地对检测仪器校准周期的控制与调整。