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儀器校準規(guī)范的編制應該注意的細節(jié)
1.在范圍和概述中定義被儀器校準儀器根據(jù)儀器校準的定義:

“… …為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值,… …與對應的由標準所復現(xiàn)的量值之間關系的一組操作。”

在儀器校準規(guī)范的范圍部分,指明測量儀器或測量系統(tǒng)的儀器校準可以使用本規(guī)范,有時還要增加其他限制條件,例如測量范圍和特定功能的限制。

范圍中規(guī)定的測量儀器或測量系統(tǒng)不是指一個特定型號的測量儀器或系統(tǒng),應該針對同一類儀器或系統(tǒng)。這種測量儀器或系統(tǒng)的具體特點和應用應該在概述中進行簡單描述,并可以通過典型儀器進行說明。說明時主要定義其儀器計量原理和特點,而不是儀器結構。

同一類測量儀器或系統(tǒng)指:測量原理相同,基本組成相同,被校參數(shù)相同,數(shù)據(jù)處理方法相同。其差別一般不是關鍵性的,例如游標卡尺與數(shù)顯卡尺,只是輸出方式不同;百分表和千分表,只是放大倍數(shù)和準確度不同。

2.定義被校參數(shù)和儀器校準方法

任何測量儀器的被校參數(shù),*關鍵的是示值的準確度。對于定值標準器,儀器校準結果是其示值;對于多值測量儀器,儀器校準結果是其示值誤差的變化范圍,或對*允許示值誤差的驗證。

由于使用環(huán)境中或測量儀器本身的一些因素可能對儀器示值產(chǎn)生影響,需要確定這些因素造成的儀器示值變化范圍———儀器的示值重復性。

由于示值的定義和測量儀器使用中復現(xiàn)值之間可能存在差異,例如量塊示值的定義為其中心長度,而使用時可能使用位置偏離量塊測量面的中心。因此儀器校準中還需要確定其他可能的影響量對示值的影響。

對于每個儀器計量特性,評價時使用的標準器、測量方法(如測量的點數(shù)和次序),可能造成儀器計量特性評定結果的差異。為了減小這個差異,必須明確規(guī)定測量方法和測量程序。

目的:統(tǒng)一儀器校準參數(shù)和含義,保證量值統(tǒng)一。

3.測量不確定度評估示例

儀器校準規(guī)范編制應該提供一個測量不確定度評估示例。通過該示例,為儀器校準規(guī)范的使用者提供不確定度來源的參考。

示例中應包含被校儀器計量特性的典型儀器計量要求,符合該儀器校準規(guī)范規(guī)定的標準儀器,測量過程和數(shù)據(jù)處理過程的簡單描述。

示例中應列出可能影響儀器校準結果不確定度的主要不確定度來源,包括:

測量環(huán)境;測量設備的參考標準器;測量設備;附件的選擇(被測件的裝夾除外);軟件和計算;測量人員;測量儀器的特性;測量儀器特性的定義;測量程序;物理常數(shù)和換算因子。

針對被校儀器計量特性的儀器計量要求,確定相應的測量條件和設備等條件,分析不確定度以確定這些規(guī)定可以滿足儀器校準過程的準確度要求。

4.試驗報告

試驗報告是驗證上述不確定度分析的試驗結果報告。試驗中采用了不確定度評估示例中使用的各種條件,試驗結果與標準結果比較,證明上述分析是正確的。

通過測量不確定度分析示例和試驗報告,可以提供一個典型的儀器校準過程控制范例,供儀器校準規(guī)范審定者進行分析,也可以供儀器校準規(guī)范使用者參考。儀器校準規(guī)范的使用者并不需要完全按照示例裝備實驗室,但可以參考示例對自己的實驗室儀器校準能力進行評估。

[標題]
如何利用灰色預測理論進行儀器校準周期的確定:
隨著時間的推移，測量儀器受各種外界環(huán)境因素和內部元器件的老化的影響，其性能指標會不斷地下降，測量結果也會不可靠，因此需要對測量儀器進行定期的儀器校準和儀器校正。目前，基本上所有的儀器在出廠時都會有校準說明和建議的校準周期。但由于儀器的使用環(huán)境和使用狀況的不同，僅僅按照出廠校準周期進行校準有時難以滿足測量精度的要求。因此，提出一種優(yōu)化測量儀器校準周期的方法非常必要。一般情況下的做法是，通過統(tǒng)計大量同類儀器的使用數(shù)據(jù)來確定某種儀器的校準時間間隔規(guī)律，但這種方法需要大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和長期繁重的統(tǒng)計工作，而且儀器的使用壽命一般長達幾年甚至十幾年，故實現(xiàn)起來有一定的困難。

世通儀器校準機構

    通過分析儀器性能指標參數(shù)的漂移規(guī)律，可建立測量儀器校準周期的隨機過程模型。隨機過程模型也是建立在對儀器大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析的基礎之上的，并假定儀器參數(shù)的漂移會服從某種形式的規(guī)律(如正態(tài)分布和馬爾可夫過程),而一般情況下統(tǒng)計規(guī)律和實際情況的偏差仍然比較大?；疑A測理論*少使用4個原始數(shù)據(jù)就能建立某個時期內符合規(guī)律的灰色預測模型，能解決歷史數(shù)據(jù)少、序列完整性差和可靠性低的問題;還能將無規(guī)律的原始數(shù)據(jù)組成規(guī)律較強的數(shù)列，運算簡便、精度較高、易于檢驗。

1.灰色預測理論在儀器校準周期中的應用

     選擇要校準儀器的某一指標(比如電壓源的電壓輸出值)進行定期觀測，得到一組儀器性能參數(shù)。我們選擇直流電壓源Agilent66103A的電壓輸出作為檢測數(shù)據(jù)，Agilent66103A的輸出電壓范圍為-25～+25V,為使電壓源的輸出盡可能接近其*輸出能力，設定電壓源輸出值為+24V,得到電壓源Agilent66103A的一組電壓輸出原始數(shù)據(jù)如表1所示。

  為了檢驗測量儀器是否工作正常，還應該根據(jù)測量應達到的精度設定儀器性能指標的δ值口設定方法應為δ=Vout?×(1±u),Vout為電壓輸出值;u為電壓源的輸出不確定度。這樣可以得到電壓的上下閾值。為了研究方便取δ為正，將實際輸出和理想輸出之差的*值作為輸出誤差△V=|Vx-Vout?|，其中Vx為實際輸出值，只要輸出誤差滿足△V+Vout≧δ,則認為儀器性能不符合測量的精度要求，應該進行校準。取輸出誤差值△V作為原始數(shù)據(jù)序列。為提高預測精度，首先對原始數(shù)列進行冪函數(shù)變換平滑處理，根據(jù)相應的公式算得出序列x經(jīng)一次累減生成和冪指平滑逆運算后可得預測數(shù)據(jù)。電壓源輸出誤差的預測值和實際測量值如表2所示。

  由表2可以看出，隨著時間的推移，電壓源輸出預測誤差也在不斷地增大。要減小預測誤差，另一個重要的方法就是對灰色預測模型進行等維新息處理改進，利用新數(shù)據(jù)代替舊數(shù)據(jù)以提高預測精度。將電壓源輸出預測曲線、實際測量曲線和等維新息改進后的預測曲線用曲線擬合描述，如圖1所示。

  由圖1的曲線擬合可以看出，經(jīng)等維新息處理后的數(shù)據(jù)的預測值具有較高的精度。利用預測殘差修正預測值，還可以進一步提高預測精度。根據(jù)前文所述的回歸分析方法建立殘差和預測值的一元非線性多項式回歸模型:

ε(X)=0.0011X3-0.0328X2+0.0801X-0.0137

經(jīng)殘差修正后的預測值更接近實際值。從表2的預測值和圖1的輸出誤差曲線的變化可以看出，電壓源的輸出誤差成逐步上升趨勢，并且變化的速率隨時間的推移而增大，這說明儀器經(jīng)一段時間的使用后性能衰減的速度會越來越快。根據(jù)儀器的特性和實際使用中的測量精度要求，取輸出閾值δ=24×(1+1.25%)=24.3V,由預測結果可得，電壓源的輸出電壓在t=13時刻將出閡值(24.305 587 84V)，即建議在此時應對儀器進行校準以保證測量精度。

    對測量儀器進行儀器校準是測量儀器在使用過程中的重要環(huán)節(jié)，由于儀器使用的狀況和環(huán)境不同，儀器校準時間間隔的確定是應該引起重視的重要問題，時間間隔過短會造成不必要的浪費，過長又會給測量精度帶來負而影響。引入經(jīng)修正的灰色預測模型理論用來預測測量儀器的校準時間間隔，比依靠其他以統(tǒng)計理論的方式來確定測量儀器的校準周期具有所需數(shù)據(jù)少、精度高的優(yōu)勢，可以為測量儀器的校準工作提供可靠的參考fs87269tt。