国防专用测试设备校准规范编制
一、前言
在JJF (军工) 2-2012中规范的“前言”不是必备章节, 但对专业用测试设备而言, 考虑其贴近于型号、产品及测试的特殊性, 此部分内容还是很重要的, 该部分说明了编制校准规范的目的与要求, 在叙述中应涵盖有以下内容:
通用部分:与JJF (军工) 2-2012要求相同, 包含了规范编制所依据的规则、参考或部分引用其他文件的说明、替代规范的编号与名称、改版后与前一版本的主要变化、主要起草人等。
设备情况说明:为编制所参考的专用测试设备技术资料, 主要内容包含:研制背景、协作单位、技术论证情况、测试软件设计与验证情况、被校对象定性分析和定量要求等信息。
应用情况说明:需要说明专用测试设备应用环境、在总体、系统、部件与器件测试中的关键重要程度及其他应予说明的情况。
前言是对专用测试设备实施计量管理, 保证校准规范编写质量的重要信息来源。
二、范围
目前, 随着军工产品的技战术指标不断提高, 专用测试设备在测试过程所占比重越来越大, 不同类型产品有不同的专用测试设备, 对应校准参量也是不同的, 之间很少能互通互换。对于同一类型产品, 往往存在校准参量的计量特性相近, 通过对测试程序的修改或使用 (更换) 辅助设备, 可以实现同一类产品中的共用。而对同一型号产品而言, 在科研、生产及服务的不同阶段, 从器件、部件、分机、整机到整个产品的系统测试, 专用测试设备的校准参量可能存在覆盖和重复。有时, 专用测试设备可通过程序设定, 进而实现在产品不同工序中使用。
因此, 在校准规范的“范围”表述中, 要明确界定被校对象及其所涉及的工作, 以便校准人员执行, 如有必要可指出规范不适用的界限。
三、引用文件
规范的“引用文件”在结构上属于可选要素, 应列出所编制规范中引用的其他文件及清单, 这些文件是规范应用所不可缺少的部分。引用文件的使用规则可参考GB/T20000.3《标准化工作指南第3部分引用文件》。
引用文件可以简化规范的编写工作, 减少不必要的重复, 保证文件间的协调性, 是一种科学简便的编写方法。正确使用引用文件对规范的执行有重要意义。
按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》规定, 引用文件清单中不应包括:含有专利或限制竞争的专用设计方案;不能公开获得的文件;法律、行政法规、规章和其他政策文件;资料性引用文件和标准编制过程中参考过的文件。如确实需要说明, 以上文件可列入附件说明中。列出非标准类文件的方法可参照GB/T7714《文后参考文献著录规则》。
编制此部分内容应注意, 凡是引用了被引用文件中具体的章或条、附录、图或表的编号, 均应注明日期;对于资料性引用, 只要引用完整的文件 (包括标准的某个部分) , 或者不提及被引用文件中的具体章或条、附录、图或表的编号, 并可接受文件将来的所有变化时, 可不标注日期。
专用测试设备校准规范作为技术文件需受控管理, 计量部门应建立技术文件跟踪核查渠道, 检查标准的更新情况, 对编制的校准技术文件, 定期审查所引用文件的有效性, 分析新旧版本之间的变化, 核查对规范应用的影响。当规范内容不适宜或不满足使用要求时应及时修订, 避免出现相互矛盾, 防止误用无效或作废技术标准。
四、术语和定义
JJF (军工) 2-2012中规定术语和定义为可选要素。专用测试设备因其专用性的特点, 为避免概念和含义不明确给交流带来困难, 可通过制定术语标准加以解决。术语应按照概念层次进行分类编排, 在对某些概念建立术语前, 应查找其他标准中是否已经有相干术语和定义。
如果术语在其他标准中建立了, 应直接引用不必重复定义;若没有建立, 使用了属于标准范围之外的术语, 必须说明其含义, 确有必要重复某些已标准化的定义, 则应注明该定义出自的标准, 对于不得不改写的标准化定义则应加注说明。
编制应注意定义既不应包含要求, 也不应写成要求的形式, 具体可参照GBT20001.1《标准编写规则第1部分:术语》要求进行。
术语在使用不同引导语所表述的含义不同, 可灵活使用。如:
“下列术语和定义适用于本规范”表示:仅仅标准中界定的术语和定义适用;
“……界定的术语和定义适用于本规范”表示:仅仅其他文件界定的术语和定义适用;
“……界定的及以下术语和定义适用于本规范”表示:其他文件界定的术语和定义适用。此表述常见在分部标准中, 即一项分布的标准中, 第1部分所界定的术语和定义是用于几个或所有部分。
五、概述
“概述”在校准规则中为必备章节, 是对被校对象的简要描述。JJF (军工) 2-2012要求“该部分主要简述被校对象的原理、构造、分类和用途 (包括必要的结构示意图) , 如被校对象的测量原理和结构比较简单, 可作整体描述, 不再进一步细分条目”。
由于专用测试设备大多既是操作系统又是控制系统, 不像通用计量器具管理规范、系统、有章可循, 因此在描述中应就专用测试设备的技术特点、硬件配置、接口类型、校准信号引入、软件信息、观测方式及注意事项等加以说明。
当使用图表叙述时, 应采用计算机制图, 注意避免使用照片, 图的字号和字体应遵循国家相关标准要求。
若专用测试设备是多个被测参量分别校准, 测试结果为计算、推理或推导得出, 概述中应说明与测试结果相关的推导过程, 以便验证, 比部分内容较多时也可在附录中详细描述。
六、计量特性
“计量特性”是测量设备的主要特性或预期的计量要求, 为必备章节。被校对象会包含多个计量特性, 计量特性可作为校准项目。在选择上需注意, 专用测试设备校准规范中的计量特性必须覆盖被校对象的使用要求。
通用计量器具和专用测试设备的计量特性表征, 会因其采用的定义表述不同而不同, 一定要了解术语和定义的准确含义及表达方式, 避免歧义对校准结果造成偏差。
七、校准条件
“校准条件”是专用测试设备进行校准或比对的使用条件, 只有在此条件下才能真正反映测试设备的计量性能, 保证测试结果的可比性。校准条件关系到校准结果的准确可靠, 是十分重要的章节。
1. 环境条件
不同的测量仪器有着不同的环境要求, 同一类仪器也会因准确度等级不同而存在差异。校准规范的编制人员应结合校准方法、测量标准、被校对象原理、结构、使用条件等方面予以综合考虑, 保证对造成校准结果无效或对校准质量产生影响的环境因素无遗漏。对于必须进行现场校准的专用测试设备, 环境条件确定上应特别注意相关限制要求。在规范中, 环境条件的表述顺序无特殊要求, 习惯上由简及难。
专用测试设备在其制造、使用和校准过程中也会对周围环境产生影响, 如废物、振动、噪声、电网电压波动等。为了提升编制人员的环境意识, 避免工作过程负面的环境影响和设备间的相互干扰, 在标准的制定过程中, 可参考GB/T20000.5《标准化工作指南第5部分产品标准化中涉及环境的内容》对有关环境因素进行分析, 并加以控制。
计量部门对测量有影响的环境条件应进行监控和记录, 当需依据环境条件对测量结果进行修正时, 应完整记录其过程。
2. 校准用设备
校准设备对校准结果和质量十分重要, 选择上要高度重视。校准设备包含测量仪器、测量标准、辅助设备以及必要的校准软件。GB/T19022-2003《测量管理体系测量过程与测量设备的要求》说明“测量设备的计量要求可以从产品的规定要求或被校准、验证和确认设备的规定要求中导出”, 因此, 校准设备应比被校对象具有更高的准确度。
目前, 校准设备的选择上有关标准、规范中还存在差异, 如JJF1094-2002《测量仪器特性评定》规定“评定示值误差的不确定度U95与被评定测量仪器的最大允许误差绝对值MPEV之比应小于或等于1∶3, 对于型式评价和仲裁鉴定, 必要时两者之比应小于或等于1∶5”, 而GJB5109-2004《装备计量保障通用要求检测和校准》、GJB2739A-2009《装备计量保障中量值的溯源与传递》规定了“所用测量标准的测量不确定度 (或误差) 与被检定对象的测量不确定度 (或误差) 之比一般应小于或等于1∶4, 如果达不到此要求, 应分析测量要求并给出合理解决方案;当检测设备仅用于提供输入激励时, 测量不确定度比的最小值为1∶1;当被校设备计量特性使用‘最小’、‘最大’、‘不大于’、‘不小于’、‘大于’、‘小于’等定性描述时, 无法计算不确定度之比, 可给出校准设备的最大允许误差或测量不确定度”。
而在校准过程中为了便于被测信号的提取, 往往配合使用辅助设备或工装夹具, 因此, 选择上应考虑整个测量系统的不确定度。在军事计量的保障中, 校准设备的选择需符合国军标的要求。
八、校准项目和校准方法
由于专用测试设备没有统一的校准规范, 不具备通用量具的量值传递或溯源体系。因此, 校准项目和方法选择, 决定了专用测试设备校准的质量。
1. 校准项目
校准项目应覆盖被校设备的计量特性, 不可遗漏。规范中应首先考虑涉及健康和安全的要求, 再确定专用测试设备不同状态 (首次、周期、维修和共用) 的校准项目。校准项目可分为:计量性能要求 (如:准确度、影响量、稳定性等) 和通用技术要求 (如:外观结构、操作适应性、标志和说明等) 。
在描述校准项目时要注意, 校准项目应是可以被证实的, 尽量使用定量明确的数值描述, 不要使用如“足够坚固”、“适当强度”等含义模糊的词组表示。
2. 校准方法
校准方法即测量方法, 是对被校对象进行校准时所规定的操作方法、步骤和数据处理的描述。规范应对校准过程中的设备选择、准备、连接设置及注意事项等叙述清晰准确, 必要时应规定校准结果影响量的检查项目和方法, 提供校准原理示意图、计算或推导中所用常数和系数等。
校准方法应使被校量值溯源到国防最高计量标准或国家计量基准、标准。当无法溯源时, 经主管领导同意, 可通过以下途径确定量值的一致性。
(1) 同类设备进行比对或能力测试; (2) 采用适当的标准物质 (或标准工艺件) ; (3) 采用经协商并在文件中明确规定的协议测量标准; (4) 用比例测量方法; (5) 统计方法; (6) 其他公认的方法。
《专用测试设备管理办法》第十六条说明“对有综合参数的专用测试设备, 应根据使用要求进行综合校准。当综合校准有困难时, 可对单个参数分别校准”。因此, 校准方法应优先选择整体、现场和综合参数测量, 这样可使校准条件和使用条件相一致, 减少了环境因素对校准结果的影响, 真实反映设备系统的工作状态和总体性能, 便于发现现场中对测量结果产生影响的不利因素, 避免易损和精密器件因拆卸、运输、安装等环节的损坏和失准。反之采用对拆卸后单体 (台) 仪器在实验室借助计量标准器具进行校准, 虽然准确度较高, 但存在影响正常使用、耗时费力、易损坏设备的情况。同时计量人员也不能对系统工作性能作出综合评价。
九、校准结果的处理
在企业的计量管理中, 对于内部的校准活动可以不出具校准证书, 以原始记录作为校准活动的依据。原始记录是阐明所取得结果或提供所完成的活动的证据文件, 必须包含足够的信息, 以保证校准过程在尽可能接近的条件下复现, 校准活动原则上不给出合格与否的结论, 如果有确切的要求, 可以注明符合或不符合规范的哪些条款。作出符合性声明时, 应考虑测量不确定度。
对于需以证书形式报告结果, 在与客户有书面协议的情况下根据需求可以简化, 证书内容应仅与量和功能性检测结果有关, 而原始记录不允许简化。
一般情况下, 当测量所得到的数据需要修约时, 实验室应参照GB/T8170《数值修约规则与极限数值的表示和判定》的规则进行。
如果在校准过程中对被校设备进行了调整或修理 (无论由谁进行了调整或修理) , 调整或修理后应重新校准, 并在校准证书或原始记录中保留调整或修理前后的校准结果。
十、复校时间间隔
复校时间间隔通常意指计量器具两次相继校准之间的最大间隔。在JJF (军工) 2-2012中对是否明确复校时间没有严格的规定, 但强调了如给出时间间隔, 应是被证实并有科学的依据。
复校间隔实际上是对于使用中失准的风险和在此前提下维持最少的成本的折中平衡。间隔的确认应当根据实际情况, 具体问题具体分析, 要考虑到与测量结果有关的因素, 分析有关数据 (统计过程控制) 以保证复校时间间隔的合理性和科学性。
复校时间间隔不是一成不变的, 要根据实际情况进行调整, 确定间隔时通常考虑的因素有: (1) 被校对象的技术指标; (2) 被校对象的使用条件; (3) 影响量的修正 (如:温度系数) ; (4) 被校对象的使用、维修情况; (5) 被校对象在实际应用中的重要程度及风险评估; (6) 被校对象的变化情况 (统计分析校准数据得到) 。
常见的复校时间间隔调整方法有:自动调整或阶段式调整、控制图法 (GB/T4091-2001《常规控制图法》) 、倒计时法、核查标准法、加权平均法和JJF1139-2005《计量器具检定周期确定原则和方法》等。一般情况下, 确定校准周期的原则和方法可参照ILAC G24:2007《测量仪器校准周期的确定指南》或JJF1139-2005的规定执行。
