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测量溯源性

一、测量溯源性

CNAS-CL01:2006《检测和校准实验室能力认可准则》之5.6.2.1.1关于测量溯源性 (mea鄄surement traceability) 作出了解释:校准实验室通过不间断的校准链或比较链与相应测量的SI单位基准相连接, 以建立测量标准和测量仪器对SI的溯源性。国家计量技术规范JJF1001-2011《通用计量术语及定义》之4.14将计量溯源性 (metrological traceability) 定义为“通过文件规定的不间断的校准链, 将测量结果与参照对象联系起来的特性, 校准链中的每项校准均会引入测量不确定度”。定义中的参照对象可以是实际实现的测量单位的定义, 或包括无序量测量单位的测量程序或测量标准。对大多数实验室而言, 参考对象就是计量标准。计量溯源性要求建立校准等级序列。显然, 不同测量仪器在校准等级序列中的地位是不同的。

国际实验室认可合作组织 (ILAC) 认为确认计量溯源性的要素是向国际测量标准或国家测量标准的不间断的溯源链、文件规定的测量不确定度、文件规定的测量程序、认可的技术能力、向SI的计量溯源性以及校准间隔。

若测量结果是多个输入量的函数, 每个输入量都应计量溯源。为此, CNAS-CL01:2006之5.6.1规定“用于检测和/或校准的对检测、校准和抽样结果的准确性或有效性有显著影响的所有设备, 包括辅助测量设备 (例如用于测量环境条件的设备) , 在投入使用前应进行校准。实验室应制定设备校准的计划和程序。”即, 对检测/校准结果产生直接影响的测量设备 (例如用于直接得到或计算得出结果) 和有重要影响的测量设备 (例如高稳电源) , 应进行严格的校准。

由于检测的多样性与差异, 考虑到需要与可能、经济与合理, 实事求是地按照每个检测项目测量不确定度分析结果, 依据设备校准分量对扩展不确定度贡献的大小, 来衡量其设备校准溯源要求是合理的。对测量准确度要求高的检测项目, 设备校准占据着扩展不确定度主要分量时, 设备应严格遵循校准要求;若设备校准所带来的贡献对检测结果的扩展不确定度没有显著影响时, 则实验室只要保证所用设备能够提供所需的测量不确定度。对经证实其校准带来的贡献对检测结果的扩展不确定没有显著影响的设备, 实验室应保留检测结果测量不确定度报告作为证明材料。如果此项目检测结果非常重要, 则最好能提供实验室间比对结果。

二、溯源的实施

1. 溯源形式

在我国, 测量仪器的检定和校准是实现量值溯源的两种形式, 在多数情况下按照相同的测量程序进行。根据CNAS-CL06《测量结果的溯源性要求》之4.3, 我国计量法律法规规定属于强制检定管理的计量器具, 其溯源路径为检定, 其他宜选择校准。

2. 校准间隔

校准间隔取决于测量风险和经济因素, 即测量仪器在使用中超出最大允许误差的风险尽量小, 而校准费用尽量少, 换言之, 使风险和费用两者的平衡达到最佳化。实验室可按照GB/T24352-2009《风险管理原则和实施指南》, 根据每台设备的风险发生度、风险影响度和风险检出度计算得出风险指数, 逐台确定校准间隔。

风险发生度应考虑的因素有:相关计量检定规程对检定周期的规定, 在进行型式批准时有关部门的要求或建议, 制造厂商的要求或建议, 使用的频繁程度, 维护和使用, 磨损和漂移量的趋势, 环境的严酷度及其影响 (例如, 腐蚀、灰尘、振动、频繁运输和粗暴操作) , 追求的测量准确度, 期间核查和功能检查的有效性和可靠性。

为便于确定校准间隔, 实验室可绘制测量仪器随时间变化的曲线图。校准间隔应根据历次校准数据进行适当调整 (延长或缩短) 。由于实验室同规格型号的测量仪器有限, 统计分析较困难, 因此目前广泛采用固定的校准间隔。例如, 校准证书给出下次校准时间建议的, 遵其建议;证书未给出建议但测量仪器有检定规程的, 按检定规程确定;无检定规程的, 则参照同类仪器。这种方法操作方便, 但当怀疑存在异常时, 应及时调整。

3. 溯源服务机构

CNAS-CL06之4.3列出了CNAS承认计量溯源性的5类机构及其溯源服务。实验室可通过严密的测量不确定度分析, 按照满足“校准或比较链”的要求选择校准机构, 可以是国家标准和国际基准。如果溯源到国外校准机构, 宜选择签署国际计量委员会 (CIPM) 《国家计量基 (标) 准和NMI签发的校准与测量证书互认协议》 (CIPM-MRA) 的国家计量机构在互认范围内提供的校准服务, 或由签署国际实验室认可合作组织互认协议 (ILAC MRA) 的认可机构所认可的校准实验室, 在其认可范围内提供的校准服务。除强制检定管理的计量器具向法定计量检定机构申请强制检定以外, 通常优先选择获得CNAS认可的校准实验室。溯源能力不仅要看溯源项目是否获得实验室认可或计量授权, 还要看其测量不确定度是否满足被校测量设备的计量特性要求, 测量范围是否覆盖需溯源的测量点。当变更检定/校准机构时, 应对其进行评审, 并考虑不同溯源机构的差异对设备稳定性考核的影响。

4. 内部校准

内部校准是实验室或其所在组织使用自有的设施和测量标准, 为实现获认可的检测活动相关的测量设备的溯源而实施的校准。内部校准的结果仅用于内部需要。内部校准有别于自校准 (self-Calibration) 。后者一般是利用测量设备自带的校准程序或功能 (比如智能仪器的开机自校准程序) 或设备厂商提供的没有溯源证书的标准样品进行的校准活动, 通常情况下, 自校准不是有效的量值溯源活动, 但特殊领域另有规定除外。

根据CNAS-CL31:2011《内部校准要求》, 内部校准应满足如下要求:

(1) 实施内部校准的人员, 应经过相关计量知识、校准技能等必要的培训、考核合格并持证或经授权。

(2) 实验室实施内部校准的校准环境、设施应满足校准方法的要求。

(3) 实施内部校准应按照校准方法要求配置和使用参考标准和/或标准物质 (计量标准) 以及辅助设备, 其量值溯源应满足CNAS-CL01:2006之5.6“测量溯源性”和CNAS-CL06的要求。参考标准的测量不确定度 (或准确度等级、最大允许误差) 应满足校准方法 (如检定规程或校准规范) 、国家溯源等级图 (国家检定系统表) 等的要求;当没有相关规定时, 其与被校设备的测量不确定度 (或最大允许误差) 之比应小于或等于1/3;当某些专业无法满足测量标准与被校设备测量不确定度 (或最大允许误差) 之比小于或等于1/3时, 实验室应能提供相关技术证明材料 (如相关文献) 以证明其测量标准适用于被校设备的校准。

(4) 实施内部校准应优先采用标准方法, 当没有标准方法时, 可以使用自编方法、测量设备制造商推荐的方法等非标方法。使用外部非标方法时应转化为实验室文件。非标方法使用前应经过确认。

(5) 内部校准活动应满足CNAS对校准领域测量不确定度的要求。

(6) 内部校准的校准证书可以简化, 或不出具校准证书, 但校准记录的内容应符合校准方法和认可准则的要求。

(7) 实验室的质量控制程序、质量监督计划应覆盖内部校准活动。

(8) 相关法规规定属于强制检定管理的计量器具, 应按规定检定。

5. 溯源计划

在制定溯源计划时, 首先应根据设备对测量结果的影响程度确定需要校准或检定的设备。对于强制检定管理的测量设备, 应列入检定计划;当无法溯源到国家计量基准时, 可采用实验室间比对或参加能力验证;其他测量设备应制定校准计划。

(1) 设备检定计划:包括强制检定计量器具的名称与型号编号、检定机构、检定周期、最近检定日期、计划检定日期等。

(2) 设备校准计划:包括校准设备的名称与型号编号、校准机构、校准参数、校准点、校准间隔、最近校准日期、计划校准日期等。必要时还包括测量不确定度的要求。由于仪器可能有多种测量功能, 若校准参数和校准点不能满足预期使用要求将影响设备的使用, 因此在校准计划中应明确。

(3) 设备比对计划:包括比对设备的名称与型号编号、比对实验室、比对参数、比对测量点、上次比对时间、计划比对时间, 比对报告预计出具时间。

计划还应包括设备使用人、计划制定人、制定日期、批准人及批准日期等。设备使用人应提供必要信息, 以便管理部门合理编制溯源计划。

6. 溯源服务合同

检定证书通常只报告仪器准确度等级 (有的仪器根据检定规程只判定合格与否, 没有准确度等级) , 不给出测量不确定度, 此时应索取或评估测量结果的不确定度。选择校准作为溯源途径时, 合同中应明确校准参数和校准点, 若希望校准实验室对被校设备作出评定, 应提供判定准则, 也可要求校准实验室根据检定规程或验收准则进行评定。不能溯源至国家计量基 (标) 准或国际单位制 (SI) 单位的测量标准, 校准实验室应预先说明溯源性和溯源方式, 并在校准证书中注明。

三、溯源结果的检查

在得到检定/校准结果后, 仪器的使用者要核对证书信息与溯源服务合同的符合性, 对测量结果是否满足预期用途作出评定。若确认测量仪器已不能满足工作要求, 还应核查这些缺陷或偏离对先前的检测和 (或) 校准的影响。

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