重復(fù)性引入的不確定度的歸屬問題

   

扭矩扳手檢定儀在建標(biāo)或復(fù)核之時，須對常規(guī)的被檢定的扭矩扳手進(jìn)行重復(fù)測量，使用貝塞爾公式統(tǒng)計同一被測量的一組測得值，得到該計量標(biāo)準(zhǔn)的測量重復(fù)性，以此進(jìn)行計量標(biāo)準(zhǔn)測量能力的考核。若測量不確定度小，說明該計量標(biāo)準(zhǔn)的測量值分散性小，性能穩(wěn)定。

一個月之后，這把扭矩扳手需要校準(zhǔn)，于是使用同樣的計量標(biāo)準(zhǔn)再次進(jìn)行同樣的測量，同樣的計算方法，得到的卻是屬于扭矩扳手的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差，該平均值的實驗偏差是扭矩扳手測量不確定度的分量之一，考核的卻是扭矩扳手的測量能力。若測量不確定度大，表征該扭矩扳手的測量值比較分散，可信度不高。

這就出現(xiàn)測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的歸屬問題，出現(xiàn)測量不確定度的評定合理性的問題。想考核什么，這測量重復(fù)性引入的不確定度就歸于什么，這樣的考核方法不能將優(yōu)劣計量標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別開來，甚至?xí)霈F(xiàn)優(yōu)劣計量標(biāo)準(zhǔn)被混淆的情況。

JJF1003-2008《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》的制定源于JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》，其定義計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性如下：

“在相同測量條件下，重復(fù)測量同一被測量，計量標(biāo)準(zhǔn)提供相近示值的能力”。

對于重復(fù)性實驗方法，提示如下：

“在重復(fù)性條件下，用計量標(biāo)準(zhǔn)對常規(guī)的被檢定或被校準(zhǔn)對象進(jìn)行n次獨立重復(fù)測量……”

關(guān)于被測量對象的技術(shù)要求，《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》僅僅含糊地提出“必須選擇一穩(wěn)定的被測量對象來作為穩(wěn)定性測量的核查標(biāo)準(zhǔn)”，不設(shè)等級要求。常規(guī)的扭矩扳手的重復(fù)性與長期穩(wěn)定性較扭矩檢定儀差，實際上不適宜作為標(biāo)準(zhǔn)來考核計量標(biāo)準(zhǔn)。

重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度不能隨意歸屬于被測對象或是計量標(biāo)準(zhǔn)，只有當(dāng)前者的重復(fù)性趨向零時，它才屬于后者；后者的重復(fù)性趨向零時，它屬于前者。否則，無論全國比對還是省市級比對都是一場白忙乎。

扭矩測量技術(shù)呼喚使用更高等級的可作為標(biāo)準(zhǔn)的扭矩扳手來檢定和考核扭矩扳手的計量標(biāo)準(zhǔn)，也呼喚更高等級的扭矩扳手檢定儀出現(xiàn)，以便采取傳遞比較法來驗證考核結(jié)果。

續(xù)上文：

    按照現(xiàn)行的JJF1003-2008《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》的辦法來考核扭矩扳手檢定儀，出現(xiàn)一些問題，如隨著技術(shù)水平的提高，越來越多的作為標(biāo)準(zhǔn)的扭矩扳手檢定儀的準(zhǔn)確度等級遠(yuǎn)高于扭矩扳手，以常規(guī)扭矩扳手來作為考核的被測量對象，顯然是以低等級計量器具考核高等級計量標(biāo)準(zhǔn)，以低等級的計量器具的不確定度來衡量高等級的計量標(biāo)準(zhǔn)是不恰當(dāng)?shù)模缘偷燃壊环€(wěn)定的計量器具確定計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性是不準(zhǔn)確的，不能正確地反映計量標(biāo)準(zhǔn)的性能。


    現(xiàn)在的扭矩扳手標(biāo)準(zhǔn)檢定儀的測量能力認(rèn)證也有問題。選定一臺扭矩扳手檢定儀來作為參考標(biāo)準(zhǔn)，這臺供參考的計量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度的評定可信度如何，難以驗證，因為沒有可溯源的更高等級的扭矩扳手標(biāo)準(zhǔn)檢定儀；在參加比對的標(biāo)準(zhǔn)中所選定的參考標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)現(xiàn)性、重復(fù)性、不確定度等性能可能還不是最好的；用來比對的常規(guī)被測對象等級都低于計量標(biāo)準(zhǔn)，測量結(jié)果的不確定度表面上反映實際上不反映計量標(biāo)準(zhǔn)的性能，可能貶低了計量標(biāo)準(zhǔn)的性能；這樣的比對不能甄別計量標(biāo)準(zhǔn)的等級，只能籠統(tǒng)地判別計量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)站的隊列。

    計量標(biāo)準(zhǔn)被考核以后，應(yīng)該對考核結(jié)果予以驗證，實際上我們很難進(jìn)行具有溯源性的傳遞比較法驗證，因為沒有更高等級的計量標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在幾乎所有的扭矩標(biāo)準(zhǔn)檢定儀在扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上的檢定結(jié)果都是0.3級，看不出誰比誰更高一等。

    所以，具有考核與考評權(quán)利的計量機(jī)構(gòu)應(yīng)該擁有0.05級或0.1級的高等級扭矩扳手，并擁有經(jīng)這類高等級標(biāo)準(zhǔn)驗證的0.3級甚至0.1級（非扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上所檢）扭矩扳手檢定儀。

    現(xiàn)在中國已經(jīng)能夠生產(chǎn)0.1級的扭矩扳手檢定儀，已經(jīng)過多年的穩(wěn)定性考核，但沒有相應(yīng)的檢定規(guī)程。《扭矩扳手檢定儀》檢定規(guī)程所定最高等級0.3級，僅指傳感器而言，不是真正的扭矩扳手檢定儀，一個完整的測量系統(tǒng)。

　　樓主提出的問題普遍存在在計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性考核中，因此建議在考核計量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性時一定要注意“必須選擇一穩(wěn)定的被測量對象來作為穩(wěn)定性測量的核查標(biāo)準(zhǔn)”，而不能“選擇常規(guī)的被檢定的計量器具進(jìn)行重復(fù)測量”，否則，因為常規(guī)的被檢定的計量器具穩(wěn)定性太差，影響重復(fù)性試驗的結(jié)果，得到的是常規(guī)的被檢定的計量器具的重復(fù)性而并不是被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性。
　　但是，“穩(wěn)定的被測量對象”并不是指準(zhǔn)確度等級比被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)還要高的另一個計量標(biāo)準(zhǔn)。它可以是任何物品，只要量綱和被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)的量綱相同。它甚至可以是廢品，只要是“穩(wěn)定性”優(yōu)于被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)就行。穩(wěn)定性是否好，可以通過重復(fù)性試驗得知，而并不需要送更高準(zhǔn)確度等級的計量標(biāo)準(zhǔn)檢定。穩(wěn)定性好的核查標(biāo)準(zhǔn)因為通過重復(fù)性試驗從許多物品中挑選出來的，得來不易，一旦選定了某一個物品作為核查標(biāo)準(zhǔn)，這個物品就應(yīng)該納入核查標(biāo)準(zhǔn)管理，妥善保存，不再用于普通測量。

回復(fù) 3# 規(guī)矩灣錦苑


    在垃圾堆里檢出一件陶瓷，兩端磨平，無需經(jīng)過檢驗和反復(fù)試驗，我們都可以確定這是一件可用于長度測量的“穩(wěn)定性優(yōu)于被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)”的被測量對象，因為其穩(wěn)定性遠(yuǎn)勝于任何一件鋼材制作的被測對象，這是陶瓷的物理性能所決定，并非從結(jié)構(gòu)設(shè)計得到。

    扭矩測量比長度測量復(fù)雜許多。在扭矩測量中，被測量對象——常規(guī)扭矩扳手的穩(wěn)定性不能通過材料本身的物理性能來決定，必須經(jīng)過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)，還要通過檢定得知它的測量重復(fù)性和準(zhǔn)確度等參數(shù)，確定它的等級。重復(fù)性越好等級越高。所謂“被測量對象穩(wěn)定性優(yōu)于被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)就行”，實際上就是要求被測量的扭矩扳手的等級高于扭矩扳手檢定儀。

    怎么知道“被測量對象穩(wěn)定性優(yōu)于被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)”？目前還是通過計量標(biāo)準(zhǔn)來考核它，這就出現(xiàn)前文所指出的問題——再用它來考核計量標(biāo)準(zhǔn)——扭矩扳手檢定儀。同時，實際上許多扭矩扳手檢定儀極不穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性不好：同一個人今天檢的與明天檢的結(jié)果不一樣；同一時間不同的人的檢定結(jié)果也不一樣，甚至出現(xiàn)力學(xué)室好幾個人中只有某個人會操作，別人操作不好的情況；同為0.3級的計量標(biāo)準(zhǔn)，考核同一把扭矩扳手的結(jié)果也會不一樣。在這種情況下，怎么確定“重復(fù)性優(yōu)于被考核計量標(biāo)準(zhǔn)的被測量對象”呢？

    至今為止，常規(guī)的扭矩扳手的最高等級為1級，扭矩扳手檢定儀則普遍為0.3級（至少扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的檢定結(jié)果如此）。使用1級甚至3級扭矩扳手來考核扭矩扳手檢定儀遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到“被測量對象穩(wěn)定性優(yōu)于被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)”的要求，必須使用更高等級的扭矩扳手，才能實現(xiàn)真正的考核。   

   


   

回復(fù) 4# 學(xué)有所長

　　首先，我非常抱歉，我沒有進(jìn)行過扭矩扳手的檢定，所以只能憑感覺談一點想法供你參考，不對之處還請你指正。
　　所謂“被測量對象穩(wěn)定性優(yōu)于被考核的計量標(biāo)準(zhǔn)就行”，這個“被測對象”可以是扭矩扳手，也可以不是扭矩扳手，只要能夠體現(xiàn)“扭矩”計量單位N.m的任何東西都可以。而扭矩的計量單位是由“力”和“長度”導(dǎo)出的，即由N和m導(dǎo)出的計量單位。實現(xiàn)穩(wěn)定的力和穩(wěn)定的長度比實現(xiàn)穩(wěn)定的力矩要容易得多，能不能在這方面想想辦法呢？
　　另外，最簡單的方法是在你手頭上所有的扭矩扳手之中用你的扭矩扳手檢定裝置進(jìn)行穩(wěn)定性試驗，選擇一個穩(wěn)定性最好的扭矩扳手作為“核查標(biāo)準(zhǔn)”妥善保存，以后就用這個核查標(biāo)準(zhǔn)來考核扭矩扳手檢定裝置的穩(wěn)定性和重復(fù)性，這也是一個不得已而為之的辦法。將來如果有新的扭矩扳手入庫檢定，同樣做穩(wěn)定性試驗，優(yōu)于原有核查標(biāo)準(zhǔn)的就替代它作為新的核查標(biāo)準(zhǔn)，久而久之，你就有一個非常不錯的扭矩檢測過程和扭矩扳手檢定過程的核查標(biāo)準(zhǔn)了。JJF1033-2008所說的控制圖也就可以用這個核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和控制了。