重復性引入的不確定度的歸屬問題

   

扭矩扳手檢定儀在建標或復核之時，須對常規的被檢定的扭矩扳手進行重復測量，使用貝塞爾公式統計同一被測量的一組測得值，得到該計量標準的測量重復性，以此進行計量標準測量能力的考核。若測量不確定度小，說明該計量標準的測量值分散性小，性能穩定。

一個月之后，這把扭矩扳手需要校準，于是使用同樣的計量標準再次進行同樣的測量，同樣的計算方法，得到的卻是屬于扭矩扳手的實驗標準偏差，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。

這就出現測量重復性引入的標準不確定度的歸屬問題，出現測量不確定度的評定合理性的問題。想考核什么，這測量重復性引入的不確定度就歸于什么，這樣的考核方法不能將優劣計量標準區別開來，甚至會出現優劣計量標準被混淆的情況。

JJF1003-2008《計量標準考核規范》的制定源于JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》，其定義計量標準的重復性如下：

“在相同測量條件下，重復測量同一被測量，計量標準提供相近示值的能力”。

對于重復性實驗方法，提示如下：

“在重復性條件下，用計量標準對常規的被檢定或被校準對象進行n次獨立重復測量……”

關于被測量對象的技術要求，《計量標準考核規范》僅僅含糊地提出“必須選擇一穩定的被測量對象來作為穩定性測量的核查標準”，不設等級要求。常規的扭矩扳手的重復性與長期穩定性較扭矩檢定儀差，實際上不適宜作為標準來考核計量標準。

重復性引入的標準不確定度不能隨意歸屬于被測對象或是計量標準，只有當前者的重復性趨向零時，它才屬于后者；后者的重復性趨向零時，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。

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

續上文：

    按照現行的JJF1003-2008《計量標準考核規范》的辦法來考核扭矩扳手檢定儀，出現一些問題，如隨著技術水平的提高，越來越多的作為標準的扭矩扳手檢定儀的準確度等級遠高于扭矩扳手，以常規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準，以低等級的計量器具的不確定度來衡量高等級的計量標準是不恰當的，以低等級不穩定的計量器具確定計量標準的穩定性是不準確的，不能正確地反映計量標準的性能。


    現在的扭矩扳手標準檢定儀的測量能力認證也有問題。選定一臺扭矩扳手檢定儀來作為參考標準，這臺供參考的計量標準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準檢定儀；在參加比對的標準中所選定的參考標準的復現性、重復性、不確定度等性能可能還不是最好的；用來比對的常規被測對象等級都低于計量標準，測量結果的不確定度表面上反映實際上不反映計量標準的性能，可能貶低了計量標準的性能；這樣的比對不能甄別計量標準的等級，只能籠統地判別計量標準應站的隊列。

    計量標準被考核以后，應該對考核結果予以驗證，實際上我們很難進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準。現在幾乎所有的扭矩標準檢定儀在扭矩標準機上的檢定結果都是0.3級，看不出誰比誰更高一等。

    所以，具有考核與考評權利的計量機構應該擁有0.05級或0.1級的高等級扭矩扳手，并擁有經這類高等級標準驗證的0.3級甚至0.1級（非扭矩標準機上所檢）扭矩扳手檢定儀。

    現在中國已經能夠生產0.1級的扭矩扳手檢定儀，已經過多年的穩定性考核，但沒有相應的檢定規程。《扭矩扳手檢定儀》檢定規程所定最高等級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。

　　樓主提出的問題普遍存在在計量標準的重復性考核中，因此建議在考核計量標準重復性時一定要注意“必須選擇一穩定的被測量對象來作為穩定性測量的核查標準”，而不能“選擇常規的被檢定的計量器具進行重復測量”，否則，因為常規的被檢定的計量器具穩定性太差，影響重復性試驗的結果，得到的是常規的被檢定的計量器具的重復性而并不是被考核的計量標準的穩定性。
　　但是，“穩定的被測量對象”并不是指準確度等級比被考核的計量標準還要高的另一個計量標準。它可以是任何物品，只要量綱和被考核的計量標準的量綱相同。它甚至可以是廢品，只要是“穩定性”優于被考核的計量標準就行。穩定性是否好，可以通過重復性試驗得知，而并不需要送更高準確度等級的計量標準檢定。穩定性好的核查標準因為通過重復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準，這個物品就應該納入核查標準管理，妥善保存，不再用于普通測量。

回復 3# 規矩灣錦苑


    在垃圾堆里檢出一件陶瓷，兩端磨平，無需經過檢驗和反復試驗，我們都可以確定這是一件可用于長度測量的“穩定性優于被考核的計量標準”的被測量對象，因為其穩定性遠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，并非從結構設計得到。

    扭矩測量比長度測量復雜許多。在扭矩測量中，被測量對象——常規扭矩扳手的穩定性不能通過材料本身的物理性能來決定，必須經過復雜的結構設計來實現，還要通過檢定得知它的測量重復性和準確度等參數，確定它的等級。重復性越好等級越高。所謂“被測量對象穩定性優于被考核的計量標準就行”，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“被測量對象穩定性優于被考核的計量標準”？目前還是通過計量標準來考核它，這就出現前文所指出的問題——再用它來考核計量標準——扭矩扳手檢定儀。同時，實際上許多扭矩扳手檢定儀極不穩定，復現性不好：同一個人今天檢的與明天檢的結果不一樣；同一時間不同的人的檢定結果也不一樣，甚至出現力學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級的計量標準，考核同一把扭矩扳手的結果也會不一樣。在這種情況下，怎么確定“重復性優于被考核計量標準的被測量對象”呢？

    至今為止，常規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（至少扭矩標準機的檢定結果如此）。使用1級甚至3級扭矩扳手來考核扭矩扳手檢定儀遠遠不能達到“被測量對象穩定性優于被考核的計量標準”的要求，必須使用更高等級的扭矩扳手，才能實現真正的考核。   

   


   

回復 4# 學有所長

　　首先，我非常抱歉，我沒有進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“被測量對象穩定性優于被考核的計量標準就行”，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“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”導出的，即由N和m導出的計量單位。實現穩定的力和穩定的長度比實現穩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行穩定性試驗，選擇一個穩定性最好的扭矩扳手作為“核查標準”妥善保存，以后就用這個核查標準來考核扭矩扳手檢定裝置的穩定性和重復性，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，同樣做穩定性試驗，優于原有核查標準的就替代它作為新的核查標準，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準了。JJF1033-2008所說的控制圖也就可以用這個核查標準進行設計和控制了。