计量器具软件确认浅谈

张俊爽 王 涛 张书贵 赵庆良

(河北太行计量检测有限公司，石家庄 050000)



计量器具软件确认浅谈

张俊爽 王 涛 张书贵 赵庆良

(河北太行计量检测有限公司，石家庄 050000)

在计量技术机构中大量使用自动化测量设备。本文论述了对计量器具软件进行控制的重要性，以确保计量器具的计量特性符合法制计量要求，并针对实际情况提出几种可行的软件确认方法以方便使用。

计量器具；软件；确认

0 引言

自动化测量设备已广泛应用于计量、检测、生产各个领域，尤其在计量领域，检定/校准过程中离不开软件对测量数据及结果的处理，一般检定规程或校准规范多数只是要求对仪器的综合技术指标或者硬件指标进行校准，很少涉及到计量器具软件的校准。本文参照JJF 1182—2007《计量器具软件测评指南》并结合计量器具软件使用现状，分析了目前计量器具软件测评的难点，并根据常见的几类计量器具软件测量方法，提出了几种计量器具软件确认方法。

1 计量器具软件评价的重要性、现状及存在问题

随着计量科学技术的不断发展，大量自动化测量设备已经渗透到国民经济建设的方方面面。上至国家级计量院建立的计量标准，下至市场上使用的计价秤。在计量检定/校准、数据处理及测量不确定度分析中广泛应用计算机技术和测量软件，如光栅式指示表检定仪、量块自动检定系统(电脑接触式干涉仪)、直流电桥、电阻箱、电位差计智能检定系统、材料试验机现场检定装置、X射线探伤机自动测量系统等。

测量软件对测量结果的准确性和可靠性起到至关重要的作用。计算机软件，尤其是涉及贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测、资源保护、法定评价公正计量等属于国家法制管理的计量器具软件的可靠性和保护能力，日益受到国家高度重视。因此应对计量器具软件进行控制，以确保计量器具的计量特性符合法制计量要求。

JJF 1182—2007《计量器具软件测评指南》由国家质量监督检验检疫总局于2007年8月21日批准发布，2007年11月21日实施。该指南编制后，使对计量器具软件的测试结果具有了可评估性。并对计量特性有影响和起关键作用的软件的标识与保护、对测量数据和重要计量参数的存储或传递的保护、计量器具防欺骗性及防误操作性、防干扰性等技术要求直接进行了控制。该测评指南既可作为计量器具型式评价的指导性文件，也可作为计量管理部门日常监督管理及计量器具生产企业进行软件测试的参照文件。

因此，计量器具软件在设计完成后、使用前或升级后应依据JJF 1182—2007 指南进行测评验证。在日常工作中，我们发现确实有些测量软件存在诸多问题，如有些测量软件可对测量数据进行修改；某些进口计量器具测量软件，在计量术语、测量原理方法等方面，存在问题较多，甚至对用户产生了“欺骗性”的使用，造成了错误的测量过程和结果。

但是，多数计量技术机构在对自动化测量设备进行校准/检定时，往往仅对硬件部分的计量性能进行校准/检定，而对软件部分未必能进行必要的测试，很大的原因在于JJF 1182—2007指南中规定的检查方法和测试手段是建立在源代码测试基础上的，计量检定/校准人员未必有能力、有条件对这些测量软件进行测评验证。

在日常工作中，购买的成品软件大致分两种：第一种是测量设备校准时，软件不参加校准。如数显式指示表检定仪，按照JJG 201—2008《指示类量具检定仪检定规程》，校准其显示部分示值是否准确即可，而对使用数显式指示表检定仪校准/检定指示表时，数据处理是否准确则需要使用者进行验证确认；另一种是带测量软件一起校准/检定，如数字指示秤。按照JJG 539—1997《数字指示秤检定规程》，可对其示值进行整体校准/检定即可，即完成了对其测量软件的验证。

比较这两种情况可见，对第一种情况应对其测量软件单独进行确认，而第二种情况相当于在测量设备的周期校准或检定过程中对软件都进行了确认。

2 计量器具软件常用确认方法

一般来说，对计量器具测量软件的确认包含以下几种情况：

2.1 对于软件功能的确认和验证

一般应由软件设计者实施，也可由设计者委托有能力的单位进行，每个用户不可能进行复杂的确认。

计量器具软件在使用前应该有多种不同层面的设置，其中大多数在出厂前已经设置完毕，部分技术参数或硬件专有参数需要在系统安装过程中根据环境、客户的合理要求设定。其计量特性是否符合要求由厂家负责，直至满足订货合同的技术要求或相关规程的要求。

2.2 对于具有测量软件的带数显功能的仪器

如针对此类仪器国家已出台检定规程或校准规范如数字指示秤，可依据JJG 539—1997规程对数字指示秤整体校准/检定，用户可不必单独再对软件进行确认。

2.3 对于既有机械标尺又有数显部分的计量器具

必须对两部分同时进行校准/检定。如目前大量进口的金相显微镜，既在目镜中设有标尺，又具备图像采集功能，即通过对试样图像采集后，利用测量软件对试样组织结构中的几何量尺寸进行测量，或者对其金相组织进行成份分析。假如按照JJG(教委) 012—1996《金相显微镜检定规程》规定，仅对目镜中标尺进行检定/校准，则无法对其数显(软件)部分进行确认(验证)。校准/检定人员可通过采集测微尺图像后，与数显部分的数据进行比对完成验证。

2.4 对于连接计算机的测量系统

对于连接计算机的测量系统，软件部分独立运行，使用前应对其进行验证确认。

2.4.1 验证确认方法一

可参照JJF 1048—1995《数据采集系统校准规范》对整套数据采集系统进行校准。

JJF 1048—1995规范早在1995年5月31日即由国家技术监督局批准发布，1996年5月1日实施。规范适用于以模拟电量作输入的数据采集系统的校准。它可以与各种类型的传感器相连接，构成测量温度、力值、压力、流量和位移等物理量的测量系统。数据采集系统是指能够测量来自传感器、变送器及其他信号源的输入信号，并能以某种方式对测到的量值进行数据存储、处理、显示、打印或记录的系统。数据采集系统在计量行业中广泛用于各种自动化检定/校准系统中。但是由于本校准规范的专业性较强，就笔者多年从事计量工作来看，各种自动化检定/校准系统并未完全按照JJF 1048—1995规范进行校准。

2.4.2 验证确认方法二

在对软件运行环境、功能性检查基础上，采用最原始的方式计算后与测量软件的处理结果进行比较。

由于JJF 1182—2007指南是计量器具型式评价的一部分，主要针对软件生产厂商，对厂商生产的软件抽样进行测评，且需要用专用测评软件；又因JJF 1048—1995规范具有较强的专业性，计量器具的使用单位大多不具备此技术条件。因此，计量器具的使用单位可从以下3个方面进行确认(验证)：

1) 对软件运行环境的检查，主要检查杀毒软件和防火墙。

2) 对软件的功能性检查，主要检查软件各部分是否能正常工作。

3) 对于测量软件的校准或验证：可用手动方法或采用其它测量设备与被验证测量系统同时检定或校准同一被校件，即使用最原始的方式计算后与测量软件的处理结果进行比较。

现举例说明：

热电偶、热电阻自动检定系统已投入使用多年，在JJF 1098—2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》出台前，为了对热电偶、热电阻自动检定系统的软件进行确认，通常采用以下方法：采用原来的热电偶检定系统(手动)及热电偶自动检定系统分别对同一只工作用铂铑10-铂热电偶的锌、铝、铜点进行检定，测量数据如表1所示。

表1 热电偶自动与手动检定系统检定数据结果比对表

式中，En值为比对试验的比率值； y0为原手动热电偶检定装置测量结果； y1为新热电偶自动检定装置测量结果；U0为原手动热电偶检定装置测量不确定度，置信水平为95%，k=2；U1为新热电偶自动检定装置测量不确定度，置信水平为95%, k=2。

通过采用两种测量方法进行比较，En的绝对值远小于1，说明采用热电偶自动检定系统进行数据采集、处理较准确，测量软件得到确认。

2.4.3 验证确认方法三

按照国家已出台校准规范对其整套系统软件、硬件进行确认、校准。

如，根据JJF1098—2003校准规范规定，需对整套系统进行以下检查及测试：包括安全性能检查(含绝缘检查、人为故障设置安全检查)；扫描开关寄生电势的测试；通道间数据采集差值测试；校准结果的不确定度验证；重复性测试；恒温性能的测试；专用软件的功能检查(专用软件的测量数据记录、保存，检定记录与检定结果的显示、打印和查询功能，测量数据处理结果验证)共7部分。

3 结论

从以上可以看出，除了按照JJF1098—2003校准规范规定对热电偶、热电阻自动测量系统进行较全面、系统的校准、测试外，我们平时使用的方法多是通过旁证进行验证，不能从根本上起到检查软件质量是否合格的作用。因此在今后一段时间，建议国家各专业计量委员会，应该根据现阶段国内、国际计量技术的发展水平，尽快出台各类自动化测量系统的检定规程、校准规范或型式评价大纲，并在型式评价过程中加入对控制软件的检查，对检测合格的软件版本进行备案，在后续校准/检定中加入对软件核查项目，并将功能性和防作弊检查作为重点，才能有效解决计量器具软件不受法制监管的现状。

[1]JJF1182—2007计量器具软件测评指南

[2]JJF1048—1995数据采集系统校准规范

[3]JJF1098—2003热电偶、热电阻自动测量系统校准规范

[4]JJG201—2008《指示类量具检定仪检定规程》

[5]JJG(教委) 012—1996《金相显微镜检定规程》

[6] 薛赛男, 赵伟.软件测试技术—计量测试技术的新领域.计量技术，2003(5)

[7] 李玉英.用于监视和测量的计算机软件的确认.计量技术，2004(7)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.05.24