专用测试系统计量校准问题的研究

黄成 张丽杰 翁俊

摘  要：计量，指的是通过技术与法制手段的应用，使单位统一与量值准确可靠实现的一种测量方式。在计量校准工作开展过程中，脱离不了专用测试系统的应用。按时，基于计量测试行业，对于一些大型的专用测试设备或者系统，其计量校准问题显著存在。为了预防控制计量校准问题的出现，提高专用测试系统的应用价值，进一步提高计量校准工作的效率及质量，文章重点对专用测试系统计量校准问题进行分析研究。

关键词：专用测试系统;计量校准;问题;效率;质量

中图分类号：TJ06 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）25-0071-02

Abstract： Measurement refers to a way of measurement that unifies the unit and realizes the value accurately and reliably through the application of technical and legal means. In the process of metrological calibration， it can not be separated from the application of special test system. On time， based on the metrology and testing industry， for some large-scale special test equipment or systems， the problem of metrological calibration exists significantly. In order to prevent and control the problems of measurement and calibration， improve the application value of the special test system， and further improve the efficiency and quality of the measurement and calibration work， this paper focuses on the analysis and research of the measurement and calibration of the special test system.

Keywords： special test system; metrological calibration; problem; efficiency; quality

专用测试系统是一个广泛的概念，学术界对专用测试系统、专用测试设备的界定存在意义。通常，将专用测试系统定义为：针对某种存在复杂性的专门功能任务而设计制造的仪器设备、装置或设施，亦或武器装备，用于完成某项或多项重要性能指标或整体参数的测量、测试以及诊断。在国企计量测试工作开展过程中，专用测试系统应用广泛。值得注意的是，需保证专用测试系统计量校准的精准性及科学性，才能够为计量测试工作的顺利、高效完成提供依据[1]。

1 专用测试系统计量校准问题分析

1.1 系统校准问题

1.1.1 系统校准概念

对于系统校准，指的是被校准对象作为一个整体加以考虑的校准工作，不能拆分、切割进行校准。它和“全面校准”“综合校准”均属于不同的概念;其中，全面校准，指的是最彻底的校准，指的是基于被校准系统各类可能的工作条件下均被执行的校准，进一步对被校准系统的全部计量特征及量值特征进行定量描述;全面校准的工作量巨大，且成本高，因此不是一种经济、可行的计量校准方法。而对于综合校准来说，指的是基于綜合完全地分析与研究全面校准状况之后，提取其中最劣质的组合状态，进一步使综合校准状态方案有效形成，进一步基于此状况下实施计量校准的一种方法，其目的是实现以最少的工作量、降低经济成本，使系统校准目标得到有效完成，这种校准方法较为理想[2]。

1.1.2 问题分析

针对体积比较小的单一参量功能的单机、单台类专用测试仪器系统来说，其系统校准在现状下的共识为：需基于完整的全系统处在工况条件下，对其相关性能指标、量值参数进行计量校准作业;不可以对不同构成成分分拆开来形成不同功能模块，进而分别完成校准;并且，不同模块的量值参数校准结果不能与系统校准结果搞混淆。针对一些专用测试系统，倘若功能复杂、体积大，且呈现积木组合形式，目前比较明确的是需要对各项功能模块进行校准处理。但是，对于此类专用测试系统，其系统性剂量校准体现在何处？是不是归类为各项功能模块的相关参数量值性能的简单组合？是否和综合性校准搞混淆？目前，均缺乏有效的佐证[3]。

1.1.3 系统校准的择优选择

但专用测试系统剂量校准工作实践证明：在通过全面校准，或者综合校准之后，基于同一通道的物理量值，处于不同技术条件下的共同边界指标与参量，才能够作为此通道系统校准的指标结果。而对于同种通道量值来说，处于不同技术条件下的共同边界指标与参量，才属于此种通道系统校准的指标结果。换而言之，综合校准之后得出来的综合性公共结果，才应该属于系统校准的最终结果。

1.2 现场校准问题

1.2.1 原位校准问题

原位校准，指的是基于实际现场环境条件当中，专用测试系统和被测对象不进行互连，而使系统在原位非工作状态下进行计量校准的一种模式。该模式的主要特征为测试系统处在一个校准的工作状态，其问题体现在实际测量负责造成的影响，难以完全基于校准当中表现出来;如果系统的各输入、输出通道需处于组合逻辑或者时序逻辑状态工作状态时，需要另外提供数据了解其影响，这样会使校准的难度大大增加[4]。

1.2.2 现场离线校准问题

现场离线校准，为现场校准的一类，通常指的是基于专用测试系统无可计量性的条件下，对其基于实际工作部位拆卸下部分或者全部被校部件，然后基于工作现场环境当中实施计量校准的一种方式。针对原位校准很难便于加载，或者相对应的信号难以便利输出等相关问题，可以利用现场离线校准解决。但是，现场离线校准也有一些问题，例如其状态和实际工作状态之间存在差异，这样会使额外的工作量及复制程度增加，使拆装时间浪费，进而使校准的效率受到影响。此外，在拆装校准过程中，还可能使原来处于正常工作状态的专用测试系统出现异常运行问题，或者系统被损坏。

1.2.3 在线校准的优势

相较于前两种校准方式，在线校准的优势明显，指的是专用测试系统和被测对象之间维持直接互连的工作状态，或者对实际工作状态进行仿真的一种校准方式。此校准方式处在一个真实的现场环境之下，能够让具体的负载效应、干扰等在校准工作范围中有效体现。值得注意的是，基于专用测试胸当中，因为各输入、输出通道和测试对象之间保持互动关系，其所需组合逻辑状态、时序条件状态等，都可以通过专用测试系统与测试对象两者之间相互供应，能够使现场校准和实际工作状况相契合，使校准结果的实效性、精准性及客观性得到有效保障。此外，对于专用测试系统相关部件，其输入量值、输出量值、相关影响条件，均需具备可观性及可控性[5]。

1.3 法规建设校准问题

（1）在计量溯源依据中应用的相关计量检定规程或者计量校准规范，都需深入分析研究被校对象为基础，进而加以制定。但是，因专用测试仪器系统的测试目标具体化，使得其应用范围不够广，同时技术要求很高，进而导致对其进行计量校准的研究存在很大的难度，并且在市场回报率上较低，使得相关专用测试系统计量校准的规范法研究呈现滞后的局面[6]。

（2）对于专用测试仪器系统，尤其是大型的系统，具备较多的输入、输出通道，同时相关物理量繁多且复杂，在其计量检定规程及计量校准规范建设过程中，涉及的专业知识较多，倘若相关人员的专业素养不高，缺乏专业技术，则难以保证其规范建设的有效性及科学性。

（3）目前的计量校准规范当中，对于专用测试系统相关功能模块的性能指标，只是简单地阐述;针对相关通道处于并行工作状态条件下，不同组合逻辑状态与时序状态的准确、科学阐述却非常缺乏，显然这对专用测试系统计量校准性能指标评价难以提供完善的规范体系作为参考依据。

2 专用测试系统计量校准优化对策分析

2.1 重视可计量性研究工作的开展

需对可计量性研究工作的开展加以重视，并针对专用测试系统的可计量性实行定量评价[7]。而对于一些系统及设备，倘若不具备可计量性，则需避免进行计量校准作业，显然这些系统和设备的规程及规范制定也可不作要求，而是需要将重点工作放在可计量性专用测试系统的规程及规范的制定当中。

2.2 重视专用测试系统计量校准研究工作的开展

针对专用测试系统，特别是大型的专用测试系统，对其通道、物理量不同情况下的相关组合逻辑状态、各类时序状态条件下的计量性能，需进行综合性研究;明确定量评价的内容，比如专用测试系统的抗干扰能力、环境适应能力、可计量性等等，均需实行定量评价。此外，结合其定量评价内容及成果，为专用测试系统计量校准规范的制定提供客观、科学的凭据。

2.3 重视各类工业产品性能指标的计量校准研究

针对各类工业产品性能指标，需对其计量校准研究工作加以重视，针对计量法当中对“量值传递链”的阐述，延伸至对产品的阐述当中，使计量测试更加规范，进而促进工业产品质量的提升[8]。此外，还有必要对专用测试系统的计量校准工作进行监督检查，对于各级计量管理机构，需明确自身职责，做好相关专用测试系统计量校准工作过程的监督检查工作，针对其规范细则、制度的执行情况进行重点监督检查，针对违法违规行为采取相应的惩罚措施，使专用测试系统计量校准工作的规范性及法制建设效果均得到有效增强。

3 结束语

综上所述，专用测试系统计量校准问题较多，集中体现在系统校准问题、现场校准问题以及法规建设校准问题三大方面，为了规避这些问题，在合理选择计量校准方式的基础上，还有必要采取有效优化对策。总之，相信从以上方面做好，专用测试系统计量校准问题将能够有效预防控制，进一步促进专用测试系统计量校准相关工作效率及质量的全面提升。

参考文献：

[1]张振海，张振山，胡红波，等.高冲击传感器、极端环境试验测试与计量校准[J].计测技术，2019，39（04）：12-23.

[2]周蕊.数字多用表计量校准自动化系統构建及编程[J].科技创新导报，2018，15（31）：97-98.

[3]赵菲.热工仪器仪表计量校准及自动化[J].内燃机与配件，2018（02）：240-241.

[4]楼红英，杨忠，沈保龙.雷达射频测试系统现场整体计量校准技术研究[J].计测技术，2017，37（04）：45-48.

[5]兰雪梅，董纯，季启政.基于LabVIEW的计量校准软件动态量限自动测试方法研究[J].计测技术，2017，37（S1）：325-328.

[6]梁志国，吕华溢，张大治.专用测试系统计量校准问题讨论[J].计测技术，2017，37（02）：1-5.

[7]翟宪立，周智力，卢康.航天型号专用测试设备全生命周期计量管理的探索与实践[J].航天工业管理，2017（01）：37-39.

[8]李丛冠.计量校准测试管理系统的设计分析[J].科技创新与应用，2016（03）：59-60.