实验室测量系统的准确度评价方法

黎清容 宋 婧

（广东省建筑材料研究院有限公司）

测量系统[1]是指对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合，用来获得测量结果的整个过程。这样的测量过程可以看作为一个数据制造过程，它产生的数据就是该过程的输出。因此，对实验室检测结果的有效性控制也就是对测量系统的有效性控制，实验室掌握正确的方法对测量系统的准确度进行评价，是确保检测结果的有效性的关键。下面对测量系统准确度评价的步骤及方法进行论述和实例演示。

1 测量系统准确度评价步骤

1.1 确定检查点

为了确定实验室的某测量系统是否满足准确度要求，应根据使用范围选择检查点，一般选择三个检查点，检查点确定后，对其重复性及正确度进行评价，经评价三个检查点的重复性及正确度均满足要求，才可认为该测量系统准确度满足要求。

1.2 检查点重复性评价

在重复性条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性进行评价。

1.3 检查点正确度评价

对多次测试结果的平均值与参照值间的一致程度进行评价。

2 测量系统准确度评价方法

2.1 西格玛法

2.1.1 测量系统检查点重复性评价

实验室使用某测量系统（规定的检测方法）对一标样（标样的值Vr 与验证点相符）在重复性条件下测多次，剔除可查明原因的离群值后还有n 个结果（n＞2），记为：

算得均值与方差：

即可认为实验室使用该测量系统（规定的检测方法）的重复性满足要求，否则认为测量系统重复性不满足要求。

2.1.2 测量系统检查点正确度评价

2.2 Horwitz（霍维兹）方程法

2.2.1 测量系统检查点重复性评价

Horwitz 霍维兹方程[3]给出了在再现性条件下允许的最大相对标准差(RSDRP)或在再现性条件下允许的最大变异系数(CVRP)，分别表示为：

当测标样时，w 为参照值Vr，必须用参照值算出允许的最大相对标准差（又称为相对标准差的判定值），用测量结果的相对标准差与允许的最大相对标准差比较，以判定重复性是否合格；当测非标样时，w 为测试结果的平均值，只能用测量结果的平均值算出允许的最大变异系数（又称为变异系数的判定值），用测量结果的变异系数与允许的最大变异系数比较，以判定重复性是否合格（注：w 是用比值表示的质量分数）。

2.2.2 测量系统检查点正确度评价

2.3 给定值法

2.3.1 测量系统检查点重复性评价

其中给定值[5]为允许的最大相对标准差及最大相对偏倚（偏差），给定值由检测方法标准中给出。

3 测量系统准确度评价实例

某实验室使用GB/T 4336[6]中定义的测量系统测定钢铁中碳含量，实验室确定用该测量系统对碳含量(质量分数)为Vr=0.163%、Vr=0.212%、Vr=0.45%的三个标样进行测试，检查三点测试是否准确，从而确定该测量系统是否准确。

用该测量系统在重复性条件下测试三个标样，每个标样测试六次，结果如表1。

表1 测试结果 （%）

3.1 采用西格玛法进行评价

标准GB/T 4336 中给出用测量系统测钢材中碳含量的重复性限函数为：

可以得到：

对于标样1，Vr=0.163%：

对于标样3，Vr=0.45%：

经检查，实验室该测量系统在三个检查点均满足要求的准确度。因此，实验室该测量系统的准确度合格。

采用Horwitz（霍维兹）方程法进行评价。

根据Horwitz（霍维兹）方程算出各检查点“相对标准差的判定值”：

对于标样1（w=Vr=0.163%）6 次测量结果的相对标准差为1.60%。

由公式RSDRP=2（1－0.51gw）%，w=Vr=0.163%，计算得到：

RSDRP=2.63%

测量结果的相对标准差1.60%小于判定值1.75%，故实验室该测量系统在测碳含量为0.163%点的重复性合格。

同理，可以计算得出：

标样2（w=Vr=0.212%）的测量结果的相对标准差及判定值分别为：1.51%和1.69%；

标样3（w=Vr=0.45%）的测量结果的相对标准差及判定值分别为：1.09%和1.50%；

通过比较得到，标样2、标样3 的测量结果的相对标准差均小于判定值，故实验室该测量系统在测碳含量为0.212%点及0.45%这两个检查点的重复性合格。

对所选定各检查点均满足要求的重复性，因此，实验室该测量系统的重复性合格。

3.2 采用正确度t 检验判断测量系统的正确度

由于3 个检查点t 统计量均小于t 分布分位数，正确度满足要求，实验室该测量系统的正确度合格。

3.3 给定值法

设对钢铁中碳含量进行测定，现要求：

根据公式计算得到三个标样的平均值和标准差的要求分别为：

标样1（Vr=0.163%）：0.156%＜x¯＜0.166%，Srs＜0.0034%；

标样2（Vr=0.212%）：0.204%＜x¯＜0.216%，Srs＜0.0042%；

标 样3 （Vr=0.45%）：0.43%＜x¯ ＜0.46%，Srs＜0.0090%。

而三个标样测试结果的平均值和标准差的分别为：

标样1（Vr=0.163%）：x¯=0.162%，Srs=0.0026%；

标样2（Vr=0.212%）：x¯=0.214%，Srs=0.0032%；

标样3（Vr=0.45%）：x¯=0.449%，Srs=0.0049%。

由于3 个检查点测试结果的平均值和标准差均在允许的标准范围内，因此，实验室该测量系统的准确度合格。

4 结束语

结合实例对实验室测量系统的准确度评价方法进行了演示，结果表明三种方法获得的评价结果一致，三种方法对实验室测量系统的准确度评价有较好的适用性，提供给实验室质量控制作为参考，实验室只有运用科学的测量系统评价方法，实现对测量系统的有效控制，才能保证实验室检测结果的准确有效。