计量校准中的复杂环境的研究及策略分析

王海东

摘要：计量与校准技术发展到今天，极大拓展了人类认知世界的视野范围，为人类改造世界提供了强有力的支持。尤其是近年来物理理论的进展更是为计量测试技术的进步奠定了坚实的基础。本文从当前现场校準与数据域计量校准的主要问题谈起，对大数据时代下计量校准的未来发展方向进行了展望，以期为业内人士的实践提供参考。本文对计量校准中的复杂环境的研究及策略进行分析，以供参考.

关键词：计量校准;复杂环境;研究策略

引言

随着社会的发展，人们对计量校准质量的要求也越来越高。未来，计量领域研究要涵盖更多自然环境与人工特殊环境的情况，将重点放在确定与复现特定环境条件下标准量值上，而非简单地利用以期与标准在该环境下直接计量测试。除此之外，计量领域还要对展开对符合环境变化的仿真研究，以最大程度降低计量工作成本.

1概述

在大多数情况下，测量校准是在校准实验室进行的，必须对温度和湿度等环境因素进行控制和商定。它的本质是这些环境条件的变化会导致校准结果的变化随着测量校准从实验室移至实地，某些环境条件与校准实验室的条件大不相同，甚至不能完全由主观意愿控制，因此校准结果的价值和意义标有相应的环境条件。首先，人们在不同程度上同意她，然后倾向于将校准结果记录为环境条件。当有一个以上不断变化的环境条件时，人们往往难以具体准确地描述其不断变化的特征，因此通常称之为复杂的环境条件。事实上，复杂的环境条件没有明确界定，措辞也不准确。这是一个含义模糊、地位不明的近似用语，对就业要求没有指导和参考意义。自然环境，包括具有不同区域特征的情况，例如普通自然环境、异常自然环境、特殊自然环境、自然灾害环境、生物环境、生态环境和各种气象环境等。每种类型的自然环境都包括各种环境因素，而且由于大致的描述，这些因素往往不确定。在自然环境之外，它属于人工环境，包括人工物理环境和人工化学环境。例如：振动、震动、随机振动、倾斜振荡、轰击振动、飞机炮振动、加速度;撞击、船舶撞击、弹道撞击、爆炸气氛、爆炸分离影响、碰撞和坍塌;噪音，空气噪音，水下噪音;放射性粒子云。其中大部分属于物理环境的人为条件。

2环境条件

环境要素表述的齐全与完整，属于确定、完备的描述方式，但并不是唯一的描述方式。不完整的要素，必须要将位置的不确定性隐含在其中，比如：自然要素内的水源、土壤、空气、生物等，若是缺少任何一项，均不属于完整的描述，任何要素的变化，均是自然环境发生了变化。计量校准设计的环境要素主要包括：①媒介条件：指受到周围环境媒介影响产生的相应主体，比如：淡水、火焰、海水、污秽物及毒害液体等;②场条件：指周围存在的物理场条件，一般包括磁电厂、光辐射场、电力辐射场及噪声场等;③力学条件：指周围环境内主体感受到的力的作用，比如：冲击、旋转、摆动、流动等;④空间条件：指周围环境主体感受到的，可以利用的自由空间条件，包括：开放空间、封闭空间与狭小空间等。

3环境条件的规范性表述

恒定环境指的是，全部环境要素处于恒定不变的状况，非恒定相比前者要复杂很多，可能是一个环境要素在变化的单量环境系统中，属于环境试验选择的最为常见的环境系统。若是该环境要素变化规律平稳，且呈现过程式的变化，则要素为急速变化，比如：冲击、阶跃等，可以将其称之为瞬态变化的环境。环境要素是否被当做环境变量，需要结合测量精准度要求审查。准确度较低的测量，一些环境要素影响并非主要，可以将其忽略，不当做环境变量进行处理。针对测量精准度要求较高的，且到达一定程度之后，不可忽略其对测量所产生的影响。例如：激光干涉距离测量，空气折射率的影响就属于这类情况。

4计量校准实践中复杂环境的应对策略

4.1建立健全计量校准系统

现阶段对测量校准的分析表明，校准的很大一部分是在实验室进行的。与外部环境进行比较，比较实验室环境的稳定性，比较不同元素的微小变化，使实验室测量的校准更加容易。总结目前的工作做法表明，需要在实地开展许多测量校准工作，从而使实验室的稳定环境不复存在，从而使复杂环境对测量校准的影响能够大大增加。因此，为了提高测量校准的可靠性和准确性，在室外测量校准实践中，必须根据相关要求进行基本的环境处理，即使用测量校准标准现场建造环境，为了确保现场校准的有效性，并确保工作的总体影响，以便建立适当的测量校准系统，必须强调两个方面：（1）需要改进测量和校准设备的自动化。测量和校准装置是根据测量校准站点的当前环境条件配置的，允许在不同的环境中进行自动调整，从而大大提高测量校准的总体精度。（2）需要明确复杂环境下校准的具体原则的校准技术和方法，使测量校准既能满足校准中的推广要求，又能满足个性化要求，测量校准的最终结果将更加可靠。

4.2实现环境影响因素降维

在测量校准实践中，有效控制环境因素对工作做法的影响的一个重要战略是控制影响因素并减少其具体影响，即缩小规模。从概念上讲，所谓的缩小尺度是使用在困难环境条件下对个别影响因素不敏感的技术来测量校准。由于某些环境影响因素不敏感，测量的校准对环境条件不太敏感;这样就可以减少影响因素的维度数目，并满足精确测量的需要。例如，在过去，温度和压力测量是用对有关环境因素极为敏感的电子传感器进行的，其结果受到环境的极大影响。因此，在随后的措施中，工作人员更倾向于选择光纤传感器。由于光波对电磁干扰不敏感，因此可以根据这种特性来减少光波，从而确保测量的准确性。

4.3局部环境控制策略

该战略并不改变校准系统本身，而是通过将其锁定在一个狭窄的局部空间环境中，控制该局部环境中的环境条件，并使其在良好的状态下工作，提高了整个测量校准过程的环境适应性。例如，在北方严寒的冬季-40 c地形环境中，每一措施可控制约20 C的锅炉环境温度，这符合测量和校准系统的工作方式，并使测量和校准工作得以成功完成。例如，在电磁环境下极为复杂的通信对抗环境中，使用移动机房放置测量校准设备，使其不受影响，也是当地环境控制策略之一。这一战略目前已得到广泛实施，并取得了良好成果，目前大多数现场校准工作都在采用这一战略来处理环境因素。

5复杂环境计量校准的展望

在自然环境中，测量仪器是根据环境因素和指标进行量化和绘制的，传输元件、敏感元件、厚度元件、显示元件等也是如此。主要是设计、制造和使用时的单向输出元件和输出元件，尽管考虑到温度、湿度和压力等环境因素的影响，但大多数是基于恒定的线性因果关系系统。此外，在执行多通道物理测量时，通道可以相互作用。因此，在可预见的将来，我们将努力通过模拟交叉调制、加权一致性、线性和非线性叠加，然后使用大数据模型进行处理，来获取和积累各种环境条件下测量设备的实际数据。

结束语

综上所述，计量校准中的环境因素影响不仅复杂，且涉及多方面。本文通过介绍环境要素，对其进行分类，系统性地开展表述、分析与构建，从不同层面和角度开展，减少复杂环境不确定表述，促进剂量校准内环境因素的研究，并强化其应用。

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