校准周期的选择及调整方法研究

罗杨 朱今镜 应梦飞 李振中

摘要：目前，很多测量设备都是按照固定的计量周期进行确认的，但是在实际使用过程中，固定的计量周期对于部分测量设备并不合理，最终需根据测量设备的维护保养、使用状况、使用频率、期间核查等情况，综合考虑风险优化及成本把控的基础上确定合理的计量周期。正确地选择计量周期可以提高设备不确定度的可行性，提高设备的准确性，确保设备始终处于良好的工作状态。

关键词：测量设备;成本;周期调整;期间核查;计量确认中图分类号：TB9

收稿日期：2022—04—08DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.05.021

根据测量设备的稳定性、用途和使用情况，在一定的时间间隔内（通常是定期的）对测量设备进行计量确认，计量确认间隔应能保证测量设备的准确度的变化不超出允许误差限值。在日常测量设备使用过程中，需要对测量设备的校准周期进行合理的确认。那么，如何确保在不影响测量设备准确度的前提下，进行合理的周期调整。若校准间隔过短，则会造成不必要的资源浪费，增加成本;若过长则会造成测量设备可靠性变差，增加测量设备试验过程中的使用风险。在对测量设备做出周期调整后，同时还需要有其他手段来监测设备的状态稳定，来满足使用要求。

1 周期调整现状及问题分析

对于检测结果有影响的设备都需要进行校准，但设备校准周期不是固定不变的。设备的运行测量方式的依据是校准设备，通过校准设施来明确计量器具的运行周期。在实际应用过程中，不同的测量设备会因使用频率、稳定性、保养、随时间老化等情况存在相应的差异。那么，固定的校准周期不便于企业随实际情况而进行及时调整或变更3。校准证书（或校准标签）也不应包含校准周期的建议，除非已与客户达成协议，所以实验室应该在优化风险及总体控制成本的基础上，根据不同测量设备来确定合理的校准周期。

2 周期调整判定

基于风险考虑，根据设备初始校准、经一定时间间隔的后续校准结果来确定后续校准周期，对于新设备，建议收集至少3次连续的校准数据。具体校准结果依据RB/T034—2020内的6.2.1基于校准结果的a、b、c条款进行。

3 周期调整方法

3.1 初始校准周期确定

实验室在确定测量设备的初始校准周期时，应依据计量相关的校准规范、测量设备的说明书等。此外，可参考以下条件：

a.最大允许误差。

b.测量所需的不确定度。

c.设备制造商的建议。

d.预期使用的程度和频次。

e.环境条件的影响。

f.设备的调整（变化）。

g.被测量设备的影响（如设备的损耗、磨损等不利影响）。

h.确定不合理校准周期所带来的后果及风险评估分析。

i.设备的设计原理、结构、性能要求等。

j.相同或类似设备汇总的或已发布的数据。

k.预期使用的风险。

1.法律的要求。

3.2 调整方法

3.2.1 简单反应调整法

若校准结果在最大允许误差的80%以内，则通过增量系数a来延长校准周期，反之，则通过减量系数b来缩短校准周期。新的校准周期/，可通过下式进行计算：

式中，I。为调整前的校准周期;I，为调整后的校准周期;a为增量系数;b为减量系数;R，为长期平均测量可靠性目标。

值越大，则该方法可使校准周期从初始值接近“正确值”的速度越快，反之，则越慢。

3.2.2增量反应调整法

增量反应法是基于历次校准结果对校准周期进行调整，该方法的最终测量可靠性目标R由实验室直接设定。该方法调整后的校准周期/的关系见下式：

其中，Δ与Δ的关系如下：

式中，I为第m次校准时的校准周期;Δ为第m次校准周期调整的系数;R为测量可靠性目标;y为计算因子，当第m次校准结果满足要求时，ym=1，当第m次校准结果不满足要求时，y=0;m为校准周期的调整序号。

最终测量可靠性目标R直接由实验室设定。4周期调整应用

4.1 道路性能测试仪案例应用

该道路性能测试仪按新设备进行校准周期调试，则收集3次连续的校准数据，确定其性能变化较为稳定，则在第4次校准后进行周期调整（新设备是指新配置的、机构对其计量特性随时间变化的特点和趋势不了解的设备）。

4.1.1 简单反应调整法

取I3=12月、a=0.11、R，=90%，按照公式（2）计算b=0.61。其校准结果见表1。

第4次校准结果符合要求（符合±0.5%）且小于最大允许误差的80%：

I4=I3（1+a）=12x（1+0.11）=13.32≈13（月）（5）

4.1.2增量反应调整法

取I3=12月，测量可靠性目标设定为R=90%，其校准结果见表1。

第4次校准结果符合要求（符合±0.5%）且小于最大允许误差的80%：

若第5次校准结果符合要求（符合±0.5%）且小于最小最大允许误差的80%，则：

简单反应调整法仅依据当次校准结果进行调整，该方法不确定性大，无法确认校准周期在什么时候达到了正确值。而增量反应调整法是依据历次校准结果进行周期调整，依据历次校准结果可以观察到设备的稳定性，在此基础上进行调整能够使校准周期更加接近正确值。

4.2周期调整后的期间核查

根据上述的周期调整方法，根据设备情况及校准周期，可选择增量反应调整法，将设备校准周期调定为23个。在该校准周期内，制定测量设备的期间核查计划，并且每隔6个月或1年进行一次期间核查。可通过期间核查，来监测周期调整后测测量设备的性能状态，确保测量设备稳定，持续满足实验室的使用要求。

实验室对于道路性能测试仪的期间核查方法为采用多台设备比对法，将7台道路性能测试仪放在同一辆车上进行测速试验，对实验数据进行分析处理，期间核查数据详见表2。期间核查结果处理：

式中，x，为参加核查的GPS车速仪测量值;x为中位值（median）;IQR为四分位数间距（Interquartile Range）（IQR=Q3-Q1）;IQRx0.7413为标准化四分位数间距，Norm IQR;Q3为高四分位数，指小于1/4 的数据的值的一个值;Q1为低四分位数，指大于1/4的數据的值的一个值。

计算出参加核查的GPS车速仪每一核查项目的Z值，按照下列准则评价参加核查的GPS车速仪的结果：

a.|Z≤2为满意结果;

b.2<|Z<3为有问题的结果;

c.|Z≥3为不满意或离群的结果。

5 结语

校准间隔的确认涉及因素较多，每一种的调整方法都有各自的优点及缺点，实际工作过程中需根据自身设备特点、厂家说明要求、校准参数、成本高低等情况，并配合期间核查等其他方法来确保测量设备的可靠性。在进行校准周期调整的时候根据测量设备实际运用情况进行分析评估，还需要充分地利用历史数据作为支撑，为后续的校准周期提供依据，避免盲目、随性的调整。

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作者简介：

罗杨，女，1989年生，助理工程师，研究方向为测量设备的计量。