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实验室测量的溯源性和校准(一)

2020.3.28

一个实验室所从事的标准/检测的正确性和可靠性取决于许多因素,其中“测量的溯源性和校准”是重要因素之一。中国实验室国家认可委员会制定的《实验室认可准则》(CNACL201—1999)和《量值溯源的政策》(CNACL206—1999),为证明实验室是否在技术上具备指定的校准/检测能力,提供了测量溯源性方面的要求。   

  一、总的要求   

  在申请认可和已获认可的实验室中,所有用于校准/检测的设备,包括对校准结果、检测结果或抽样结果的准确度或有效性有显著影响的辅助测量设备(例如用于环境条件的测量设备),在投入使用前必须进行校准或检定。对这种测量设备的校准或检定,实验室必须事先制定出实施的计划和执行的程序。在该计划中,应当包括对计量标准、作为计量标准的参考标准以及用于校准/检测的测量设备与试验设备,进行选择、使用、校准/检定、核查、控制及维护方面的内容,并形成一套制度。这就是《实验室认可准则》第9.1条以及即将替代ISO/IEC导则25(1990)的ISO17025草案(ISO/DIS/17025:1998)第5.6.1条提出的主要内容。   

  在这套制度中,首先对需要校准/检定的测量设备列出清单并加以标识,对有些只要求最初校准而后只需要进行功能检查的设备(如直流电源、正弦样板等),也应列出清单并加以标识。其次,应区分哪些是属于本室可以进行自校准的,即校准所用的计量标准或参考标准是实验室自己拥有的;哪些是属于外部校准的,即必须选择溯源体系图中相应等级的外部机构(例如计量院所、计量中心及校准实验室等),通过送校或送检制度才能使这些测量设备始终处于受校或受检的控制状态。   

  对不同类型的实验室,这种外部校准和自校准的内容和要求会有所不同,但是一般须包含以下七个要点:  

  (1)对需要校准/检定的测量设备进行标识;  

  (2)说明测量设备上一次和下一次的送校或送检的日期;  

  (3)必要时提供外部机构校准/检定能力的证明,并对测量设备如何送达外部机构和如何接回本室的送校或送检等情况进行记录;

  (4)说明实验室如何保存来自外部机构的校准/检定证书,特别要注意证书中的信息是否与本室对应的校准/检测范围和不确定度或准确度等级相符;  

  (5)提供实验室有能力对某些测量设备进行自校准所必需具备的测量溯源性的证明; 

  (6)说明自校准所采用的程序、方法,如何保存其记录、证书,并提供自校准人员的资格证明;   

  (7)对测量设备校准/检定状态的保持、核查、变化趋势与控制等情况进行记录。 

  实际上以这些要点为基础,实验室可以建立起对测量设备校准/检定的历史档案和数据库。利用这个数据库,实验室往往可以得到不少有益的信息,例如:  

  (1)对于同一台测量设备的同一参数或指标,在校准、检定或核查中如果反复出现超差,此时应引起实验室的高度关注,对其可能原因和后续问题进行研究,必要时应采取适当措施,比如进行调整、修理、降级使用甚至报废处理(即从现行使用的测量设备清单中删除出去);   

  (2)对于偶尔出现的计量性能异常的测量设备,则应暂停使用并加以标识,直至查清问题并得到控制为止; 

  (3)对于在状态趋势与控制图上,显示某些参数正在超出预定控制限的测量设备,也应暂停使用并加以标识,直到查明原因、得到纠正并进行适当校准/检定为止。   

  实验室应配有专人或专门机构,对测量设备的校准/检定状态进行识别和认定。

  上面提到的“测量设备”是指测量仪器(计量器具)、计量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所必需的资料的总称。“计量标准”的含义是:为了定义、实现、保存或复现量的单位或者一个或多个量值,用作参考的实物量具、计量仪器、参考物质或测量系统。例如1kg质量标准、100Ω标准电阻、铯频率标准、标准氢电极、有证的血浆中可的松浓度的参考溶液等。“参考标准”的含义是:在给定地区或在给定组织内,通常具有最高计量学特性的计量标准,在该处所进行的测量均由它导出。例如我国省级、市级、县级的社会公用计量标准,国家专业计量站的社会公用计量标准,部门最高计量标准,以及企业、事业单位的最高计量标准等。   

  二、对校准实验室的要求   

  对于校准实验室来说,这种测量设备校准/检定计划的制定和执行,必须确保由实验室进行的测量均可溯源到SI计量单位,包括溯源到有关的自然常数。测量的溯源性必须以实验室所从事的校准服务来保证,即通过校准服务来演示实验室的胜任能力、测量能力及测量溯源性。在实验室签发的校准证书中,必须表明有一 条不间断的溯源链,能够将校准与计量基准或实现SI单位的自然常数联系起来。校准证书上的测量结果,必须包括测量不确定度以及(或者)符合指定计量规范的说明或声明。这就是CNACL201—1999第9.2条以及ISO17025第5.6.2.1条提出的主要内容。 

  上述“SI”(国际单位制)是指由国际计量大会(CGPM)采纳和推荐的一种一贯单位制,SI目前基于下列七个基本单位:长度单位米(m)、质量单位千克或公斤(kg)、时间单位秒(s)、电流单位安[培](A)、热力学温度单位开[尔文](K)、发光强度单位坎[德拉](cd)、物质的量单位摩[尔](mol)。“计量基准”的含义是:具有最高的计量学特性,其值不必参考相同量的其他标准,被指定的或普遍承认的计量标准。基准的概念同等地适用于基本量和导出量。“溯源性”是指:通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,使测量结果或计量标准的值能够与规定的参考标准(通常是国家计量基准或国际计量基准)联系起来的特性。这条不间断的比较链也称为“溯源链”。 

  溯源性在ISO9000族标准中称为可溯源性或可追溯性,其含义比较广泛。在实验室认可和计量领域,溯源性反映了测量结果或计量标准量值的一种特性,即任何测量结果和计量标准的值,最终必须与国家的或国际的计量基准联系起来,才能确保计量单位统一、量值准确可靠,才具有可比性、可重复性和可复现性。而其途径就是按这条比较链,向测量的源头(计量基准)追溯。  

  溯源性是国际计量界广泛使用的术语,就其技术内容而言,类似于我国常用的术语“量值传递”,通过不间断的比较链构成的溯源体系类似于“检定系统”。但从管理方式来看却有重大差异。量值溯源是从下而上,企业可根据测量准确度的要求,自主地寻求具有较佳不确定度的参考标准进行测量设备的校准,甚至可以跨地区、跨国界与国家的或国际的计量基准进行比对或校准,因而可以比较合理地满足使用要求。量值传递则是自上而下的,尤其对属于强制检定的计量器具一直实行定点、定周期检定,难免会形成计量检定机构的重复设置,且传递环节增多,从而会损失一些测量准确度。为了与国际惯例接轨和适应社会主义市场经济发展的需要,应多提倡量值溯源。  

  中国的量值溯源体系是基于我国《计量法》建立起来的,我国《计量法》第10条规定:“计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。国家计量检定系统表由国务院计量行政部门制定”。计量检定系统表的法律地位由此而定,其内容一般包括文字说明和系统框图,比如说明计量基准、计量标准和工作计量器具的名称、测量范围、不确定度或允许误差、检定方法及量值传递关系等。每一项国家计量基准,都应有一个与之相对应的计量检定系统。截止目前我国业已制定了93个计量检定系统表。

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