计量器具计量周期调整和确定

按照《中华人民共和国计量法》及《中华人民共和国计量法实施细则》，计量器具可以分为强制检定和非强制检定计量器具两类，实行区别管理。对于强制检定计量器具要定点定期由法定计量机构进行计量，对非强制检定的计量器具要在依法管理之下，允许企业、事业单位根据计量器具的实际使用环境、使用频率、计量合格情况等合理合规确定计量周期。

1)校准和检定定义

根据JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》，校准是在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。

计量器具的检定，简称计量检定或检定，查明和确认测量仪器符合法定。

2)校准和检定的主要区别

通俗地讲，校准和检定的主要区别如下：

(1)校准不具备法制性，是企业自愿溯源的行为;检定具有法制性，是属法制计量管理范畴的执法行为。

(2)校准主要用以确定测量器具的示值误差;检定是对测量器具的计量特性和技术要求的全面评定。

(3)校准的依据是校准规范、校准方法，可作统一规定也可自行制定;检定的依据必须是检定规程。

(4)校准不判断测量器具合格与否，但需要时，可确定测量器具的某一特性是否符合预期的要求;检定要对所检的测量器具作出合格与否的结论。

(5)校准结果通常是出具校准证书或校准报告;检定结果合格的出具检定证书，不合格的出具不合格通知书。

(6)检定要依据检定规程给出检定周期。在正常使用的情况下，在证书有效期内给出的量值有效。校准一般不给出校准周期(也可给出建议的校准周期)。校准结果只表明在校准时，计量器具所复现的量值。

从国际上多数国家来看，检定属于法制计量范畴，其对象主要是强制检定的计量器具，而大量的非强制检定的计量器具，一般通过校准进行管理。

本文所述计量周期包含检定和校准，两者周期调整和确定的方法相同;当然强制检定的计量器具周期调整和确定要落实在检定规程之后，由相关法定计量机构实施，非强制检定的计量器具周期调整和确定由企业、事业单位自行制定和实施。

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计量器具计量周期现状及调整的重要性

目前国内大多数企业、事业单位计量器具的计量周期，一般设置为6、12、24 个月等固定时限。

而在实际工作中对计量器具进行周期计量时，发现有的计量器具虽然在有效的计量周期内，计量结果却超出了允许范围;而有些计量器具经历几个周期的计量，其结果和性能都很稳定，且符合规定的允差。同时在计量器具使用中，也存在以下情况：

(1)大多数企业、事业单位计量器具没有备份，器具计量时，势必影响生产使用;

(2)很多企业、事业单位计量器具需委外计量，计量时间难以掌控;

(3)计量经费，尤其是委外计量经费有限，存在一定的经济压力;

(4)某些器具计量时需进行拆卸、移动、运输等，存在损坏风险。

国外对计量器具的计量周期调整方面的理论研究较国内要深入一些，在可查阅的相关规范中，计量周期调整的方法有多种，调整原理和难易程度有很大差别;各调整方法在实际工作中的使用情况，可查阅的资料较少。

计量器具种类繁多，结构、原理各异，即使同一种计量器具，随着时间的推移，由于计量器具使用性能、环境、频度、准确度不同，并受日常维护保养情况及计量成本等因素的综合影响，对于计量器具不考虑影响计量周期的因素，笼统地规定为某固定不变的周期是极不科学的。盲目缩短计量周期，将造成经济上的浪费，对器具的寿命、准确度等也将带来不利影响，而简单延长计量周期也是十分危险的，可能由于使用不准确带来追溯等更大的风险甚至严重的后果。因此，根据计量器具的实际使用情况，本着科学、经济和量值准确的原则，合理调整计量器具的计量周期非常重要。

为此，原国家质量技术监督局早在1999 年第6号公告中明确指出：非强制检定计量器具的检定周期，由企业根据计量器具的实际使用情况，本着科学、经济和量值准确的原则自行确定。也就是说，针对非强制检定的计量器具，每一个企业、事业单位都有责任根据自身需要和对风险的评估，自行确定计量周期调整方法和计量周期。

调查发现，虽然公开发表的有不少关于计量器具计量周期调整和确定方法方面的论文和资料，但大多只是介绍了计量周期调整的原则，论述比较笼统，可操作性不强，一般企业、事业单位还是不知如何调整，甚至越看越糊涂;即使有的方法论述清晰，但方法是否科学，也并不容易判别，至关重要的是这些方法是否符合规范和标准，能否使用，是每一个读者迫切需要知晓的，本文就是在这些方法的基础上，对标国内外标准(非独创方法)，从简单实用的角度选出合理合规的计量周期调整和确定方法，供一般企业、事业单位参考使用。

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计量周期调整和确定原则及方法

2.1　计量周期调整和确定原则

不同的计量器具，可靠性不一样，其确认间隔也不一样。同样的计量器具，使用情况不一样，确认间隔也不一样，影响计量器具确认间隔的因素很多，主要因素如下：

(1)计量器具本身特征(如工作原理、结构型式与所用材质耐用性);

(2)计量器具的性能要求(如最大允许误差、测量重复性与测量稳定性);

(3)计量器具的使用情况(如环境条件、使用频度与维护保养);

(4)计量器具的测量可靠性目标 (一般计量器具的测量可靠性目标R ≥ 90%);

(5)制造厂的生产质量;

(6)计量校准的频次和方法;

(7)计量校准历史记录所反映的变化趋势;

(8)计量确认费用等。

2.2　初始计量时间间隔的确定

计量器具初始计量时间间隔的确定，可以参照类似计量器具确定的计量周期，并对类似计量器具的测量可靠性目标、性能要求、使用情况、环境条件与检定方法等进行对比分析确定;也可以通过对计量器具的设计结构、性能要求、使用情况分析，并听取制造厂的建议后进行分析确认。

2.3　计量周期调整和确定方法

通过查阅国内外相关标准，计量周期调整和确认主要有5 类方法，分别是反应法、最大似然估计法、控制图法、核查标准法(又称“黑匣子”核查法)和在用时间法。本文只对适用于一般企业、事业单位可操作性强的反应法中的固定阶梯调整法和增量反应调整法进行详细介绍，其他方法只简述其原理。

1)反应法

当某种计量器具投入使用一定的初始时间间隔之后，其整体性能经重新确认，若超出或远优于规定的测量可靠性目标 ，通过最近获得的计量结果，采用简单直接的方式或最简便的算法，对计量时间间隔进行调整与确定的方法。反应法主要有固定阶梯调整法、增量反应调整法和间隔测试法等几种具体方法。

2)最大似然估计法

通过对似然函数的概率分布来研究被检计量器具超出允许误差的状况，最终确定计量时间间隔。最大似然估计法建立在数理统计和大量数据分析的基础上，应保证所用数据的有效性、一致性和连续性。最大似然估计法主要有经典法、二项式法和更新时间法。

3)控制图法

从每次计量结果中选择有重要意义的同一校准点，按时间顺序画成曲线图，从曲线图计算漂移量和分散性，并据此判定器具的稳定性，综合考虑、合理确定计量时间间隔。

这个方法只有采用自动数据处理的方式才能实现，尤其是复杂的计量器具，同时需要熟悉计量器具的技术性能及其变化规律等专业知识。

4)“黑匣子”核查法

使用专为检查被检计量器具某些参数而设计的“黑匣子”(能提供这些参数的参考值的便携式校准装置)，提供两次确认期间计量器具可靠性的有关信息，并对时间间隔的合理性提供指导。

这种方法适用于复杂仪器，特别是远离校准地点的仪器。它为用户提供了最大的可用性。但是“黑匣子”本身需要有高的稳定性，才能保证这个方法可靠。

5)在用时间法

计算器具的计量确认间隔时间，不是利用日历时，而是用器具的实际使用时间确定计量时间间隔。需要在器具上配置记录使用时间的装置或者手工记录并统计。

2.4　计量时间间隔调整和确认方法比较

下面对5 类计量时间间隔调整和确认方法分别从可靠性、工作量、对专业技术需求和是否需要配套的软硬件设施等方面进行比较，详见表1。

综合考虑一般企业、事业单位的计量工作实际情况和可实施性，在不增加专用设备和专用软件的情况下，适用于所有计量器具，计算简便，推荐选用反应法中的固定阶梯调整法和增量反应调整法进行计量时间间隔的调整和确定，下面对这两个方法进行详细介绍。

2.5　固定阶梯调整法

当某种计量器具投入使用一定的初始时间间隔之后，其整体性能经重新确认若超出规定的测量可靠性目标R，应考虑适当缩短该类计量器具的计量时间间隔;若整体性能经重新确认未超出规定的测量可靠性目标R，可以考虑适当延长该类计量器具的计量时间间隔，也可以保持原定计量时间间隔不变。

采用该法进行调整，其调整的计量时间增长(延长)或减量(缩短)一般都取一个固定的整月数按阶梯状逐渐递增或逐渐递减;而且所取时间间隔增量系数a 一般小于时间间隔减量系数b。

(1)拟调整的时间间隔增量(或时间间隔减量)

Δ = a( 或b)× I 0

式中： I 0 —— 调整前的时间间隔

(2)固定阶梯调整法响应速度较快，成本较低，用于计量器具计量周期的确定时，对在用计量器具计量时间间隔的调整实现起来比较容易。但是这种方法需要经过多次调整之后才能稳定到所期望的测量可靠性目标R。

2.6　增量反应调整法

增量反应调整法与固定阶梯调整法的基本程序、基本方法相似，只是增量反应调整法对计量时间间隔的确认，以及对所需调整的时间增量的确认都与调整前有关参量的选择与变化有着密切的函数关系。

调整后的计量时间间隔 Im 与调整前的时间间隔 I m-1 的关系式为：

所需调整的时间增量 Δm 与调整前的时间增量 Δ m-1 的关系式为：

式中：

I m —— 第m次计量时间间隔;

Δ m —— 第m 次调整的时间增量/ 减量;

R—— 测量可靠性目标;

y m —— 计算因子，当第m次计量合格时ym= 1;当第m 次计量不合格时ym= 0;

m—— 计量或时间间隔调整序号

增量反应调整法的计算程序简便，对在用计量器具计量时间间隔的调整实现起来也比较容易;但是由于该方法计量时间间隔的调整与固定阶梯调整法相同，只是根据孤立的检定结果来确定，依据不够充分，同样需要较长时间的调整才能达到正确的计量时间间隔。

下面采用增量反应法举例进行计算，R 取97%，假定调整前计量周期为12 个月，连续4 次计量均合格，计算计量时间间隔如表2 所示。

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结语

综上所述，建立在最近获得计量结果基础之上的反应法，是比较简单实用的操作方法。建立在大量数据统计分析基础上的最大似然估计法和控制图法，是可靠性高、比较先进的优化确认计量时间间隔的方法。但其需考虑数据收集、数据分析、人员技能水平以及投入和产出等综合因素;国外在这方面已取得了一定的成果，国内也已有此类软件开发的报道。从提高计量器具管理水平、提高计量可靠性和经济效益方面考虑，最大似然估计法和控制图法都值得继续探索。

另外，在对计量器具的计量周期按照规范要求进行调整和确定时，还要考虑特殊行业的规定，并遵照执行。比如为了确保军工产品的测量质量，国防科学技术工业委员会 第4号《国防科技工业计量监督管理暂行规定》及《国防科技工业计量监督管理暂行规定条文解释》中第二十条，国防科技工业建立的计量标准器具、校准装置、测试系统，以及用于产品性能评定、定型鉴定和保证安全的工作计量器具，必须按规定实行计量检定。其他用于产品科研、生产、服务的工作计量器具和专用测试设备，应按规定实行校准。经检定或经校准不满足预期使用要求的，不得使用。“必须按规定实行计量检定”的计量器具，是指计量测试研究中心、专业计量站和区域校准实验室及军工企业事业单位计量技术机构建立的最高计量标准器具和计量测试研究中心、专业计量站和区域校准实验室建立的校准装置、测试系统，以及用于产品性能评定、定型鉴定和保证安全的工作计量器具。这一规定体现国防军工计量严格要求的特点，其目的是为了确保军工产品的测量质量。

作者：刘彩芹　王士勇