仪器校准管理（PPT 精品）.ppt

1 测量设备管理培训教材 讲师 郑寅歌 Zyg 上海传越企业管理咨询有限公司 2 课程主要内容 一 测量的基础和术语二 测量设备的管理三 校准方法五 测量不确定度的评定六 审核时经常发现的问题七 计量人员的资格要求八 参考资料 3 测量的作用 4 计量学内容 研究计量单位及其基准 标准的建立 复制 保存和使用 研究计量方法和计量器具的计量特性 研究计量的不确定度 研究计量人员进行计量的能力 研究计量法制和管理 研究有关计量的一切理论和实际问题 基本物理常数 标准物质及材料特性等的准确测定等 5 谈谈你们公司计量管理的内容 6 一 测量的基础和术语 7 有关测量的几个术语 测量 measurement 以确定量值为目的的一组操作 计量 measurement 实现单位统一和量值准确可靠的活动 测量设备 ISO90003 10 4 为实现测量过程所必需的测量仪器 软件 测量标准 标准物质或辅助设备或它们的组合 本术语既包括测试和检验过程中使用的 也包括校准中使用的测量设备 8 测量误差 Y x 测量值 真值 TrueValue 测量误差 戴明说没有真值的存在 一致性 9 真值 结果平均 系统误差 测量误差 随机误差 测量误差 测量结果 10 分辨力 可读性 分辨率 最小的读数单位 刻度限度 由设计决定的固有特性 测量或仪器输出的最小刻度 1 10经验法则 过程变差与公差较小者 11 准确度和精密度 准确度 观测值和可接受基准值之间一致程度 ASTM包括位置和宽度误差的影响 精密度 重复读数彼此之间的 接近度 测量系统的随机误差分量 12 计量确认 为确保测量设备符合预期使用要求所需要的一组操作 注1 计量确认通常包括 校准或检定 各种必要的调整或维修及随后的再校准 与设备预期使用的计量要求相比较以及所要求的封印和标签 注2 预期使用要求包括 量程 分辨率 最大允许误差等注3 只有测量设备已被证实适合于预期使用并形成文件 计量确认才算完成 计量确认要求通常与产品要求不同 并不在产品要求中规定 13 有关测量的几个术语 检定 verification 由国家法制计量部门 或其它法定授权组织 为确定和证实计量器具是否完全满足检定规程的要求而进行的全部工作 校准 calibration 在规定条件下 为确定测量仪器 测量系统的示值 实物量具或标准物质所代表的值与相对应的由参考标准确定的量值之间关系的一组操作 注 校准可以确定示值误差 或给任何标尺上的标记赋值 14 检定与校准的区别 15 量值溯源 通过连续的比较链 使测量结果能够与有关的测量标准 通常是国际或国家测量标准联系起来的特性 量值溯源是对测量设备最基本的要求之一 不管测量设备如何精密 测量的重复性如何好 如果所进行的测量不能溯源到国家或国际标准 这种测量就不可能准确 量值就无法统一 测量数据缺乏可比性 这种测量就没有实际意义 国家校准链溯源等级示意图如后页 16 普通工作计量器具 国际基准或物理定义 国家基准 副基准 国家法制计量工作部门工作标准器 计量校准实验室工作标准器 工业部门测试实验室企业工作标准 比较装置 方法 比较装置 方法 比较装置 方法 比较装置 方法 比较装置 方法 传递装置 5级 4级 3级 2级 1级 17 量值传递 通过对计量器具的检定或校准 将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计量标准传递到工作计量器具 以保证对被测对象量值的准确和一致 18 量值溯源与量值传递的区别 19 按国家校准链溯源 如 某工业部门测试实验室拥有校准一般工作计量器具的5级标准器 这就形成一个最低层次的校准链 它又必须保证定期与计量校准室保存的4级标准器接受其校准 这就又构成了一个校准链 而这些校准链还必须与国家和地方政府授权的法定计量校准机构内的3级 2级 甚至1级标准器联系起来 从而使每个计量器具都能与国家基准相连 20 测量不确定度 通常按给定的似然估计 表征被测量的真值所处的量值范围的评定结果 产品公差 真值 21 测量不确定度 扩展不确定度U kuc公式K 覆盖因子 2 3 uc 标准合成不确定度 22 测量不确定度 影响测量不确定度的因素测量设备 包括测量标准 的误差 环境的误差 测量方法的误差 操作人员的误差 23 不确定度和测量误差区别 测量值概率分布曲线 均值 3 3 测量结果 1 测量误差 不确定度范围 24 最大允许误差 对给定的测量仪器 校准规范或检定规程中规定的允许误差极限值 有时也称为测量仪器的最大误差允许值 这里规定的是误差极限值 所以实际上就是计量性能所要求的最大允许误差 最大允许误差是一个用来判定仪器是否合格的要求 25 强检计量器具 在我国 中华人民共和国计量法 指出 县级以上人民政府计量行政部门对 社会公用计量标准器具 部门和企业 事业单位使用的最高计量标准器具以及用于贸易结算 安全防护 医疗卫生 环境监测方面 列入强制检定目录的工作计量器具 实行强制检定 26 有关测量的几个术语 社会公用计量标准器企 事业单位的标准器中 用于向社会提供服务的 即承担外单位仪器检定或校准任务的 称为社会公用计量标准器 27 有关测量的几个术语 最高标准器具凡开展量值传递的单位 必然有标准器 标准器有一定的级别 级别最高的标准器具即被称为最高标准器具 构成最高标准器的两个条件 开展量值传递 是标准器中等级最高的 最高标准器具不能在本单位内进行溯源 而必须到外单位去溯源 28 强制检定目录 凡用于贸易结算 安全防护 医疗卫生 环境监测的 均实行强制检定 29 测量设备为何要校准或检定 测量设备本身的需要 量值统一的需要 ISO9001的要求 7 6 QS 9000的要求 4 11 中华人民共和国计量法规的要求 30 哪些测量设备需要校准或检定 采用计量器具A B C管理法 A类 量比较少 但比较重要 这类器具一般要求周期性强检 类 数量一般比较大 常用的的 可采用周期性自检和送检 C类 不需要周期性校准的 31 应选择怎样的计量服务单位 针对某些测量设备 如果公司无能自行校验 则应委托外部合格的校验机构进行校验 委外校验以送获得计量授权证书的计量检定机构为宜 如 国家标准检验局地方计量行政管理部门所设置的计量检定机构其他的社会公用检定机构目前CNACL和国家技术监督已经在省级以上法定计量检定机构中进行校准实验室的认可工作 最好是还获得CNACL颁发证书的实验室 32 中国实验室国家认可委员会 中国实验室国家认可委员会 CNACL 1994年9月20日成立 是统一负责管理中国实验室认可工作的国家认可机构 凡是获得CNACL认可的实验室 都将得到CNACL颁发的证书 证书上包括 认可标志 实验室名称 地址 认可范围 生效日期和编号等 同时获取其校准检定范围的清单或附件 详见后页 33 34 35 测量设备管理 36 二 测量设备的管理 37 选配 识别所需的测量 监视的质量特性 根据质量特性要求选购适宜的测量设备 技术特性 经济特性 测量特性 精密度 量程 分辨率 准确度 稳定度 38 测量特性 准确度选择 定义 测量准确度是指测量结果与被测量的真值之间的一致程度 39 测量特性 准确度选择一般为被测量特性值公差的十分之一或以上 T T 10 LSL USL 40 测量特性 精密度 重复性 选择精密度是指在同一测量条件下 对同一被测量进行连续多次测量所得结果的一致性 相同的测量程序 相同的观测者 相同的测量仪器 在短时间内重复测量 用测量结果的分散性表示 41 测量特性 精密度选择一般为被测量公差的十分之一 T LSL USL T 10 42 测量特性 稳定度选择 稳定度是指在规定条件下 测量设备保持测量特性恒定不变的能力 稳定度通常是相对时间而言的 如 检定规程规定二等标准布氏硬度块稳定度为一年内不超过4 XB33型微波信号发生器频率短期稳定度不超过1x104 15min 长期稳定度不超过5x104 3h 43 测量特性 选择稳定度通常考虑的因素 测量设备工作原理 结构设计 构成材料 制造方法 以及关键元器件抗老化程度 耐磨损情况等 测量设备稳定度指标要优于使用要求的指标 44 测量特性 稳定度计算 以硬度块为例 稳定度 x1 x2 x1 45 测量特性 量程选择 所选择仪器的量程应能满足测量要求 一般 所测量的最大值为满量程的80 左右 0 80 0 100 46 测量特性 分辨率 最小刻度 选择 一般为被测量参数公差的十分之一或以上 10 30 47 技术特性 使用方便 操作简单可靠 运输 装卸 组装 安装方便 并易于和检定 校准 装置联接装配 在使用保存期间 易于防护 防损坏 防污染 抗干扰性能良好 所需专用辅助设备 安装 读数 记录 电源等 少 对环境 操作人员条件要求合适 不苛刻 48 经济特性 测量设备购置费用少 操作 维护 保护费用少 能修理 使用寿命长 利用率高 使用时所需场地小 需要操作人员数量少 49 选配平衡 准确度 精密度 分辨率 稳定度 测量设备的综合测量能力不是越高越好 应与测量要求相适宜 测量设备综合性能 使用要求 50 计量认证标志 markofconformity 选择测量设备 尽可能选择有MC标志的设备 51 选配流程 确定预期使用要求 确定准确度 精密度的最大允许值 确定分辨率 量程 稳定度 到选购商店选择适合量程 分辨率 稳定性要求的测量设备 并进行测量试验 5 10次 计算并比较准确度 准确度值 x 标称值 准确度值 最大允许值 计算并比较精密度 精密度值 xmax xmin 也可用标准差计算 精密度值 最大允许值 从经济 技术等因素综合裁定 52 选配案例 某公司欲选配一台电子秤 用于糖果包装的秤量 秤量要求为75 150g 5g 确定预期使用要求秤量范围是0 150g公差要求是 5g确定准确度 精密度要求 分辨率 量程准确度的最大允许值为1g精密度的最大允许值为1g分辨率应小于1g量程为0 200g 初选DZC200型 53 选配案例 选择一组校准合格的砝码 用于选购量程为0 200g 分辨率为1g 稳定度满足要求的电子秤 并进行测量试验 测量结果如下 标称值测量值 5次 5050 350 250 350 250 2100100 5100 4100 4100 5100 4150150 7150 6150 7150 5150 5200200 8200 9200 7200 8200 8 54 选配案例 计算准确度和精密度标称值xx 标称值xmax xmin5050 240 240 1100100 440 440 1150150 60 60 2200200 80 80 2 55 选配案例 判定准确度 精密度各段示值平均值的最大偏倚为0 8 1g 准确度满足要求 各段示值的最大极差值0 2 1g 精密度满足要求 从技术 经济因素考虑 综合裁定上海某衡器厂生产的DZC200型数显电子秤价格适中 操作方便 测量能力满足使用要求 决定选购此型号 56 CASESTUDY 今有一家公司 新购置了一台分辨率为0 01g 量程为0 200g的分析天平 秤量要求为30 160 0 05g塑料粒子 其用50 100 150 200标准砝码校验后各段示值如下 标称值测量值 5次 5050 00150 00250 00150 00150 002100100 004100 003100 003100 004100 003150150 005150 004150 004150 005150 005200200 006200 007200 006200 005200 006请问该分析天平的准确度 精密度能满足使用要求吗 57 验收 请购部门依照请购单要求验收测量设备 主要包括 设备名称规格型号量程分辨率外观等进行使用前的校准 必要时由使用部门先行安装 调试 58 使用前校准 合格 合格 合格 合格出厂 运输 仓储 入库验收 59 纳管 编号 登记 标识校准状态 建立维修履历 必要时 编制测量设备操作说明书 60 登记 范例 测量设备管理一览表 61 校准状态标识 范例 62 测量设备维修履历 63 使用 落实责任制 严格执行操作说明书 定期维护 防止不当的调整 搬运 储存时防止损坏或失效 适合的环境条件 应按期送校 定期进行测量不确定度或误差分析 64 落实责任制 标识责任者 人 测量设备 65 严格执行操作标准书 测量设备 培训 考核合格 正确操作 66 定期维护 定期维护内容 清扫污秽 上防锈油 日常点检 活动部位加润滑油 67 防止不当的调整 作适当的封印 封印被破坏立即识别出 及时得以调整 68 封印的形式 标签 焊料 线材 涂料 封印应能达到一经改变即明显可见的效果 69 搬运储存时防止损坏或失效 搬运规定搬运时应尽可能选择平坦途径 并避免剧烈的震动 严禁堆栈运输 测量设备面板突出部份 如刻度盘 旋钮等必需加以保护 若重量过重时 应由两入或可使用避震防护器具搬运 70 搬运储存时防止损坏或失效 贮存规定贮存时须予以适当的覆盖 以避免灰尘污染 贮存时须注意干燥 以避免电子零件的故障 其它的特殊之贮存规定依各仪器使用说明书规定执行 如温度 湿度 防震动 避免光照等要求 71 适合的环境条件 环境条件是影响测量结果的重要因素 可根据测量设备制造商提供的说明书 配备适合的环境条件 通常包括 温度 湿度 温度变化 照明 振动 灰尘 清洁度 电磁干扰等等 72 应按期送校 使用部门责任者应根据仪器上的校准标签 在校准到期前一个月通知管理部门 使用部门和测量设备管理部门应共同处理好测量设备校准时期测量问题 如 备用测量设备借用测量设备但均应保证测量设备是合格的 73 定期校准 确定合理校准周期 使用校准规程 没有时应编制校准规程 提供合适的校准环境 记录校准的结果 不合格校准结果的处理 注 校准范围应涵盖测量范围 74 校准周期的设定原则 要在测量器具的准确度变化对其使用可能产生明显影响之前再次校准 属于国家强制检定的测量设备 校准的周期必须遵守国家检定规程的规定 这类测量设备的校准周期只可短于国家规定 而不能延长 不属于国家强制检定的测量设备 可根据影响测量设备的多种因素决定校准周期 75 确定合理的校准周期 76 稳定性 77 环境条件 环境条件 使用的温度 湿度 尘土 油污 酸性气体 环境条件变化剧烈 78 使用情况 79 以往校准结果 1年 2年 3年 延长校准周期 缩短校准周期 校准周期 80 校准 81 校准体系的内容 溯源链 校准标准 有资格的校准人员 校准方法 校准环境 校准报告 82 中国量值溯源图 83 校准标准 校准所使用的标准器比被校准的测量工具的精度要高一个等级 能够证明校准所使用的标准器是准确的 一般要求校准所使用标准器比被校准的测量工具要高3 5个不确定度 对校准所使用的标准器进行专门的管理 84 计量管理人员资格 ISO9001 6 2 1基于适当的教育 培训 技能 经验 从事影响产品质量的工作人员应该是能胜任的 ISO10012 计量职能的管理者应确保测量管理体系相关的人员具有可证明的能力 以执行分配的任务 应规定所要求的专门技能 计量管理部门应该能提供所识别的培训 保存培训的记录 评估培训的有效性 并保留记录 ISO17025 实验室管理层应确保所用操作专门设备 从事检测和 或 校准以及评价结果和签署检测报告和校准证书的人员的能力 当使用在培员工时 应对其安排适当的监督 对从事特定工作的人员 应按要求根据相应的教育 培训 经验和 或 可证明的技能进行资格确认 计量检定人员管理办法 第二条计量检定人员是指经考核合格 持有计量检定证件 从事计量检定工作的人员 第三条凡国家法定计量检定机构的计量检定人员和县级以上人民政府计量行政部门授权的技术机构中 执行强制检定和法律规定的其他检定 测试任务的计量检定人员 均须按本办法进行管理 85 使用校准规程 对于强制检定的测量设备必须依据国家检定规程执行 对于非强制检定的测量设备可参照国家检定规程执行 易可依照自行编制的校准规程执行 对于组织特殊的测量设备 如果国外进口的 当没有可依据校准规程时 应自行编制校准规程 86 内校规程 范例 一 目的 为确保厂内高度规 均能维持其准确度及精密度 以符合量测品质要求 故制定本标准书 二 范围 本公司使用之高度规 测量范围为0 300mm 三 权责 3 1高度规之校准 量具管理组 3 2高度规之使用及保管 使用单位 3 3高度规校准记录及保管 量具管理组 87 内校规程 范例 四 作业内容4 1校正频率 6个月4 2使用标准件 可追溯至国家标准送外校合格之标准环规及外校合格之花冈石平台 内校合格之千分表 4 3校正环境 室内一般之温度 湿度 4 4允差 0 01mm4 5校正步骤 4 5 1校正前 4 5 1 1将高度规擦拭干净 4 5 1 2转动高度进给轮 全程升降是否顺畅 4 5 1 3以目视观察计数器及附表指针在高度调整时 活动是否顺畅 4 5 1 4检视高度规底座与导杆是否有松动 88 内校规程 范例 4 5 2检准时 4 5 2 1选择适当之块规尺寸 放置于花冈石平台上 检验高度规 4 5 2 2将千分表安装于高度规划线针夹上 高度规放置于花冈石平台上 4 5 2 3将高度规划线针夹上之千分表下降至探针接触花冈石平台表面 并将千分表接触值记下及高度规计数器 标度盘归零 4 5 2 4做三种不同尺寸校正 分别为20 60 80 每次千分表接触环规量测表之值必须相同 每点校正两次 取其平均值 89 内校规程 范例 4 5 3校正后 4 5 3 1高度规升降轮转动不良时 转检验器位判定是否暂停使用 并安排送校 4 5 3 2升降轮齿轮磨耗 如以补正值尚不能得正确尺寸读数值时 应予以暂停使用 并送修 如无法修护应予以报废处理 4 5 3 3高度规基座底部磨耗过大 影响量测精确度时 应以暂停使用 并送修 如无法修护应予以报废处理 4 5 3 4校准完毕 应于高度规基座明显处贴校准标识 并将结果登录至 内校记录表 4 5 3 5块规使用完毕 须擦拭干净 并喷上防护油 放回固定位置 90 提供合适的校准环境 环境条件是影响校准结果的重要因素通常包括 温度 温度变化和温度梯度 湿度 照明 振动 电磁干扰 灰尘 校准实验室本身等等 91 校准实验室要求 地面应足够坚硬 能承载 耐磨 不易保留灰尘 不易磨蚀 不产生静电 不潮湿 易于清扫 而且应给人一种舒适感 最好背向阳光 在我国应处于建筑物的背面 窗户不要太大 温控室可以没有窗户 照明用荧光灯以减少辐射热的影响 墙面要平整 光滑 在潮湿地区应涂防霉菌油漆 目前我国规定计量室的标准温度为20 c 各种实验室的常用温度和湿度参见下表 92 我国实验室温湿度常用值 93 记录校准结果 校准记录 校准依据 环境条件 校准项目 校准数据 各项目的允许误差 校准有效期 判定结果 校准日期 人员 94 校准记录形式 校准记录形式 内校 外校 内校记录表 校准报告 证书 检定证书 95 内校记录表 校准者 日期 96 97 98 能接受吗 99 例2 1 100 例2 2 101 102 103 例3 1 104 例3 2 105 判定校准结果 依据测量要求自行判定结果 委外校准报告 内部校准 合格 示值误差 最大允许误差 T 10 判定标准 重复性 T 10 委外检测报告 106 CASESTUDY 某公司一数显高压表 量程为5KV 经上海市计量测试技术研究院检测的数据如下 输出电压实际值 标称值 KV 实际值 KV 10次测量值极差 KV 11 0100 00122 0110 00133 0050 00244 0210 00255 0070 002该仪器所需测量的数据为 3 2 0 2KV 请问该数显高压表是否合格 若测量的数据为3 22 0 02KV 又如何 107 不合格校准结果的处理 校准不合格 处理 不合格仪器 评估测量的有效性 108 不合格仪器的处理 限制使用 降级 109 不合格仪器的处理 110 评价测量结果有效性 对该不合格测量设备以往测量结果的有效性进行评价和记录根据不合格情况判定是否需要对以往测量结果再次测量 若需要则 用合格的测量设备进行再次测量 在适当的范围内追溯 直至测量结果正确 并考虑调整校准周期 111 Casestudy 某公司一电子秤 量程为200g 经上海市计量测试技术研究院检测的数据如下 各段示值如下 标称值 g 实际值 g 00 55050 4100100 7150151 2200203 0该仪器所需测量的数据为 150 5g 请问该电子秤是否合格 是否需追溯已销售的产品 112 Casestudy 如果各段示值为 指示值 g 实际值 g 00 05049 410098 7150148 2200197 0该仪器所需测量的数据仍为 150 5g 请问该电子秤是否合格 是否需追溯已销售的产品 为什么 113 维修 114 报废 当检测设备经使用多年 主要测量功能丧失 且无修理价值时 管理部门申请报废 申请表经批准后 及时予以报废处理 不得与在用的设备混放 报废申请单 见后页 115 报废申请单 116 测量不确定度 117 测量不确定度的评定 118 测量不确定度表示方法 119 测量不确定度的几个概念 120 不确定度的A类评定 定义 用对测量样本进行统计分析的方法来评定标准不确定度 称为不确定度的A类评定 有时也称A类不确定度 用符号UA表示 这里的统计方法 是指根据随机取出的测量样本中所获得的信息 来推断关于总体性质的方法 例如 在重复性条件下的任何一个测量结果 可以看作是无限多次测量结果 总体 的一个样本 通过有限次数的测量结果 有限的随机样本 所获得的信息 如平均值x 实验标准差s 来推断总体的平均值 以及总体标准差 这就是所谓的统计分析方法 A类标准不确定度用实验标准差表征 121 不确定度的A类评定 当对同一被测量作n次测量 表征测量结果分散性的量s 实验标准偏差 按下式计算 s x 表示测量仪器的重复性S x 表示用此测量仪器所得测量结果的分散性 122 不确定度的B类评定 定义 用不同于对测量样本进行统计分析的方法来评定标准不确定度 称为不确定度的B类评定 有时也称为B类不确定度评定 其符号用uB表示 它用根据经验或资料及假设的概率分布估计的标准差表示 亦即其原始数据并非来自观测列的数据处理 而是基于实验或其他信息来估计 含有主观鉴别的成分 123 不确定度的B类评定 用于不确定度B类评定的信息来源一般有 以前的测量样本数据 对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验 仪器的说明书 校准证书 检定证书或其他文件提供的数据 某些资料给出的参考数据及其不确定度 B类评定方法要求具备实践经验和判断能力 这种技巧是可以掌握的 应认识到 B类不确定度与A类同样可靠 124 合成标准不确定度 定义 当测量结果是由若干个影响分量的值求得时 且此若干个影响分量不相关时 测量结果的合成不确定度等于这些影响分量的标准差平方和的正平方根 用符号uc表示 Ui表示影响分量的标准差 为A类或B类标准不确定度的分量 125 扩展不确定度 定义 扩展不确定度是确定测量结果区间的量 是由合成不确定度的倍数 即kuc 表示的 用符号U表示 U kuc注 K值一般取为2 有时取3 取决于被测量的重要性 效益和风险 126 测量不确定度的评定流程 确定被测量与输入量间关系 或称建立数学模型 列出测量不确定度来源 标准不确定度分量评定 A类评定 B类评定 计算标准不确定度 评定扩展不确定度 不确定度报告 结束 开始 127 测量不确定度评定实例 高值电阻的测量测量任务 某电子设备生产中需要使用1兆欧的高值电阻 设计要求其最大允许误差极限在 0 1 以内 为此 对选用的高值电阻进行测量 以确定其电阻值是否满足预期的