再谈谈对计量检定与校准及量值传递与计量溯源性的认识
金华彰
上次提出问题的网友,对检定与校准及量值传递与计量溯源性的认识又提出了问题,他认为:“我的观点是:1.计量溯源性只能通过校准来实现。从JJF1001-2011和VIM的定义看,“不间断的校准链”和“每项校准均会引入测量不确定度”是计量溯源性的2个关键要素。而校准需考虑不确定度。2.检定不能保证计量溯源性。因为(JJF1001-2011的)定义并没有要求检定必须要考虑不确定度。(VIM2.44 note1有一定的要求)所以不考虑测量不确定度的检定,是不满足计量溯源性要求的。3.根据JJF1001-2011关于量值传递的定义(VIM无此定义),对照计量溯源性的定义。我国的“量值传递”与“计量溯源”并不是互逆过程。理由不赘述了。4.由于我国法定实行的是“检定”,而不是“校准”,因而在保证计量溯源性方面存在问题。5.目前国际上用的比较普遍的是“计量溯源性”,而不是“量值传递”。(VIM中都没有关于量值传递的定义)。这有什么问题吗?我们需要在这方面与国际完全接轨吗?”下面我再谈谈我对检定与校准及量值传递与计量溯源性的认识和理解。
我认为主还要是要搞请什么是计量检定与校准、什么是量值传递与计量溯源性,及其它们相互之间的关系。检定、校准、量值传递、计量溯源性是计量工作中最常用的计量术语,具有明确的定义和含意,它是在不同时期形成的重要概念。什么是检定与校准?在JJG1001-82《常用计量名词术语及定义》第一版规范中,15条就指出检定是指“为评定计量器具的计量性能﹙准确度、稳定度、灵敏度﹚并确定其是否合格所进行的全部工作。”在21条就指出校准是指“确定计量器具示值误差﹙必要时也包括确定其它计量性能﹚的全部工作。”1985年我国颁布了《计量法》,“检定”作为法制计量专用术语列入法内,因校准不属于法制管理范围未引入法内。在JJG1001-91《通用计量名词及定义》第二版规范中,165条【计量器具】检定是指“为评定计量器具的计量特性,确定其是否符合法定要求所进行的全部工作。”在JJF1001-2011《通用计量名词及定义》中,9.17条指出计量检定是指“查明和确认计量仪器符合法定要求的活动,它包括检查、加标记和(或)出具检定证书。”检定就是评定计量器具的计量性能是否符合法定要求,确定其是否合格所进行的全部工作。 关于校准,在JJG1001-91《通用计量名词及定义》规范中,191条校准是指“在规定条件下,为确定计量器具示值误差的一组操作。”在JJF1001-1998《通用计量名词及定义》中,与VIM定义相一致,8.11条指出校准是指“在规定条件下,为确定测量仪器或测量系统所指示的量值,或实物量具或参考物质所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。”在JJF1001-2011《通用计量名词及定义》规范中,4.10条对校准作了更为具体的规定,规范4.10条指出,校准是指“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的示值之间的关系,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。”校准的目的是为了确定被校准对象的量值与对应的由标准所复现的量值之间的关系,确定该量值能与计量基准相联系,要引入测量不确定度,以实现测量结果量值的溯源性。从上可见,二者的作用、性质、内容、形式、依据都是不同的,检定是法制管理的手段,具有法制性,是属于计量法制管理行为,目的是确定计量器具是否附合法定要求,它包括计量性能、技术要求、法制管理要求,是否符合法定要求,确定是否合格。而校准它只是进行量值溯源为计量器具赋值,是一种技术性操作活动,是一种自愿行为,主要是确定计量器具的校准值及其测量不确定度,其目的是为了满足实际使用的需求。但二者为了确保计量器具所测得的量值能与计量基准所复现的单位量值相联系,以确保测量结果的准确一致这一最终目的是相同的。但要注意,必须区分检定与校准是两个概念,是两种不同形式不同性质的活动,计量检定是要确定计量器具法定特性及其法定地位,而校准不具有这种要求。开展检定国家制定有相应的计量检定规程技术法规,开展校准国家制订有计量校准规范,企业也可自行制订校准规范或方法,作为开展检定、校准的依据。
什么是量值传递和计量溯源性。量值传递术语是50年代初从苏联引入的,当时计量工作的任务通俗的说法就是“建立起来,传递下去。”、“准确一致,正确使用。”即建立国家计量基准、计量标准,通过检定把计量基准所复现的单位量值经计量标准传递到工作计量器具,以实现单位的统一保证被测对象量值的准确和一致,这就是所谓的“量值传递”。当时要保证计量单位制的统一和量值准确可靠,实现单位量值在全国范围内统一,实施量值传递是其主要途径和方法。它可以为工农业生产、国防建设、科学研究、商业贸易、环境监测及人民生活、安全、健康等提供计量保证。所以自上而下组织和进行量值传递成为计量工作的一项基本任务。在JJG1001-91《通用计量名词及定义》第二版规范中,170条规定了量值传递术语的定义,即量值传递是指“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级计量标准传递到工作计量器具,以保证对被测对象的量值的准确和一致。”JJF1001-2011《通用计量名词及定义》中,9.60条量值传递定义与上述定义基本是一致的,只是对国家基准、计量标准、计量器具等术语按现行规范名称作了调整。如何实施量值传递,其主要手段是通过对计量器具的检定或校准,当然检定是重要手段,但校准过程用计量标准去定值实际也是在进行传递,通过检定或校准把国家基准的单位量值传递到工作计量器具,但值得注意的是量值传递要达到的目的是要保证对被测对象的量值即测量结果的准确和一致,为达到准确一致必须要正确使用。什么是计量溯源性,“溯源性”术语,在1984年由4个涉及计量的国际机构(BIPM、IEC、ISO、OIML)联合制定的《国际通用计量学基本名词》6.12条中,就提出了溯源性定义。我国在制定的JJG1001-91《常用计量名词及定义》﹙即第2版﹚171条中对其作了规定,即溯源性是指“通过连续的比较链,使测量结果与国家计量基准或国际计量基准联系起来的特性。”在JJF1001-1998《通用计量名词及定义》中,8.10条规定,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,使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准,通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性。”在JJF1001-2011《通用计量名词及定义》中,按VIM3规定,4.14条对“计量溯源性”定义又作了规定,即是指“通过文件规定的不间断的校准链,测量结果与参照对象联系起来的特性,校准链中的每项校准均会引入测量不确定度。”计量溯源性是计量工作的重要特性之一,它是指任何一个测量结果或计量标准的量值,都应能通过一条具有规定的不间断的校准链,与计量基准联系起来,这种特性使所有的同种量值,都可以按这条校准链通过校准向测量的源头追溯,也就是溯源到同一个计量基准(国家基准或国际基准),确保测量结果的量值具有可溯源性。通常也称为量值溯源,但我理解计量溯源性和量值溯源二个术语还是有区别的,计量溯源性是指计量的特性,而量值溯源是指量值自下而上溯源的一个途径或过程。量值的溯源是通过校准活动来实现的,但在检定中用计量标准确定其示值误差的大小实际上也是一种溯源的过程。无论是量值传递还是量值溯源,其基本目的就是通过计量标准通过检定或校准及测量活动,把计量器具所测得的量值和计量基准单位量值联系起来,其本质就是确保测量结果的可溯源性及其可信度,以实现国家计量单位制的统一和量值的准确可靠计量工作的这一基本宗旨和目的,它通过二种不同途径来完成,量值传递通过检定以实施计量法制管理,量值溯源通过校准活动以满足企业客观的实际需求。量值传递是自上而下逐级进行,量值溯源是一种自下而上的自愿行为。
那么检定与校准和量值传递与计量溯源性或量值溯源又是什么关系呢?我认为在JJF1001-2011《通用计量名词及定义》中,对上述四个术语都有单独的定义﹙其中量值溯源无定义﹚,可见它们具有不同的概念和含意,但实际上互相是紧密联系的。为实施量值传递,确定量值传递的途经,国家制订了《国家计量检定系统表》计量技术法规;为实施量值溯源,按JJF1001-2011《通用计量名词及定义》中9.59条要求,应制订《国家溯源等级图》。实际上术语称的《国家溯源等级图》就是我国现行颁布的《国家计量检定系统表》,二者是统一的,二个名称实质是一个文件。我国自1987年至今,已发布实施的《国家计量检定系统表》已有93种,它表述了某一量从计量基准、计量标准直至工作计量器具直到被测的量,它们之间的关系和程序,规定了测量不确定度或最大允许误差及其测量方法。《国家计量检定系统表》技术法规的制定和发布,使我国量值传递体系更加完善,使从上至下量值传递系统有了科学的完善的法定技术依据,对自下而上的量值溯源也有了相应的依据。可见量值传递和量值溯源是统一量值中同一过程的两种不同途经,检定和校准是实施量值传递和量值溯源统一量值的二种重要手段和方法。广义的理解,校淮也是在进行量值传递,而检定也是一种溯源过程。“量值传递”则是指自上而下通过逐级检定或校准,建立量值传递体系,将国家基准所复现的量值通过各级测量标准传递到工作计量器具,以保证测量结果准确可靠的活动。“量值溯源”是指自下而上通过不间断的校准链,使测量结果或测量标准的量值与国家基准或国际基准联系起来,通过校准而构成量值溯源体系。我个人认为计量工作最为本质的核心是要抓住两个头,管好一条线,两头一个是源头即建立国家计量基准,另一个头就是着落点即要确保测量结果量值的准确可靠,一条线就是开展和组织管理好量值传递和量值溯源这一过程。实施校准要确定测量不确定度,而开展检定要确定允许误差或测量不确定度要求,我认为VIM第3版实际上采用了误差和不确定度同时并存的方法,而这些要求在检定规程、校准规范中均有相应规定,则不能说检定无测量不确定度就不能溯源,溯源就必须要有测量不确定度。量值传递和量值溯源采用同一《国家计量检定系统表》,当然两者为互逆过程。进行量值传递和量值溯源开展检定和校准,均有相应的技术法规和规范,所以校准不属于法制管理并不会影响量值溯源工作的开展,当前校准工作是急需加强规划和管理。我个人认为,当前在量值传递和量值溯源工作中,值得关注的是要进一步认识量值传递的终点、量值溯源的起点在那里?其终点﹙或起点﹚不是工作计量器具本身,而是指用工作计量器具通过测量所得到的测量结果的量值。开展量值传递和量值溯源工作,决不能只忙于从事检定、校准,只注重计量器具的管理,量值传递(或溯源)的最终目的或着落点应放在确保测量结果的准确可靠,测量所得的量值准确一致上,所以不仅要开展检定和校准活动,同时还必须加强对计量器具在使用中测量过程的控制,属于法制计量部分还要加强对其测量过程的监督和管理,量值传递和溯源它包含了整个全过程,计量学是关于测量及其应用的科学,计量工作必须要和测量结果相联系,要紧紧落实到为国民经济为社会发展为维护人民群众的切利益,面向生产,联系实际,确保所得到的测量结果能达到准确和一致,确保测量结果的可溯源性和可信性,才会更好发挥计量工作应有的作用。
关于计量术语如何和国际接轨的问题,当然要积极采用国际上统一的术语, 这有利于国际交流和合作,因此在修订JJF1001-2011《通用计量名词及定义》时,引言中就提出“本规范中术语的定义原则上与VIM和VIML﹙修订版﹚保持一致,在词条后表明VIM中的相应条款。” 但也必须考虑我国的现实情况,计量术语在国内使用的历史性、习惯性、科学性,需要保留一些专用术语。如“计量”一词,当前只有中国和日本使用,英文无这一词汇。我国早在二十世记三十年代,从文献上就可查到“计量”一词,1936年9月,原民国政府全国度量衡局局长吴承洛作了一次《新制度量衡》的播音演讲,后成文刊载于《工业标准与度量衡》(月刊,第三卷第四期,1936年10月30日出版)。文中把“计量”作为固定的词多次使用,并具体出现“计量”、“计量单位”、“计量标准”、“计量学”等词汇。新中国成立后,随着我国工业、国防、科学技术的发展,需要进一步加强计量工作,1955年在国务院成立了国家计量局,所以20世纪50年代广泛使用“计量”一词是顺理成章的事。关于计量、测量的关系争论了多少年,在1991年JJG1001-91《通用计量名词及定义》才给计量下了定义,虽然说计量学有时也简称计量,但严格的说计量与测量、计量学还是有区别的,测量是一种操作过程,计量学是一门研究测量理论与实践的综合性科学,应该说“计量”具有更广义的含意。我国1985年颁布了《计量法》,计量已成为我国法定词汇,从而又形成了很多相关性术语,如计量单位、计量单位制、计量器具、计量基准、计量标准、法制计量、计量保证、法制计量控制、计量管理、计量监督、计量行政部门、法定计量机构、计量检定、计量检定规程、计量检定系统表、计量检定员、计量鉴定、计量认证、计量确认、计量授权等术语,以与我国《计量法》相一致,计量己成为我国计量工作中最基本的术语。为此计量单位与测量单位、计量器具与测量仪器、计量基准与国家标准均为同义语。可见计量术语应用必须结合我国的国情,与我国计量法律法规相一致,要完全与国际上的计量术语相一致是困难的。检定、校准、溯源性术语和国际上是通用的,我国习惯称为“量值传递”、“量值溯源”我认为也是无可非议的。虽然有的术语名称不同但概念应是统一的应与国际上相一致。
以上只是个人的一点理解和认识供参考。
﹙金华彰写于2013.4.28于北京﹚