三、思考题1. 什么是测量标准?
测量标准(measurement standard,etalon)是指“具有确定的量值和相关联的测量不确定度,实现给定量定义的参照对象”。在我国,测量标准按其用途分为计量基准和计量标准。测量标准举例如下:具有标准测量不确定度为3μg的1kg质量测量标准;具有标准测量不确定度为1μΩ的100Ω测量标准电阻器;具有相对标准测量不确定度为2×10-15的铯频率标准;量值为7.072并具有标准测量不确定度为0.006的氢标准电极;每种溶液具有测量不确定度的有证量值的一组人体血清中的可的松参考溶液;对10种不同蛋白质中每种的质量浓度提供具有测量不确定度的量值的有证标准物质。
测量标准的含义有:
(1)研制、建立测量标准的目的是为了定义、实现、保存或复现给定量的单位或一个或多个量值;这里所用的“实现”是按一般意义说的。“实现”有三种方式:一是根据定义,物理实现测量单位,这是严格意义上的实现;二是基于物理现象建立可高度复现的测量标准,它不是根据定义实现的测量单位,所以称“复现”,如使用稳频激光器建立米的测量标准,利用约瑟夫森效应建立伏特测量标准或利用霍尔效应建立欧姆测量标准;三是采用实物量具作为测量标准,如1kg的质量测量标准。
(2)在测量领域里作为计量基准或计量标准使用,而不是作为工作计量器具使用;测量标准必须具有确定的量值和相关联的测量不确定度。测量标准经常作为参照对象用于为其他同类量确定量值及其测量不确定度。并通过更高等级的测量标准对其进行校准,或通过比对等手段,确立其计量溯源性。
(3)给定量的定义可通过测量系统、实物量具或有证标准物质实现。测量标准是有一定形态的实体,而不是文本标准。
(4)几个同类量或不同类量可由一个装置实现,该装置通常也称测量标准。
(5)测量标准的标准测量不确定度是用该测量标准获得的测量结果的合成标准不确定度的一个分量。通常,该分量比合成标准不确度的其他分量小。测量结果的量值及其测量不确定度必须在测量标准使用的当时确定。
2. 我国测量标准如何分类?
根据量值传递的需要,我国将测量标准分为计量基准、计量标准和标准物质三类。计量基准分为基准和副基准;计量标准分为最高等级计量标准(简称最高计量标准)和其他等级计量标准(简称次级计量标准);标准物质分为一级标准物质和二级标准物质。
3. 参考标准与工作标准的关系是什么?
参考测量标准(reference measurement standard)简称参考标准,是指“在给定组织或给定地区内指定用于校准或检定同类量其他测量标准的测量标准”。
该定义给出了参考标准存在的范围及其性质和作用。它与我国《计量法》中的最高计量标准和社会公用计量标准相对应,《计量法》中阐明了最高计量标准的法律地位及其作用,并规定社会公用计量标准、部门和企事业单位的最高计量标准为强制检定的计量标准。
工作测量标准(working measurement standard)简称工作标准,是指“用于日常校准或检定测量仪器或测量系统的测量标准”。
工作测量标准通常用参考测量标准校准或检定。根据需要,工作标准还可以按其不同的准确度进行分等分级。
4. 量值传递与量值溯源的关系是什么?
量值传递(dissemination of the value of quantity)是指“通过对测量仪器的校准或检定,将国家测量标准所实现的单位量值通过各等级的测量标准传递到工作测量仪器的活动,以保证测量所得的量值准确一致”。
量值溯源是指“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”。
在我国,量值传递关系和量值溯源关系用国家计量检定系统表来表示。量值传递与量值溯源的关系是:
(1)量值传递和量值溯源是同一过程的两种不同的表述,其含义就是把一种可测量的量从国际计量基准或国家计量基准复现的量值通过检定或校准,从准确度高到低地向下一级计量标准传递,直到工作计量器具。作为某一个量的定值依据的国际计量基准或国家计量基准就是这个量的源头,是准确度最高点,从这一点向下传递,量值的准确度逐渐降低,直至生产生活和科学实验中获得的测量值,构成了这个量的一条不间断的量值传递链。从而使用工作计量器具所得到的测量值,通过这样一条不间断的链与国家计量基准或国际计量基准联系起来,即实现量值溯源,此时这条不间断的链又称溯源链。要实现量值的准确可靠,在每个量的传递链或溯源链中都要规定每一级的测量不确定度,从而使量值在传递过程中准确度的损失尽可能小,使量值传递和量值溯源真正有效。量值传递和量值溯源互为逆过程。
(2)量值传递是自上而下逐级传递。在每一种量的量值传递过程中,国家计量基准只允许有一个。量值传递通过检定或校准来实现。
(3)量值溯源是一种自下而上的自愿行为。溯源的起点是计量器具测得的量值即测量结果或计量标准所指示或代表的的量值,通过工作计量器具、各级计量标准直至国家基准。溯源的途径允许逐级或越级送往计量技术机构检定或校准,从而将测量结果与国家计量基准的量值联系起来,但必须确保溯源的链路不能间断。作为某一个量的定值依据的国际计量基准或国家计量基准就是这个量的源头,是准确度最高点。生产、生活和科学实验中获得测量值的工作计量器具由计量标准校准,各级计量标准再向上送检,直至源头,构成了这个量值的一条不间断的校准链,从而使用工作计量器具所得到的测量值,通过这样的一条不间断的链与国家计量基准或国际计量基准联系起来,即实现量值溯源。量值溯源可以通过送检或送校来实现。
5. 计量基准的地位和作用是什么?
计量基准是一个国家量值的源头。我国的计量基准是经国务院计量行政部门批准作为统一全国量值的最高依据,全国的各级计量标准和工作计量器具的量值都要溯源于计量基准。
计量基准可以进行仲裁检定,所出具的数据能够作为处理计量纠纷的依据并具有法律效力。
计量基准可以代表国家参加国际比对,使量值与国际计量基准保持一致。
6. 国家如何进行计量基准的管理?
计量基准由国务院计量行政部门根据社会、经济发展和科学技术进步的需要,统一规划,组织建立。基础性、通用性的计量基准,建立在国务院计量行政部门设置或授权的计量技术机构(如中国计量科学研究院建立并保存了125项计量基准)上,专业性强、仅为个别行业所需要或工作条件要求特殊的计量基准,可以建立在有关部门或者单位所属的计量技术机构(如工频大电流比例基准建立在国家高电压计量站)。建立计量基准由相应的计量技术机构向国务院计量行政部门申报。
申请计量基准的计量技术机构应当具备以下6个条件:①能够独立承担法律责任;②具有从事计量基准研究、保存、维护、使用、改造等项目工作的专职技术人员和管理人员;③具有保存、维护和改造计量基准装置及正常工作所需实验室环境(包括工作场所、温度、湿度、防尘、防震、防腐蚀、抗干扰等)的条件;④具有保证计量基准量值定期复现和保持计量基准长期稳定可靠运行所需的经费和技术保障能力;⑤具有相应的质量管理体系;⑥具备参与国际比对、承担国内比对的主导实验室和进行量值传递工作的技术水平。
建立计量基准的计量技术机构向国务院计量行政部门申请,受理申报后,国务院计量行政部门委托专家组对计量技术机构申报的计量基准进行文件资料审查和现场评审,由专家组出具评审报告,并对专家评审报告进行审核;对审核合格的,批准并核发《计量基准证书》,向社会公告。
国务院计量行政部门对计量基准进行定期复核和不定期监督检查,复核周期一般为5年。复核和监督检查的内容包括:计量基准的技术状态、运行状况、量值传递情况、人员状况、环境条件、质量管理体系、经费保证和技术保障状况等。
建立计量基准的计量技术机构应当定期检查计量基准的技术状况,保证计量基准正常运行,按要求使用计量基准进行量值传递。对因某些原因造成计量基准终止量值传递的,计量技术机构应当向国务院计量行政部门报告。
7. 计量标准的地位和作用是什么?
计量标准是指准确度低于计量基准、用于检定或校准其他计量标准或工作计量器具的测量标准。我国的计量标准,按其法律地位、使用和管理范围的不同,分为社会公用计量标准、部门计量标准和企事业单位计量标准三类。
计量标准在我国量值传递和量值溯源中处于中间环节,起承上启下的作用,即计量标准将计量基准复现的量值,通过检定或校准的方式传递到工作计量器具,确保工作计量器具量值的准确可靠和统一,从而使工作计量器具进行测量得到的数据可以溯源到计量基准。
计量标准是将计量基准的量值传递到国民经济和社会生活各个领域的纽带,是确保量值传递和量值溯源,实现全国计量单位制的统一和量值准确可靠的必不可少的物质基础和重要的保障。为了加强计量标准的管理,规范计量标准的考核工作,保障国家计量单位制的统一和量值传递的一致性、准确性,为国民经济发展以及计量监督管理提供公证、准确的检定、校准数据或结果,国家对计量标准实行考核制度,并纳入行政许可的管理范畴。
计量标准中的社会公用计量标准作为统一本地区量值的依据,在社会上实施计量监督具有公证作用,在处理计量纠纷时,社会公用计量标准仲裁检定后的数据可以作为仲裁依据,具有法力效力。
8. 计量标准如何进行考核与复查?
计量标准的考核
国务院计量行政部门统一监督管理全国计量标准考核工作,省级计量行政部门负责监督管理本行政区域内计量标准考核工作。
①社会公用计量标准的考核:国务院计量行政部门组织建立的社会公用计量标准及各省级计量行政部门组织建立的各项最高等级的社会公用计量标准,由国务院计量行政部门主持考核;地(市)、县级计量行政政部门组织建立的各项最高等级的社会公用计量标准,由上一级计量行政部门主持考核;各级地方计量行政部门组织建立其他等级的社会公用计量标准,由组织建立计量标准的计量行政部门主持考核。经考核合格,取得《计量标准考核证书》的,由建立该项社会公用计量标准的计量行政部门颁发《社会公用计量标准证书》。
②部门计量标准的考核:国务院有关部门和省、自治区、直辖市有关部门建立的各项最高等级的计量标准,须经同级政府计量行政部门主持考核合格。取得《计量标准考核证书》,才能在内部开展非强制检定。
③企事业单位计量标准的考核:企业、事业单位建立的各项最高计量标准,须经与企业、事业单位的主管部门同级的计量行政部门主持考核合格,取得《计量标准考核证书》,才能在内部开展非强制检定。
④无主管部门的单位计量标准的考核:无主管部门的单位建立本单位的各项最高计量标准应当向注册地的计量行政部门申请考核,考核合格并取得《计量标准考核证书》,才能在本单位内部开展非强制检定。
⑤授权单位计量标准的考核:承担计量行政部门计量授权任务的单位建立相应的计量标准,应当向授权的计量行政部门申请考核,考核合格并取得《计量标准考核证书》,才能开展授权范围的检定工作。
(2)计量标准的复查
《计量标准考核证书》有效期届满6个月前,持证单位应当向主持考核的计量行政部门申请复查考核。经复查合格后准予延长有效期;不合格的,主持考核的计量行政部门应当向申请复查考核单位发送《计量标准考核结果通知书》。超过《计量标准考核证书》有效期的申请考核单位应当按照新建计量标准重新申请考核。
9. 计量标准开展量值传递的范围是什么?
根据计量法律法规的规定,计量标准考核合格,开展量值传递的范围为:
(1)社会公用计量标准向社会开展计量检定或校准;
(2)部门计量标准在本部门内部开展非强制检定或校准;
(3)企事业单位计量标准在本单位内部开展非强制检定或校准。
如果需要超过规定的范围开展量值传递或执行强制检定工作,建立计量标准的单位应当向有关计量行政部门申请计量授权。凡是申请授权的计量标准不论是最高计量标准还是其他等级的计量标准,都应当经授权的计量行政部门计量标准考核合格。
10. 标准物质如何分级?
标准物质又称参考物质,可用符号RM表示,它是指“具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特性,用以校准测量装置、评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质”。标准物质可以是纯的或混合的气体、液体或固体。
从量值传递和经济观点出发,通常将标准物质分一级和二级两个级别。
一级标准物质采用定义法或其他准确、可靠的方法对其特性量值进行计量,其不确定度达到国内最高水平,主要用于对二级标准物质或其他物质定值,或者用来检定或校准高准确度的仪器设备或评定和研究标准方法。
二级标准物质采用准确、可靠的方法或直接与一级标准物质相比较的方法对其特性量值进行计量,其不确定度能够满足日常计量工作的需要,主要用来做工作标准使用,用于现场方法的研究和评定。
11. 标准物质的定级条件包括哪些方面?
标准物质定级的主要依据是标准物质特性量值的稳定性、均匀性和准确性。
一级标准物质的定级条件:
(1)用绝对测量法或有两种以上不同原理的准确可靠的方法定值。如果只有一种定值方法时,就要有多个实验室以同等准确可靠的方法定值;
(2)不确定度具有国内最高水平,均匀性在不确定度范围内;
(3)稳定性在一年以上,或达到国际上同等标准物质的先进水平;
(4)包装形式符合标准物质有关技术规范的要求。
二级标准物质的定级条件:
(1)用与一级标准物质进行比较测量的方法或一级标准物质的定值方法定值;
(2)不确定性和均匀性虽未达到一级标准物质的水平,但能满足一般测量的需要;
(3)稳定性在半年以上,或能满足实际测量的需要;
(4)包装形式符合标准物质有关技术规范的要求。
12. 计量技术机构应具备哪些基本的条件?
计量技术机构应该是一个实体,所建立的管理体系应覆盖机构所进行的全部计量检定、校准和检测工作。机构管理体系应满足以下基本要求:
(1)有相应的管理人员和技术人员,应明确规定其职责和权力,并应具有所需的资源来履行职责,包括实施、保持和改进管理体系的职责,识别对管理体系或检定、校准和(或)检测程序的偏离,以及采取预防或减少这些偏离的措施;
(2)有相应的措施,以保证机构负责人和员工的工作质量不受任何内部和外部的不正当的商业、财务和其他方面的压力和影响;
(3)有形成文件的政策和程序,以保护顾客的机密信息,包括具有保护电子文档和电子传输结果的程序;
(4)有形成文件的政策,以避免参与任何可能降低其能力、公正性、诚实性、独立判断力或影响其职业道德的活动;
(5)规定机构的组织和管理结构,以及质量管理、技术运作和支持服务之间的关系;
(6)规定对检定、校准和检测质量有影响的所有管理、操作、验证和核查人员的职责、权力及相互关系;
(7)由熟悉检定、校准或检测的方法、程序、目的和结果评价的监督人员对从事检定、校准和检测的人员实施有效的监督;
(8)有技术负责人,全面负责技术运作和确保机构运作质量所需的资源;
(9)指定一名人员作为质量负责人,不管现有的其他职责,应赋予其在任何时候都能保证与质量相关的管理体系得到实施、遵循的责任和权力。质量负责人应有直接渠道接触决定政策和资源的机构负责人;
(10)指定关键管理人员(如技术负责人和质量负责人)的代理人;
(11)确保机构人员理解他们活动的相互关系和重要性,以及如何为管理体系质量目标的实现做出贡献。
(12)业务管理实现信息化,系统运行可靠;
(13)具有检定、校准或检测设备更新、改造和维持业务工作正常运行的经费保障能力,保持可持续发展。
此外,计量技术机构的负责人应确保在机构内部建立适宜的沟通机制,并就与质量管理体系有效性有关的事宜进行沟通。
13. 计量技术机构如何保证所开展工作的公正性?
计量技术机构的公正性既是其法制性的必然要求,也是其社会存在价值的基础。公正性应该是计量技术机构各项行为的重要准则,也是质量保证的重要组成部分。
机构公正性地位的确立,既是由其自身的性质所决定,更需要依靠自身的管理和行为规范来保证。机构要保证其公正性,就必须确保其组织结构的独立性(以保证对结果判断的独立性)、经济利益的无关性(不以盈利为目的)以及人员的良好思想素质和职业道德。
计量技术机构的公正性要求主要表现在以下两个方面:
一是要求计量技术机构的检定、校准和检测工作的质量不受任何内部和外部的压力和诱惑的影响。机构应采取多种措施,如公正性声明、工作人员守则、职业道德规范等措施,保证其管理和技术人员的工作质量不受任何内部和外部的商务、财务和其他压力的影响。例如工作人员不得收受客户的贿赂或酬金而将不合格判为合格,工作人员不应追求完成产值指标而不顾质量等。上级或本机构的行政领导不应由于种种原因而干预测量的数据及由此得出的结论,因此行政领导应发布不干预检定、校准和检测工作,充分保证其公正性的声明,并切实贯彻执行。公正性声明一般应反映在质量手册中。
二是要求计量技术机构不参与任何影响公正性或职业道德的活动。机构应制定文件化的政策和程序,以避免参与任何可能削弱其能力、公正性、诚实性、独立判断力或影响其职业道德的活动。例如不参与顾客产品的经销、推销、推荐、监制活动等。
14. 计量技术机构的质量管理体系文件应包括哪些主要内容?
质量管理体系文件是计量技术机构所建立的质量管理体系的文件化的载体。计量技术机构应将其政策、制度、计划、程序和作业指导书制定成文件,并达到确保机构的检定、校准和检测结果质量管理所需要的程度。体系文件应传达至有关人员,并被其理解、获取和执行。
管理体系文件通常包括:质量方针和质量目标、质量手册、程序文件、作业指导书、表格、质量计划、规范、外来文件、记录等。
15. 为保证检定、校准和检测工作的正常开展,计量技术机构应具有哪些必须的资源?
决定计量技术机构检定、校准和检测的正确性和可靠性的资源有人员、设施和环境条件、测量设备以及检定、校准和测量方法等。计量技术机构应提供所开展的检定、校准和检测项目一览表(包括诸如项目名称、量程或测量范围、测量不确定度或准确度等及或最大允许误差以及执行的规程、标准、规范或规则等),确定并提供履行其检定、校准和检测任务,以及建立和改进管理体系所需要的资源。
16. 计量技术机构应如何保证所有计量标准和测量设备的溯源性?
测量的溯源性是由能出示其资格、测量能力和溯源性证明的计量技术机构的检定或校准服务来保证的。由这些机构出具的检定/校准证书应表明通过一个不间断的校准链与国家基准相联系。检定证书和校准证书应包含测量结果及其不确定度或是否符合检定规程或校准规范中规定要求的结论。
计量技术机构用于检定、校准和检测的所有设备,包括对检定、校准、检测和抽样结果的准确性或有效性有显著影响的辅助测量设备(例如用于测量环境条件设备),均应具有有效期内的检定或校准证书,以证明其溯源性。机构应制订设备检定或校准的程序和计划。
(1)测量设备量值溯源的实施:计量技术机构应编制和执行测量设备的周期检定或校准计划,以确保由本机构进行的检定、校准和检测可溯源到国家基准或社会公用计量标准。
(2)计量标准量值溯源的实施:计量技术机构应有计量标准量值传递和溯源框图、周期的程序和计划。计量标准应由有资格的计量技术机构检定。机构所持有的计量标准器应仅用于检定或校准,不能用于其他目的,除非能表明其作为计量标准的性能不会失效。计量标准在任何调整之前或之后均应检定或校准。
(3)标准物质量值溯源的实施:可能时,标准物质应溯源到国际单位制单位,或有证的标准物质。只要技术和经济条件允许,应对内部标准物质进行核查。
(4)期间核查:应根据规定的程序和日程对计量基(标)准,传递标准或工作标准以及标准物质进行核查,以保证其检定或校准状态的可信度。
17. 检定、校准和检测工作的实施包括哪些基本的过程?
检定、校准和检测工作的实施主要包括以下基本的过程:
(1)检定、校准和检测实施的策划;
(2)与顾客有关的过程;
(3)检定、校准和检测方法及方法的确认;
(4)服务和供应品的采购;
(5)分包;
(6)量值溯源;
(7)抽样;
(8)检定、校准和检测物品的处置;
(9)检定、校准和检测质量的保证;
(10)原始记录和数据处理;
(11)结果报告。
18. 为什么要进行方法确认?如何进行方法确认?
在校准规范、检测技术规范或标准中未包含的方法称非标准方法。如果必须使用非标准方法时,应理解顾客的要求,明确校准或检测的目的,并征得顾客的同意。所制定的方法在使用前应经适当的确认。
方法确认的概念:
(1)确认是通过核查并提供客观证据,以证实某一特定预期用途的特定要求得到满足。
(2)用于确定某方法性能的技术应当是下列之一,或是其组合:
①使用参考标准或标准物质进行校准;
②与其他方法所得的结果进行比较;
③实验室间比对;
④对影响结果的因素作系统性评审;
⑤根据对方法的理论原理和实践经验的科学理解,对所得结果不确定度进行的评定。
(3)按预期用途对被确认方法进行评价时,方法所得值的范围和准确度应适应顾客的需求。上述值如:结果的不确定度、检出限、方法的选择性、线性、重复性和(或)复现性、灵敏度等。
(4)确认包括对要求的详细说明、方法特性量的测定、对利用该方法能满足要求的核查以及对有效性的声明。
方法确认的要求:
(1)机构需要做方法确认的范围:非标准方法、机构设计(制定)的方法、超出其预定范围使用的标准方法、扩充和修改过的标准方法。
(2)确认的目的:证实该方法适用于预期的用途。确认应尽可能全面,以满足预定用途或应用领域的需要。
(3)确认记录:机构应记录确认所获得的结果、使用的确认程序以及该方法是否适合预期用途的声明。