测量设备和测量过程的计量要求导出

分辨力（最小分度值） 0.05kPa 应处于其预期使用测量过程 （控制限变动 （0.0005MPa×1/10） 控制量允许公差
范围）的 1/10。
(-30～50)℃
测量设备使用环境
设备名称
压力变送器
型号规格 测 量 设 备 的 计 量 特 性
？
测量范围
(0～100)kPa 评 价
准确度
MPE：±0.05kPa
测量设备和测量过程的计量要求导出
计量要求是为满足被测对象量值的测量而提出的要求。 企业建立测量管理体 系的目的就是为了满足预期的计量要求， 而控制测量过程的前提首先要明确计量 要求，因此，从测量要求中正确导出计量要求是测量过程控制的基础。 计量要求也可以说是对测量过程各要素提出的要求， 这些要求可从顾客的产 品要求和组织的要求、能源、经营管理、法律法规的测量要求中导出。这些要求 对具体测量设备来说，可表示为测量范围、分辨力、准确度等级、扩展不确定度 （或最大允许误差）、稳定性等；对一个测量过程来说，计量要求不仅针对测量 设备，还包括测量方法、环境条件、操作者技能等。 怎样从测量要求中导出对测量设备的计量要求呢？实践证明， 利用测量能力 的概念来解决计量要求的导出问题是一个有效的尝试。 一、测量能力指数 Mcp ㈠ 测量能力指数 Mcp 值 测量能力指数是为了保证测量数据的准确而提出的一种评定指标， 通常称为 Mcp 值。它的本质是被测对象的允许误差与测量误差的比值。 从企业的测量情况（见表 1）分析，被测参数一般可分为两大类：检验与监 控类和参数测量类。 表 1 测量系统（设备）测量能力指数 Mcp 值表 级别 类别 检验、监控 Mcp 参数测量 Mcp 能力评价 A 3～5 1.7～2 高 B 2～3 1.3～1.7 足够 C 1.5～2 1～1.3 基本满足 D 1～1.5 0.7～1 不足 E ＜1 ＜0.7 低
M cp
⑴ 测量设备的计量要求
T T T T 6 2U 2 2U 1 3U 1
U1
⑵ 测量过程的计量要求
T 3M cp
U
T 2 M cp
也就是说，选定 Mcp 值后，这里的 U1 即为在检验与监控类中所希望得到的 测量设备的计量要求，而 U 则为测量过程的计量要求。 2、参数测量类的测量能力指数 Mcp 值一般用下述公式计算： 由
测量范围 最大允许误差 （MPE） 分辨力 （δx） 环境要求
应等于或略大于测量范围。 实 ≤0.06MPa 际测量范围处于测量设备所 (0.0595～0.06)MPa 能 显 示 测 量 范 围 的 1/3 ～ （X=59.75kPa） 2/3。
±0.00025MPa （T=0.0005MPa）
按准确度等级计算的最 大允许误差≤1/3MPE
测量范围
(-40～1300)℃ Ⅱ级 MPE：±2.5℃
（查 JJG 351 表 2）
(0～600)℃ 0.25 级 MPE：±1.5℃
准确度 最大允许 误差 分辨力
评 价
MPE：±3.0℃
根据测量要求导出的计量 要求和测量设备配置原则，所 购置的测量范围(0～600) ℃， MPE： ±3.0℃的温度测量系统， 可以满足二催化一反温度测量 和控制要求。 取测量系统（设备）测量 能力指数 Mcp=3，T=6.0℃，则 测 量 设 备的 测 量扩 展 不确 定 为： T U1 =6.0℃/9=0.7℃ 3M cp 测量过程的计量要求为： T U =6.0℃/6=1.0℃ 2 M cp 则测量结果为： X±U=490℃±1℃（k=2） 即测量结果在 (489～491) ℃范围内。
测量过程名称 常压初馏塔塔顶 压力测量 测量要求 测量 参数 压力值（MPa） 测量过程 依据文件
QJ/SYHL GK01 2010 （A/0） 《工艺控制卡 （公司级） 》
计量特性
测量设备的配置原则
导出计量要求 (0～100)kPa （0.06MPa×3/2） MPE：±0.05kPa （±0.00025MPa×1/5） 0.05kPa （0.0005MPa×1/10） (-30～50)℃
U1
T 。 3M cp
2、测量过程的计量要求 对一个测量过程来说，计量要求不仅针对测量设备，还包括测量方法、环境 条件、操作者技能等。因此，测量过程的计量特性测量范围、最大允许误差、分 辨力与测量设备的计量特性相一致，测量过程的扩展不确定度由式 U 算得出。 三、举例
T 计 2 M cp
1、测量要求 ⑴ 以常压初馏塔塔顶压力测量为例。 测量过程计量要求导出记录
注 1：参数监控是通过检测将参数控制在某个事先规定的范围内；而参数测量仅要求测定参 数的具体数值，只对测量准确度提出要求。 注 2：根据参数的重要程度，尽量选取 Mcp0 在 B 级以上的测量系统（设备） ；测量系统（设 备）Mcp 不得低于 C 级的规定。
1、质量检验、工艺控制等数据（检验与监控类）
M cp
允 允 2 允 U 2U 1 3U 1
可得
U1 2 允 3M cp
当选定 Mcp 值后，这里的 U1 即为我们所希望得到的参数测量类测量设备的 计量要求。 二、测量设备和测量过程计量要求导出
㈠ 测量设备计量要求及导出 1、测量设备的计量要求 ⑴ 测量范围 测量设备所能显示的测量范围应不低于其预期使用的实际测量范围； 鉴于测 量准确性和安全性的考虑， 测量设备预期使用的实际测量范围建议处于测量设备 所能显示测量范围的 1/3～2/3 为宜。 ⑵ 分辨力 测量设备的分辨力应处于其预期使用测量过程控制量允许公差 （控制限变动 范围）的 1/10 为宜。 ⑶ 准确度等级 当测量设备预期使用要求以测量过程所选用测量设备最低准确度等级来表 示时， 测量设备的实际准确度等级应不低于其预期使用要求所规定的最低准确度 等级。 ⑷ 最大允许误差 最大允许误差应处于其预期使用测量过程控制量允许公差(控制限变动范围) 的 1/3～1/10 为宜。 ⑸ 扩展不确定度 当测量设备预期使用要求以测量过程（产品加工、工艺控制、质量检测等） 控制量允许公差范围（控制限）来表示时，可以通过确定测量系统（设备）测量 能力指数（ Mcp ）来计算出测量设备的扩展不确定度（或最大允许误差） ，即
0.1℃
出厂编号
制造商 测量设备的测 量不确定度
？
0.7℃（k=2）
测量过程的扩展 不确定度
1.0℃（k=2）
编制：
审核：
日期：2012 年 10 月 23 日
这一类被测参数本身的量值是确定的，如(10±0.5)mm 等，测量的目的是判 定这个量值是否在允许的误差范围内，也就是说，10mm 是确定的，要计量它们 是否在±0.5mm 公差范围之内。 2、物资量、能源量等检测数据（参数测量） 这类被测参数是不确定的，只对测量提出准确度要求，例如，进厂的煤每车 的量是不确定的，只是要求每车的误差不超过多少，这种误差称为允许误差，记 作“δ 允”。 ㈡ 测量能力指数 Mcp 值的计算公式 1、检验与监控类的测量能力指数 Mcp 值用下述公式计算：
QJ/SYHL GK01 2010 （A/0） 《工艺控制 卡（公司级） 》
计量特性
测量设备的配置原则
应等于或略大于测量范围。 实 际测量范围处于测量设备所 能 显 示 测 量 范 围 的 1/3 ～ 2/3。
源自文库
导出计量要求 (0～600)℃ （515℃×3/2） MPE：±5℃ （±20℃×1/4） 4℃ （40℃×1/10） (-30～50)℃
根据测量要求导出的计量 要求和测量设备配置原则， 所购 置 的 测 量 范 围 (0 ～ 100)kPa ， MPE：±0.05kPa 的压力变送器， 可以满足常压初馏塔塔顶压力 测量和控制要求。 取测量系统（设备）测量能 力指数 Mcp=2，T=0.10kPa，则测 量设备的测量扩展不确定为： T U1 =0.10kPa/6=0.02kPa 3M cp 测量过程的计量要求为： T U =0.10kPa/4=0.03kPa 2 M cp 则测量结果为： X±U=59.75kPa±0.03kPa （k=2） Xmax=59.78kPa＜60kPa
分辨力
0.01kPa
出厂编号
制造商 测量设备的测 量不确定度
？
0.01kPa（k=2）
测量过程的扩展 不确定度
0.03kPa（k=2）
编制：
审核：
日期：2012 年 10 月 23 日
⑵ 以常压初馏塔塔顶压力测量为例。 测量过程计量要求导出记录
测量过程名称 二催化一反温度 测量 测量要求 (475～515)℃ （X=490℃） ±20℃ （T=40℃） 4℃ （40℃×1/10） (-30～50)℃ 测量 参数 温度值（℃） 测量过程 依据文件
测量范围 最大允许误差 （MPE） 分辨力 （δx） 环境要求
按准确度等级计算的最 大允许误差≤1/3MPE 分辨力（最小分度值）
应处于其预期使用测量过程 控制量允许公差 （控制限变动 范围）的 1/10。
测量设备使用环境
设备名称
K 型热电偶
温度变送器
型号规格 测 量 设 备 的 计 量 特 性
K型