关于计量标准的稳定性的有关说明

关于计量标准的稳定性的有关说明

《计量标准考核规范》起草工作组

倪育才丁跃清邓芸珊苗瑜

计量标准的稳定性是计量标准的主要计量特性之一，它是指计量标准保持其计量特性随时间恒定的能力，也就是说，计量标准的稳定性是表示计量标准所提供的标准量值的长期漂移的度量。JJF1033-2008《计量标准考核规范》(以下简称《规范》)规定，计量标准的稳定性用经过规定的时间间隔后计量标准提供的量值所发生的变化来表示，因此，计量标准的稳定性与所考虑的时间段的长短有关。

计量标准通常由计量标准器和配套设备组成，因此，计量标准的稳定性应包括计量标准器的稳定性和配套设备的稳定性。同时，在稳定性的测量过程中还不可避免地会引入被测对象对稳定性测量的影响，为使这一影响尽可能地小，必须选择稳定的测量对象作为稳定性测量的核查标准。如果测量对象选择不当，被测对象对稳定性测量的影响还可能会远大于计量标准自身的稳定性，因此，稳定性测量的前提是必须存在可以作为核查标准的稳定的被测对象。当计量标准不存在量值稳定的核查标准时，是不可能进行稳定性考核的，因此，《规范》规定在这种情况下可以不进行稳定性考核。

可以说，稳定性考核的关键是必须存在量值稳定的可以作为核查标准的被测对象。为避免核查标准的性能发生变化，核查标准应该不作他用。

一、用于稳定性考核的核查标准的选择

JJF1001-1998《通用计量术语及定义》给出的测量仪器的定义是“单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具”，而实物量具的定义是“使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具”。由此可见，所有可以用来进行测量的器具都属于测量仪器，而实物量具是测量仪器中特定的一类。其特点是它们本身能提供一个或多个标准量值，同时在使用过程中其形态不能发生变化。由于在使用过程中其形态是固定不变的，因此，实物量具所提供的标准量值一般具有较好的稳定性。非实物量具的测量仪器则不然，首先它们本身并不提供标准量值，实际上这类测量仪器的示值都是用实物量具通过校准得到的。此外，使用过程中这类仪器的形态一般会发生变化(例如指针的偏转、测头的移动等)，这决定了它们的稳定性一般不如实物量具。在计量标准考核中是否存在量值稳定的核查标准，取决于计量标准中的标准器、主要配套设备，以及被测对象是不是量值比较稳定的实物量具。

由于计量标准种类繁多，因此，无法对核查标准的选择作统一的规定。在计量标准考核中，核查标准的选择大体上可以按下述几种情况分别处理:

1.被检定或被校准的对象是实物量具

由于实物量具所提供的标准量值一般具有较好的稳定性，在这种情况下可以选择性能比较稳定的实物量具作为核查标准。也就是说，在这种情况下应该进行稳定性考核。

2.计量标准仅由实物量具组成，而被检定或被校准的对象为非实物量具的测量仪器

由于实物量具通常可以直接用来检定或校准非实物量具的测量仪器，并且实物量具的稳定性通常远优于非实物量具的测量仪器，因此，在这种情况下可以不必进行稳定性考核。但《规范》要求画出计量标准器所提供的标准量值随时间变化的曲线，即计量标准器的稳定性曲线图。

3.计量标准和被检定或被校准的对象均为非实物量具的测量仪器

在此种情况下，如果存在合适的比较稳定的对应于该参数的实物量具，可以用它作为核查标准来进行计量标准的稳定性考核。如果对于该被测参数来说，不存在可以作为核查标准的实物量具，可以不作稳定性考核。

如果建标单位具有稳定性较好的非实物量具，也可以将其作为核查标准使用来进行稳定性考核。“稳定性较好”是指其稳定性至少应与被考核的计量标准的稳定性相当。

4.一次性使用的标准物质可以不进行稳定性考核

二、计量标准稳定性的考核方法

《规范》对计量标准稳定性的考核方法作了具体规定。

对于新建计量标准，每隔一段时间(大于1个月)，用该计量标准对核查标准进行一组n次的重复测量，取其算术平均值作为该组的测量结果。共观测m组(m≥4)。取m个测量结果中的最大值和最小值之差，作为新建计量标准在该时间段内的稳定性。

对于已建计量标准，每年用被考核的计量标准对核查标准进行一组n次的重复测量，取其算术平均值作为测量结果。以相邻两年的测量结果之差作为该时间段内计量标准的稳定性。

对于已经有效建立测量过程统计控制的计量标准，由于控制图本身已经并不断提供大量的有关核查标准的测量数据，因此，《规范》规定在这种情况下可以不必再单独进行稳定性考核。

三、计量标准的稳定性对测量结果不确定度的贡献

计量标准的稳定性来源于计量标准器及其主要配套设备，因此，稳定性对测量结果的不确定度的影响，应该包含在计量标准

器及其主要配套设备所引入的不确定度分量中。

计量标准所提供的标准量值一般是测量结果的一个不确定度

来源，该分量的大小通常由计量标准的检定或校准证书得到。如果该计量标准的量值通过检定进行溯源，根据规定检定证书上应该给出检定周期。既然出具证书的检定机构能够确保所提供的标准量值在今后的一个周期内有效，因此，在其测量结果的不确定度评定中，必须包含该被检定的计量标准在今后一个周期内预期可能出现的漂移所引入的不确定度分量，除非该不确定度分量小到可以忽略不计。

如果该计量标准器的量值通过校准进行溯源，则情况将有所不同。按校准的原意，校准证书是不应给出校准周期的，校准给出的仅是被校准对象在校准时的量值，而并不提供被校准对象今后可能变化的任何信息。因此，在对校准结果进行不确定度评定时，通常不考虑被校准对象今后的可能漂移。这一可能漂移的影响将由被校准对象将来的使用者来考虑。也就是说，如果在某一测量中，其测量标准的量值是由校准证书得到的，则在该测量结果的不确定度评定中应该附加考虑一个不确定度分量，即其测量标准的量值从最近一次校准以来到本次测量为止，这一时间段内标准量值预期的可能漂移对测量结果的影响。例如，在欧洲认可合作组织给出的10余个校准结果测量不确定度评定实例中，几乎都考虑了这一因素所引入的不确定度分量。

但在计量标准考核中情况又有所不同，《规范》规定，对于需要考核的计量标准中的标准器，如果没有检定规程，也可以通过校准进行溯源，但在校准证书中应该给出复校的时间间隔，也就是说要给出校准周期。于是情况变得和通过检定溯源相同，即如果校准的对象是需要考核的计量标准中的标准器，则在对校准结果进行测量不确定度评定时，应该考虑被校准对象在今后一个复校时间间隔内可能产生的漂移所引入的不确定度分量。

对于计量标准中的主要配套设备，虽然很多情况下与计量标准