测量标准重复性和稳定性的评定方法

测量标准重复性和稳定性的评定方法
张昌俊
(北京特种车辆研究所,北京100072)
摘　要　本文介绍了测量标准重复性和稳定性评定的常规方法,分析了这种方法的局限性,提出了几种新的评定方法。

关键词　测量标准　重复性　稳定性
在建立新的测量标准或者对测量标准申报考
核前,需要对测量标准的重复性和稳定性进行评定。

根据C JB/J2749—96《建立测量标准技术报告的编
写要求》被测量的重复性应好于测量标准合成不确
定度的2/3,稳定性应好于测量标准合成标准不确
定度。

在进行测量不确定度评定时,重复性还应作
为不确定度的一个来源。

因此,正确评定测量标准
的重复性和稳定性是一项重要工作。

C JB/J2749—96《建立测量标准技术报告的编
写要求》推荐了一种评定测量标准重复性和稳定性
的方法,即下文将介绍的被检测量器具法,但这种方
法具有一定的局限性。

本文结合实际工作,针对不
同类型的测量标准提出了不同的评定方法。

这些方
法对其他测量标准重复性和稳定性的评定也具有一
定的参考作用。

一、被检测量器具法
11重复性:测量标准的重复性是指在相同测量
条件下,测量标准对重复使用的被测量提供非常相
近的示值的能力[2]。

选一稳定的被测量或被检测量器具,在短时间
内重复测量n(n≥6)次,测得n个观测值x i,由式
(1)计算实验标准偏差,用s(x)表示[3]。

s(x)=
1
n-1
∑
n
i=1
(x i- x)2(1)
例如,为评定二等砝码标准装置的重复性,取一个50mg的F2等被检砝码在标准装置(50mg二等砝码、TC128天平)上短时间内重复测量10次,得到折算质量修正值如下:
x i(mg):0103,0104,0104,0103,0104,0104, 0104,0103,0103,0104; x i=01036mg;s n(x)=010052mg。

21稳定性:测量标准的稳定性是指测量标准保持其计量特性持续恒定的能力[2]。

选一长期稳定性好的被测量或被检测测量器具,每隔一个月用测量标准重复观测,每次都测n 次(n≥6),分别计算测量平均值 x j,共测m(m≥4)个月,计算m个月平均值的平均值 x m,由公式(2)计算标准偏差,即为长期稳定性,用s m( x j)表示[3]。

s( x j)=
1
m-1
∑
m
j=1
( x j- x)m(2)例如,为评定二等砝码标准装置的稳定性,在连续5个月内,每隔一个月将同一个100g的F2等砝码进行重复测量,每次测得的平均修正值为: ( x n)j(mg):0166,0162,0160,0158,0159; x m =0161mg;s m( x j)=01032mg。

用被检测量器具法进行测量标准重复性和稳定性的评定有一个前提条件,即被测件或被检测量器具的准确度级别要高且其重复性和稳定性都要好,否则评定结果主要反映的是被测件或被检测量器具的重复性和稳定性,而不是测量标准的重复性和稳定性。

例如,为了评定二等活塞式压力计的重复性和稳定性,如果选用一块115级的工作压力表作为被检表,由于115级的压力表具有较大的示值误差和重复性误差,评定结果主要取决于被检表而非压力计标准装置。

如果选用一块014级的标准压力表或更高准确度级别的数字压力表作为被检测量器具,评定结果受被检测量器具的影响就大大减小。

因此,当被测件或被检测量器具的性能不能满足测量标准的技术要求时,不能采用被检测量器具
　误差与数据处理　
・52　・计量技术20041No6
法。

二、直接测量法
当被检测量器具无法满足评定要求时,可以考虑采用直接测量法。

例如,评定示波器校准仪N H4602水平时基和垂直灵敏度的重复性和稳定性时,由于示波器读数的示值误差很大,如果选用示波器来评定,则评定结果主要取决于示波器的读数误差,而不取决于示波器校准仪本身。

为了解决这一问题,我们可以选择记数器和数字电压表分别测量校准仪的时基和垂直电压,这样评定的结果就能真实反应测量标准的重复性和稳定性。

用E327频率计短时间内重复测量N H4602的1ms的时基输出,结果如下:
x i(ms):110001,110000,110001,110001, 110000,110001; x i=1100001ms;s n(x)= 0100003ms。

用数字繁用表短时间内重复测量N H4602输出的50mV电流电压,结果为:
x i(mV):501007,501008,501008,501008, 501007,501006; x i=5010073mV:s n(x)= 010008mV。

在连续5个月内,每隔一个月用E327频率计重复测量N H4602的50ns的时基输出,每次测得的平均值为:
( x n)j(ns):4919995,4919978,4919992, 4919999,5010002; x m=49199932ns;s m( x j)= 010009ns。

三、上级检定法
如果被检测量器具法不适用,但本单位又不具备用直接测量法评定的条件,则可考虑将测量标准送上级检定机构进行评定。

对于重复性,可请上级检定部门对某一量值给出一组测试数据,利用式(1)计算测量标准的重复性。

对于稳定性,由于至少需要4个月时间,上级检定法一般不适用。

但如果测量标准不是新建标准,已经有连续四年以上的检定证书,也可以从四份检定证书中选取某一个测量值用公式(2)计算其年稳定性。

四、结论
如果被测件或被检测量器具是标准物质或者有足够高的准确度、重复性和稳定性,可以用被检测量器具法来评定测量标准的重复性和稳定性。

如果被检测量器具准确度级别太低或其重复性和稳定性不好,宜选用直接测量法或上级检定法进行评定。

参考文献
[1]杨东路,朱宏忠1叶德培等1G JB/J2749-96建立测量标准技术
报告的编写要求1北京:国防科工委军标出版发行部, 199611013:4～5
[2]张彦仲,闫宇华等G JB2715-96国防计量通用术语1北京:国防
科工委军标出版发行部,199611013:18～19
[3]叶德培1计量基础知识1计量人员培训教材1北京:中国人民
解放军总装备部,1999:149～150
活塞异形销孔的测量及测量不确定度分析
刘奎春　张宝国
(山东滨洲渤海活塞股份有限公司,滨洲256631)
摘　要　本文介绍了活塞异形销孔的测量方法,并进行测量不确定度分析。

关键词　活塞　异形销孔　测量
　误差与数据处理　计量技术20041No6・53　・。