一种用于气体活塞式压力计标准装置的期间核查方法

张贤，李鑫武

(中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095)

0 引言

为保持测量标准和校准、检测设备校准状态的可信度，按照实验室认可准则的要求，应对测量仪器示值在规定的时间间隔内是否保持其最大允许误差或扩展不确定度或准确度等级在规定的范围内进行核查，我们实验室依据计量标准考核的要求对气体活塞式压力标准器实施定期期间核查，本文就针对在核查过程中根据所选择的核查程序和核查标准取得的核查数据进行分析，绘制了分析用核查控制图，确定了气体活塞式压力计核查控制图的中心线CL、控制上限UCL和控制下限LCL，根据异常判断准则，核实了本装置在测量过程中一直处于稳定受控状态。

1 前期准备

1.1 测量标准核查方法

根据GJB 2749A－2009《军事计量测量标准建立与保持通用要求》，对测量标准的核查共有6种方法，对准确度较高并且重要的参考标准的核查一般推荐采用核查标准进行统计控制，由于气体活塞式压力计标准装置是压力实验室0.005级标准，核查方法采用对固定的核查标准 (数字压力计)进行连续的定期观测，由定期观测结果计算得到统计控制量绘制统计控制图，对测量标准装置的测量过程进行连续和长期的统计控制。

表1 预备数据的取得条件

1.2 核查标准的选择

依据本专业的具体情况，选择和气体活塞式压力计标准装置相应测量范围的数字压力计作为核查标准，该核查标准经过性能试验，其稳定性、重复性满足要求，且有足够高的分辨力，其主要技术指标水平接近被核查测量标准;该核查标准被选定后一直作为保留样品，没有随意变更过，有利于对期间核查结果的分析处理。

1.3 核查间隔的确定

由于气体活塞式压力计标准装置本身具备长期稳定性好的优势，又是实验室0.005级工作基准装置，使用频度偏少，压力量值变化的风险很小，所以我们选择该台标准装置进行期间核查的间隔为1年，如果核查图的变化趋势发生异常，随时缩短核查间隔。

1.4 预备数据的取得

预备数据是用来建立分析用控制图的基本取样数据，目的是用来判断已有的测量过程或测量阶段是否处于统计控制状态。根据要求，建立控制用控制图要求独立测量组数大于20组，如数量不足，可以在完成6组以上测量后建立初步分析用控制图。从2006年以来，每年采用在重复性条件下，由0.005级气体活塞式压力计对固定的核查标准在200 kPa点做10次独立重复测量，从2006年到2013年共得到8组数据，见表1、表2。

表2 2006年到2013年的8组预备数据

2 建立控制图

2.1 控制图的分类

在测量过程控制中常用的控制图有平均值控制图、中位值控制图、标准偏差控制图和极差控制图。由于平均值控制图和中位值控制图主要用于判断测量过程中是否受到不受控的系统效应的影响，标准偏差控制图和极差控制图主要用于判断测量过程是否受到不受控的随机效应的影响，而平均值控制图和标准偏差控制图比中位值控制图和极差控制图具有更高的检出率，所以我们选择平均值控制图和标准偏差控制图联合使用，分别用来控制气体活塞式压力计标准装置测量过程中的系统效应和随机效应。

2.2 设计原理

根据《JJF1033－2008〈计量标准考核规范〉实施指南》中第三篇测量过程的统计控制图设计原理，当采用平均值－标准偏差控制图 (－s图)对测量标准装置进行核查时，应根据获得的统计测量数据计算:每个子组的平均值，每个子组的试验标准偏差s，各子组间的平均值和实验标准差的平均值。

其中，A3，B3，B4值查 《JJF 1033－2008〈计量标准考核规范〉实施指南》中控制图中控制限系数表。

2.4 绘制核查结果统计图

如图1、图2所示，控制图中分为6个区，每个区的宽度均相当于采用统计控制量的标准偏差σ，6个区自上而下分别标记为a，b，c，c，b，a，测量点出现在中心线两侧a区之外，表示测量过程出现异常;测量点出现在中心线两侧a区内的概率仅为4.28%，此时应引起警戒，缩短核查间隔，密切关注后续变化;测量点出现在中心线两侧b区内的概率为27.18%;测量点出现在中心线两侧c区内的概率为68.27%。

图1 气体活塞式压力计标准装置平均值控制图

图2 气体活塞式压力计标准装置标准偏差控制图

3 核查结果异常的判定

3.1 判定原则

控制图异常分析的主要表现分为测量点超出控制界限和测量点的分布不随机两类。由于目前核查数据只有8组，建立的是初步分析用控制图，对于气体活塞式压力计平均值－标准偏差控制图异常的判断，参照国际标准ISO 8258:1991和国家标准GB/T 4091－2001总结的8种判断依据并做了严格修改，异常情况的具体表现为:测量点出现在a区外;连续6个测量点出现单调递增或递减的趋势;连续3个测量点中有两点出现在中心线同一侧a区中;连续5个测量点中有4点出现在中心线同一侧的b区或a区中;连续8个测量点出现在中心线两侧并且全部不在c区内;连续8个测量点出现在中心线的同一侧;连续8个测量点出现上下交替排列;连续8个测量点出现在中心线两侧的c区中。

3.2 结果判定

由气体活塞式压力计标准装置平均值－标准偏差控制图可以看出，两幅统计核查控制图中都没有出现任何异常情况，核查数据证明该装置的测量结果始终受控，校准状态在有效期内正常可信。

4 结束语

通过由历年的期间核查数据建立的分析控制图，可以方便对0.005级气体活塞式压力计基准装置的测量过程进行异常判断，立即寻找产生异常的原因并加以消除，使其测量过程长期处于统计控制状态，保证压力量值的传递准确可靠。

[1]中国人民解放军总装备部技术基础管理中心.GJB 2749A－2009军事计量测量标准建立与保持通用要求[S].2009.

[2]全国计量标准、计量检定人员考核委员会.JJF 1033－2008《计量标准考核规范》实施指南[M].北京:中国计量出版社，2008.