CMC表示方式与应用指南.docx
- 文档编号:6460340
- 上传时间:2023-01-06
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:1.07MB
CMC表示方式与应用指南.docx
《CMC表示方式与应用指南.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CMC表示方式与应用指南.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
CMC表示方式与应用指南
CMC的表示方式和选择原则
一、文件要求
CNAS-CL07:
2011《测量不确定度的要求》第7.1条的内容:
7.对校准和测量能力(CMC)的要求
7.1校准和测量能力(CMC)是校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量的能力。
其应是在常规条件下的校准中可获得的最小的测量不确定度。
应特别注意当被测量的值是一个范围时,CMC通常可以用下列方法之一表示:
a)CMC用整个测量范围内都有效的单一值表示;
b)CMC用范围表示。
此时,实验室应有适当的插值算法以给出区间内的值的测量不确定度。
c)CMC用被测量值或参数的函数表示;
d)CMC用矩阵表示。
此时,不确定度的值取决于被测量的值以及与其相关的其他参数;
e)CMC用图形表示。
此时,每个数轴应有足够的分辨率,使得到的CMC至少有2位有效数字;
CMC不允许用开区间表示(例如“U 一般情况下,CMC应该用包含概率约为95%的扩展不确定度表示。 CMC的单位应当始终与被测量一致,或者使用与被测量的单位相关的其他单位表示,比如用百分比表示。 当CMC的单位与被测量不一致时,应给出必要的说明。 CL07该条款完全转化的ILAC-P14的内容,ILAC-P14: 11/2010《校准领域测量不确定度的政策》相关条款: 5.2ThereshallbenoambiguityontheexpressionoftheCMConthescopesofaccreditationand,consequently,onthesmallestuncertaintyofmeasurementthatcanbeexpectedtobeachievedbyalaboratoryduringacalibrationorameasurement.Particularcareshouldbetakenwhenthemeasurandcoversarangeofvalues.Thisisgenerallyachievedthroughemployingoneormoreofthefollowingmethodsforexpressionoftheuncertainty: a)Asinglevalue,whichisvalidthroughoutthemeasurementrange. b)Arange.Inthiscaseacalibrationlaboratoryshouldhaveproperassumptionfortheinterpolationtofindtheuncertaintyatintermediatevalues. c)Anexplicitfunctionofthemeasurandoraparameter. d)Amatrixwherethevaluesoftheuncertaintydependonthevaluesofthemeasurandandadditionalparameters. e)Agraphicalform,providingthereissufficientresolutiononeachaxistoobtainatleasttwosignificantfiguresfortheuncertainty. Openintervals(e.g.,“U 5.3TheuncertaintycoveredbytheCMCshallbeexpressedastheexpandeduncertaintyhavingaspecificcoverageprobabilityofapproximately95%.Theunitoftheuncertaintyshallalwaysbethesameasthatofthemeasurandorinatermrelativetothemeasurand,e.g.,percent.Usuallytheinclusionoftherelevantunitgivesthenecessaryexplanation. ILAC-P14: 11/2010全文的下载地址: http: //www.ilac.org/documents/ILAC_P14_12_2010.pdf CNAS-GL16: 2007《最佳测量能力评定指南》中的相关内容: 在2009年实施BMC-CMC术语转换的通知“认可委(秘)[2009]126号”中,已说明,BMC改为CMC只是ILAC与BIPM为了统一该术语,没有实质变化。 CNAS-GL16: 2007《最佳测量能力评定指南》也未作废,但其不与CL07存在不一致的条款已不适用,如第4.4.2条中对使用固定值表示CMC,可以按照规范或行业约定俗成的测量点给出。 这种只给出典型点的CMC的表示方式应用普遍,目前这一方式不符合CNAS-CL07: 2011的规定。 二、按CNAS-CL07第7.1条的要求表示CMC的原则和方法 (一)基本原则 1.应符合CNAS-CL07: 2011第7.1条的要求; 2.科学、严谨、合理的选择CMC的表示方式,既简单、明确,便于各方使用,又与国际上协调一致; (二)对CNAS-CL07第7.1条规定的CMC表示方式的选择和使用 当被测量的值是一个范围时,CMC用CNAS-CL07: 2011第7.1条给出的五种方式之一表示。 ⏹合理的选择CMC的表示方式,基于对应整个测量范围完整的评估CMC,并对其分析的基础上,选择最恰当的表示方式。 ⏹本培训材料不可能对全部校准领域、专业甚至具体项目给出CMC表示方式的建议,只针对每一种CMC的表示方式的选择和使用提出建议,供选择和使用时参考。 ⏹CMC的表示方式的选择需要根据不同校准参量(项目)的计量标准设备、测量原理、测量方法、数据处理方法等有关,不宜不做区分均采用一种方式,如均使用范围表示。 一般情况下,CMC的表示方式取决于其占绝对优势的不确定度分量与测量范围的关系。 比如当计量标准的最大允差是最大的不确定度分量时,CMC的表示方式宜与该最大允差的表达方式一致。 1.CMC用整个测量范围内都有效的单一值表示; 首先单一值可以是绝对值,比如U=0.2µm;也可以是相对值,比如Urel=0.15%,用被测量的相对值表示也可以看作是用被测值的函数表示。 使用单一的绝对值表示的CMC,一般情况下,该CMC的主要不确定度来源较少或单一,且对应整个测量范围不变。 用于以下几种情况: 一是整个测量范围内,单一的绝对值可以对整个范围都有效。 这种情况,一般常见于来自计量标准设备或校准方法等的占主导作用的测量不确定度分量对应整个测量范围是单一的绝对值。 如(对认可范围中的无关栏目进行了删减): 千分表检定仪 长度 JJG201-2008 指示类量具检定仪规程 (0~2)mm U=0.2µm 二是把测量范围分段表示,每个分段的CMC可以使用单一的绝对值表示。 常用玻璃量器 容量 JJG196-2006 常用玻璃量器检定规程 (1~10)ml U=0.003ml (10~20)ml U=0.008ml (20~100)ml U=0.018ml (100~200)ml U=0.04ml (200~500)ml U=0.07ml (500~1000)ml U=0.12ml (1000~2000)ml U=0.18ml 使用单一的相对值表示的CMC,应用范围较为广泛,其原则为,测量范围内不同被测值的CMC与测量范围成线性关系,虽然绝对值不同,但换算为相对值时,基本相同。 比如: 精密压力表 压力 JJG49-1999 弹簧管式精密压力表及真空表检定规程 (0.04~60)MPa Urel=0.39% 数字压力计 压力 JJG875-2005 数字压力计检定规程 (-0.1~60)MPa Urel=0.08% 二等标准活塞压力计 压力 JJG59-2007 活塞式压力计检定规程 (0.06~60)MPa Urel=0.07% 拉力、压力和万能试验机 力值 JJG139-1999 拉力、压力和万能试验机 (2~5000)kN Urel=0.41% 非金属拉力、压力和万能试验机检定规程 力值 JJG157-2008 非金属拉力、压力和万能试验机检定规程 (100~2500)N Urel=0.36% 数字温度显示调节仪检定规程 温度 JJF617-1996 数字温度显示调节仪检定规程 (0~800)℃ Urel=0.012% 当测量范围可以划分为几个与CMC成线性的分段时,则可以将测量范围分段,然后CMC使用单一的相对值表示。 比如: 数字压力计 压力 JJG875-2005 数字压力计检定规程 (-0.098~0)MPa Urel=0.085% (0~60)MPa Urel=0.75% 直流数字电压表 直流电压 JJG315-1983 直流数字电压表试行检定规程 2mV~20mV Urel=0.012% 20mV~200mV Urel=0.0096% 200mV~2V Urel=0.0040% 2V~20V Urel=0.0087% 20V~200V Urel=0.013% 200V~1100V Urel=0.016% 对于计量标准设备的技术指标对应其整个测量范围或分量程后相对成线性关系的,由于该技术指标在整个测量范围或不同量程内在可以用单一的相对值表示。 这些校准项目的CMC一般适合对整个测量范围或分段(量程)使用单一相对值表示。 当然,对于不适用这一关系的项目,应根据实际情况采用其他方式表示CMC。 比如有些项目的计量标准设备的技术指标虽然可以用单一相对值表示,但该项目的CMC有一个不确定度分量在整个测量范围内是一个固定的值,此时,CMC可能需要使用公式表示。 2.CMC用范围表示: 用范围表示CMC的原则: ⏹确定该CMC不适合用单一值和公式表示; ⏹用范围表示CMC时,其表示形式应易于使用。 ⏹CMC的范围应与测量范围前后对应。 这种表示方式,不要求CMC对应测量范围应成线性关系。 当然,对于某些计量学领域,即使CMC对应测量范围成线性关系,也通常使用范围表示CMC,而不采用a中的单一相对值的方式。 比如: 压力式温度计 温度 JJG310-2002 压力式温度计检定规程 (0~100)℃ U=0.3℃~0.5℃ 双金属温度计 温度 JJG226-2001 双金属温度计检定规程 (0~300)℃ U=0.3℃~0.6℃ 工作用廉金属热电偶 温度 JJG351-1996 工作用廉金属热电偶检定规程 (300~1100)℃ U=0.6℃~2.1℃ 工作用贵金属热电偶 温度 JJG141-2000 工作用贵金属热电偶检定规程 (300~1100)℃ U=0.4℃~1.2℃ 当测量仪器包含几种不同类别时,如果其CMC不同,应分别给出。 比如上表中工作用贵金属热电偶,当校准S型和R型热电偶的CMC不同时,该表中应分别给出。 如: 工作用 贵金属 热电偶 温 度 JJG141-2000 工作用贵金属 热电偶检定规程 铂铑10-铂热电偶: (300~1300)℃ 419.527℃: U=0.72℃; 660.323℃: U=0.70℃; 1084.62℃: U=0.69℃ 铂铑13-铂热电偶: (300~1300)℃ 419.527℃: U=0.72℃; 660.323℃: U=0.70℃; 961.78℃: U=0.69℃; 1084.62℃: U=0.69℃ 铂铑30-铂铑6热电偶: (600~1700)℃ 1100℃: U=0.72℃; 1300℃: U=0.70℃; 1500℃: U=0.69℃ 当整个测量范围需要分段,才能满足“CMC的范围应与测量范围前后对应”这一原则时,可以把测量范围按照符合上述原则进行分段后表示,比如: 二等标准水银温度计 温度 JJG128-2003 二等标准水银温度计检定规程 (-50~0)℃ U=(0.06~0.04)℃ (0~300)℃ U=(0.04~0.08)℃ 工作用玻璃液体温度计 温度 JJG130-2004 工作用玻璃液体温度计 检定规程 (-60~0)℃ U=(0.5~0.3)℃ (0~300)℃ U=(0.3~0.6)℃ 半导体点温计 温度 JJG363-1984 半导体点温计检定规程 (-60~0)℃ U=(0.5~0.3)℃ (0~300)℃ U=(0.3~0.6)℃ 注意这种表示方式的原则“CMC的范围应与测量范围前后对应”,并不是CMC的最小值要对应测量范围的最小值,比如上表中半导体点温计测量范围(-60~0),对应CMC为U=(0.5~0.3)℃,其中-60℃点对应U=0.5℃,0℃点对应U=0.3℃。 用范围表示时,对于实验室有一个要求,就是实验室应有适当的插值算法以给出区间内的值的测量不确定度。 在实际中,不一定必须是一个“插值算法”的形式,但实验室必须能够给出CMC的中间值。 比如对每一个被测值的CMC均进行了评估。 同时注意,在校准证书中不得用测量不确定度范围的形式报告校准结果的测量不确定度(CNAS-CL07第5.3条)。 3.CMC用被测量值或参数的函数表示: 当CMC评估的主要不确定度分量与被测量具有函数关系时,CMC与被测量的关系通常也服从该函数,此时,CMC可以使用被测量值或参数的函数表示。 比如使用3等量块作为主要计量标准设备校准长度量具时,主要测量不确定度来源: 年长度稳定度允许值: ±(0.05μm+0.5×10-6Ln) 3等量块校准结果的不确定度: U=(0.10μm+1×10-6Ln) 如果校准时不使用量块的实际校准值,按级使用,主要测量不确定度来源是3等量块的最大允许偏差引入的标准不确定度: U=(0.20μm+4×10-6Ln)(k=1) 其中Ln为3等量块的长度,单位毫米(mm)。 则校准结果的测量不确定度(CMC)通常可用类似于以上公式的函数表示。 如: U=(0.12μm+1.4×10-6Ln) (注: 按等级使用时,主要不确定度来源是该等级量块的最大允许误差,是两点分布,k=1)。 用函数表示的情况还可见于一些数字显示仪表,比如电学领域: 直流电压: 1V~10V: U=0.015%U+2d 式中U表示被测电压值,d表示被校仪器的示值分辨力。 举例: 量块 端度 JJG146-2003 量块检定规程 (0.5~1000)mm U=0.13µm+0.7e-6Ln,L-mm 量块 端度 JJG146-2003 量块检定规程 (0.5~1000)mm U=(0.02+0.2)Lµm,L-m 标准 环规 直 径 JJG894-1995 标准环规检定规程 ≤200mm U=(0.17+0.001L)µm,L-mm 4.CMC用矩阵表示。 此时,不确定度的值取决于被测量的值以及与其相关的其他参数: 矩阵是指纵横排列的二维数据表格。 使用矩阵表示的典型应用就是交流电压的CMC,由于交流电压值于其频率相关,因此CMC很难用以上的其他方式表示。 下表是国外用矩阵表示交流电压的CMC的实例: 类似的具有辅助或相关参量的被测量的CMC也适合用矩阵表示。 比如交流功率、声强等。 以下以交流电流表为例,分别用两种方式表示其CMC。 1) 不使用矩阵,灵活调整修改认可表格中的测量范围栏,表示CMC。 如下表: 测量仪器名称 校准参量 规范代号(含年号)名称 测量范围 扩展不确定度(校准和测量能力)(k=2) 数字压力计 压力 JJG875-2005数字压力计检定规程 (-0.1~60)MPa Urel=0.08% 交流数字电流表 交流电流 JJG(航天)35-1999交流数字电流表检定规程 电流 频率(Hz) / (22~220)μA 10-20 0.025%+16nA 20-40 0.016%+10nA 40-1k 0.012%+8nA 1k-5k 0.028%+12nA 5k-10k 0.11%+65nA (0.22~2.2)mA 10-20 0.025%+40nA 20-40 0.016%+35nA 40-1k 0.012%+35nA 1k-5k 0.020%+0.11μA 5k-10k 0.11%+0.65μA (2.2~22)mA 10-20 0.025%+0.40μA 20-40 0.016%+0.35μA 40-1k 0.012%+0.35μA 1k-5k 0.020%+0.55μA 5k-10k 0.11%+5μA (22~220)mA …… ……略 数字压力计 压力 JJG875-2005数字压力计检定规程 (-0.1~60)MPa Urel=0.08% 注: 表中数字压力计的内容,意在提示对于CMC的表示,可以根据情况修改相关认可表格格式,同时并不影响其他项目。 该表示方式源于校准交流电流表使用的计量标准设备(FLUKE5720A)的技术指标的给出方式,如下: FLUKE5720A交流电流技术指标(95%的置信度): 量程 分辨率 频率(Hz) 绝对不确定度 ±(×10-6输出+nA) 220μA 1nA 10-20 20-40 40-1k 1k-5k 5k-10k 250+16 160+10 120+8 280+12 1100+65 2.2mA 10nA 10-20 20-40 40-1k 1k-5k 5k-10k 250+40 160+35 120+35 200+110 1100+650 22mA 100nA 10-20 20-40 40-1k 1k-5k 5k-10k 250+400 160+350 120+350 200+550 1100+5000 ±(×10-6输出+μA) 220mA 1μA 10-20 20-40 40-1k 1k-5k 5k-10k 250+4 160+3.5 120+2.5 200+3.5 1100+10 2.2A 10μA 20-1k 1k-5k 5k-10k 260+35 450+80 7000+160 5725A放大器: 11A 100μA 40-1k 1k-5k 5k-10k 460+170 950+380 3600+750 2) 使用矩阵表示交流电流表的CMC。 如下表: 测量仪器名称 校准参量 规范代号(含年号)名称 测量范围 扩展不确定度(校准和测量能力)(k=2) 数字压力计 压力 JJG875-2005数字压力计检定规程 (-0.1~60)MPa Urel=0.08% 交流数字电流表 交流电流 JJG(航天)35-1999交流数字电流表检定规程 22μA~2.2A (10Hz~10kHz) 见下表 交流电流CMC 电流范围 频率(Hz) 10-20 20-40 40-1k 1k-5k 5k-10k (22~220)μA 0.025%+16nA 0.016%+10nA 0.012%+8nA 0.028%+12nA 0.11%+65nA (0.22~2.2)mA 0.025%+40nA 0.016%+35nA 0.012%+35nA 0.020%+0.11μA 0.11%+0.65μA (2.2~22)mA 0.025%+0.40μA 0.016%+0.35μA 0.012%+0.35μA 0.020%+0.55μA 0.11%+5μA (22~220)mA 0.025%+4μA 0.016%+3.5μA 0.012%+2.5μA 0.020%+3.5μA 0.11%+10μA (0.22~2.2)A / 0.026%+35μA 0.045%+80μA 0.70%+160μA (2.2~11)A / / 0.046%+0.17mA 0.095%+0.38mA 0.36%+0.75mA 数字压力计 压力 JJG875-2005数字压力计检定规程 (-0.1~60)MPa Urel=0.08% 注: 表中数字压力计的内容,意在提示对于CMC的表示,可以根据情况修改相关认可表格格式,同时并不影响其他项目。 5.CMC用图形表示: 此时,每个数轴应有足够的分辨率,使得到的CMC至少有2位有效数字; CMC用图形表示的方式,是由被测量与CMC值分别作为X和Y轴坐标的曲线图。 如: 由于在认可范围中,该图形难以保证其有足够的分辨率,并且实际应用中使用没有发现必须用该方式的情况,因此认可范围中不建议采用这种方式。 如果有特别适合用这一方式的项目,该图形可以以注的方式在认可表格之后单独给出。 (二)、其他情况下的CMC表示方式 对于CNAS-CL07第7.1条,首先注意对CMC的要求是针对“当被测量的值是一个范围时”。 对于“被测量的值不是一个范围”的情况,即测量范围是一个单一值或一系列单一值,CMC应对应测量范围的值对应给出。 这种情况比如: 1.标准电阻,是1mΩ、10mΩ、100mΩ、1Ω、10Ω等一系列的固定电阻器,因此,测量范围是一系列电阻值。 当计量标准设备也只能对应这些固定系列值校准时,测量范围不应写成连续的范围,如(1mΩ~10Ω),CMC应对分别对应每一个校准值给出。 但当可校准任意电阻值时,测量范围方可使用(1mΩ~10Ω)的形式表示,CMC可按照CNAS-CL07第7.1条规定的方式给出。 2.对频率标准的校准时,被测量的值是固定的值,如1MHz、5MHz、10MHz。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CMC 表示 方式 应用 指南