重复性引入的不确定度的归属问题

   

扭矩扳手检定仪在建标或复核之时，须对常规的被检定的扭矩扳手进行重复测量，使用贝塞尔公式统计同一被测量的一组测得值，得到该计量标准的测量重复性，以此进行计量标准测量能力的考核。若测量不确定度小，说明该计量标准的测量值分散性小，性能稳定。

一个月之后，这把扭矩扳手需要校准，于是使用同样的计量标准再次进行同样的测量，同样的计算方法，得到的却是属于扭矩扳手的实验标准偏差，该平均值的实验偏差是扭矩扳手测量不确定度的分量之一，考核的却是扭矩扳手的测量能力。若测量不确定度大，表征该扭矩扳手的测量值比较分散，可信度不高。

这就出现测量重复性引入的标准不确定度的归属问题，出现测量不确定度的评定合理性的问题。想考核什么，这测量重复性引入的不确定度就归于什么，这样的考核方法不能将优劣计量标准区别开来，甚至会出现优劣计量标准被混淆的情况。

JJF1003-2008《计量标准考核规范》的制定源于JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，其定义计量标准的重复性如下：

“在相同测量条件下，重复测量同一被测量，计量标准提供相近示值的能力”。

对于重复性实验方法，提示如下：

“在重复性条件下，用计量标准对常规的被检定或被校准对象进行n次独立重复测量……”

关于被测量对象的技术要求，《计量标准考核规范》仅仅含糊地提出“必须选择一稳定的被测量对象来作为稳定性测量的核查标准”，不设等级要求。常规的扭矩扳手的重复性与长期稳定性较扭矩检定仪差，实际上不适宜作为标准来考核计量标准。

重复性引入的标准不确定度不能随意归属于被测对象或是计量标准，只有当前者的重复性趋向零时，它才属于后者；后者的重复性趋向零时，它属于前者。否则，无论全国比对还是省市级比对都是一场白忙乎。

扭矩测量技术呼唤使用更高等级的可作为标准的扭矩扳手来检定和考核扭矩扳手的计量标准，也呼唤更高等级的扭矩扳手检定仪出现，以便采取传递比较法来验证考核结果。

续上文：

    按照现行的JJF1003-2008《计量标准考核规范》的办法来考核扭矩扳手检定仪，出现一些问题，如随着技术水平的提高，越来越多的作为标准的扭矩扳手检定仪的准确度等级远高于扭矩扳手，以常规扭矩扳手来作为考核的被测量对象，显然是以低等级计量器具考核高等级计量标准，以低等级的计量器具的不确定度来衡量高等级的计量标准是不恰当的，以低等级不稳定的计量器具确定计量标准的稳定性是不准确的，不能正确地反映计量标准的性能。


    现在的扭矩扳手标准检定仪的测量能力认证也有问题。选定一台扭矩扳手检定仪来作为参考标准，这台供参考的计量标准的不确定度的评定可信度如何，难以验证，因为没有可溯源的更高等级的扭矩扳手标准检定仪；在参加比对的标准中所选定的参考标准的复现性、重复性、不确定度等性能可能还不是最好的；用来比对的常规被测对象等级都低于计量标准，测量结果的不确定度表面上反映实际上不反映计量标准的性能，可能贬低了计量标准的性能；这样的比对不能甄别计量标准的等级，只能笼统地判别计量标准应站的队列。

    计量标准被考核以后，应该对考核结果予以验证，实际上我们很难进行具有溯源性的传递比较法验证，因为没有更高等级的计量标准。现在几乎所有的扭矩标准检定仪在扭矩标准机上的检定结果都是0.3级，看不出谁比谁更高一等。

    所以，具有考核与考评权利的计量机构应该拥有0.05级或0.1级的高等级扭矩扳手，并拥有经这类高等级标准验证的0.3级甚至0.1级（非扭矩标准机上所检）扭矩扳手检定仪。

    现在中国已经能够生产0.1级的扭矩扳手检定仪，已经过多年的稳定性考核，但没有相应的检定规程。《扭矩扳手检定仪》检定规程所定最高等级0.3级，仅指传感器而言，不是真正的扭矩扳手检定仪，一个完整的测量系统。

　　楼主提出的问题普遍存在在计量标准的重复性考核中，因此建议在考核计量标准重复性时一定要注意“必须选择一稳定的被测量对象来作为稳定性测量的核查标准”，而不能“选择常规的被检定的计量器具进行重复测量”，否则，因为常规的被检定的计量器具稳定性太差，影响重复性试验的结果，得到的是常规的被检定的计量器具的重复性而并不是被考核的计量标准的稳定性。
　　但是，“稳定的被测量对象”并不是指准确度等级比被考核的计量标准还要高的另一个计量标准。它可以是任何物品，只要量纲和被考核的计量标准的量纲相同。它甚至可以是废品，只要是“稳定性”优于被考核的计量标准就行。稳定性是否好，可以通过重复性试验得知，而并不需要送更高准确度等级的计量标准检定。稳定性好的核查标准因为通过重复性试验从许多物品中挑选出来的，得来不易，一旦选定了某一个物品作为核查标准，这个物品就应该纳入核查标准管理，妥善保存，不再用于普通测量。

回复 3# 规矩湾锦苑


    在垃圾堆里检出一件陶瓷，两端磨平，无需经过检验和反复试验，我们都可以确定这是一件可用于长度测量的“稳定性优于被考核的计量标准”的被测量对象，因为其稳定性远胜于任何一件钢材制作的被测对象，这是陶瓷的物理性能所决定，并非从结构设计得到。

    扭矩测量比长度测量复杂许多。在扭矩测量中，被测量对象——常规扭矩扳手的稳定性不能通过材料本身的物理性能来决定，必须经过复杂的结构设计来实现，还要通过检定得知它的测量重复性和准确度等参数，确定它的等级。重复性越好等级越高。所谓“被测量对象稳定性优于被考核的计量标准就行”，实际上就是要求被测量的扭矩扳手的等级高于扭矩扳手检定仪。

    怎么知道“被测量对象稳定性优于被考核的计量标准”？目前还是通过计量标准来考核它，这就出现前文所指出的问题——再用它来考核计量标准——扭矩扳手检定仪。同时，实际上许多扭矩扳手检定仪极不稳定，复现性不好：同一个人今天检的与明天检的结果不一样；同一时间不同的人的检定结果也不一样，甚至出现力学室好几个人中只有某个人会操作，别人操作不好的情况；同为0.3级的计量标准，考核同一把扭矩扳手的结果也会不一样。在这种情况下，怎么确定“重复性优于被考核计量标准的被测量对象”呢？

    至今为止，常规的扭矩扳手的最高等级为1级，扭矩扳手检定仪则普遍为0.3级（至少扭矩标准机的检定结果如此）。使用1级甚至3级扭矩扳手来考核扭矩扳手检定仪远远不能达到“被测量对象稳定性优于被考核的计量标准”的要求，必须使用更高等级的扭矩扳手，才能实现真正的考核。   

   


   

回复 4# 学有所长

　　首先，我非常抱歉，我没有进行过扭矩扳手的检定，所以只能凭感觉谈一点想法供你参考，不对之处还请你指正。
　　所谓“被测量对象稳定性优于被考核的计量标准就行”，这个“被测对象”可以是扭矩扳手，也可以不是扭矩扳手，只要能够体现“扭矩”计量单位N.m的任何东西都可以。而扭矩的计量单位是由“力”和“长度”导出的，即由N和m导出的计量单位。实现稳定的力和稳定的长度比实现稳定的力矩要容易得多，能不能在这方面想想办法呢？
　　另外，最简单的方法是在你手头上所有的扭矩扳手之中用你的扭矩扳手检定装置进行稳定性试验，选择一个稳定性最好的扭矩扳手作为“核查标准”妥善保存，以后就用这个核查标准来考核扭矩扳手检定装置的稳定性和重复性，这也是一个不得已而为之的办法。将来如果有新的扭矩扳手入库检定，同样做稳定性试验，优于原有核查标准的就替代它作为新的核查标准，久而久之，你就有一个非常不错的扭矩检测过程和扭矩扳手检定过程的核查标准了。JJF1033-2008所说的控制图也就可以用这个核查标准进行设计和控制了。