比对和能力验证实施.docx
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比对和能力验证实施
比对和能力验证的实施
一、比对和能力验证的定义和作用
（一）什么是比对和能力验证
比对是指两个或两个以上实验室，在一定时间范围内，按照预先规定的条件，测量同一个性能稳定的传递标准器，通过分析测量结果的量值，确定量值的一致程度,确定该实验室的测量结果是否在规定的范围内，从而判断该实验室量值传递的准确性的活动。
能力验证是利用实验室间比对确定实验室的校准/检测能力或检查机构的检测能力。
任何用于监视实验室能力的实验室间比对和测量审核的活动称为能力验证活动。
能力验证活动包括能力验证计划、实验室间比对和测量审核。
能力验证计划是为保证实验室在特定检测、测量或校准领域的能力而设计和运作的实验室间比对。
将一个已校准具有参考值的样品寄送给实验室，将实验室结果与参考值进行比较的活动称为测量审核，该参考值通常由国家计量院提供。
（二）比对与能力验证的作用
比对测量活动能考察计量技术机构测量量值的一致程度、考察实验室计量标准的可靠程度，检查各计量技术机构实验室的检定准确度是否保持在规定的范围内。
通过比对也能够考察各实验室计量检定人员技术水平和数据处理的能力，发现问题、积累经验。
国家计量院参加国际计量局和亚太区域计量组织组织实施的比对且测量结果在等效线以内，比对结果可以作为各国计量院互相承认校准及测量能力的技术基础，测量能力得到国际计量局认可，其校准和测试证书在米制公约成员国得到承认。
国家实验室按照政府协议参加双边或多边比对且结果满意，可以按协议条款在一定条件下互认证书。
国内比对的目的是加强对国家计量基、标准的监督管理，提高我国计量基、标准的水平，确保量值正确、一致、可靠。
参加由国家质检总局批准的比对且测量结果在等效线以内，比对结果可提供给各种认证、认可、考核评审，作为实验室能力的有效证明。
尤其，当无法向上一级计量标准溯源时，可以采用比对的方式，考察计量器具计量性能的量值一致性。
能力验证是中国合格评定国家认可委员会（CNAS）评价实验室和检查机构技术能力的重要手段之一，与现场评审构成了互为补充的两种能力评价方式；是一种有效的外部质量保证活动，也是内部质量控制程序的补充；能力验证结果是CNAS判定申请认可实验室/检查机构和获准认可实验室/检查机构维持其技术能力的重要依据之一。
（三）、比对和能力验证的关系
1.比对的目的
（1）实现测量数据实验室之间的互认；服务于国际贸易，降低检测成本。
（2）加强计量基、标准的监督管理，提高计量水平，确保量值正确、一致、可靠。
（3）考察各实验室测量量值的一致程度以及检定人员技术水平和数据处理的正确程度，发现问题、积累经验。
（4）是实验室能力的有效证明。
2.能力验证的特点
（1）能力验证是中国合格评定国家认可委员会评价实验室和检查机构技术能力的重要手段，能力验证结果是CNAS判定申请认可实验室/检查机构和获准认可实验室/检查机构维持其技术能力的重要依据之一。
（2）能力验证活动包括能力验证计划、实验室间比对和测量审核。
（3）测量审核是以主导实验室的测量结果作为参考值的比对。
3.比对与能力验证的关系
（1）比对一般由计量机构组织和承认；能力验证是由合格评定机构组织和认可。
（2）比对更关注于测量结果的一致性，而能力验证则更关注实验室的校准测量能力。
二、比对的类型和组织方式
（一）比对的类型
1、国际比对
①国际计量局组织的比对
·关键比对：
根据互认协议,由国际计量委员会的各咨询委员会或国际计量局实施而取得关键比对参考值的比对。
·辅助比对：
由国际计量委员会的各咨询委员会和国际计量局实施，旨在满足关键比对未涵盖的特定需求的比对，包括支持校准证书置信度的比对。
·双边比对：
如某一研究院参加了相关的关键比对；则此研究院可以作为主导实验室，采用同关键比对相同或相似的技术方案，与另一研究院开展双边比对。
以上比对一般由米制公约成员国的国家计量院参加。
其结果进入关键比对数据库。
②亚太区域计量规划组织（APMP）组织的区域比对
·关键比对：
由亚太区域计量规划组织实施而取得关键比对参考值的比对。
·辅助比对：
由亚太区域计量规划组织实施，旨在满足关键比对未涵盖的特定需求的比对，包括支持由参加院签发的校准及测量证书有效性的相互信任的比对。
以上比对一般由区域计量组织成员和其它研究院参加。
其结果进入关键比对数据库。
1双边或多边比对
政府协定中安排的比对：
两个或多个政府或国家计量院可以根据签订的协议组织双边或多边比对，其结果可以按照协议规定使用。
一般可以用于检测证书的互认以及相关研究工作。
其他形式提出的比对：
各计量实验室可以根据自己的需要开展非官方比对。
2、国内比对
根据国家质检总局于2008年6月发布的“计量比对管理办法”，计量比对是指在规定条件下，对相同准确度等级或者规定不确定度范围的同种计量基准、计量标准之间所复现的量值进行传递、比较、分析的过程。
计量比对包括以下几种形式。
①国家计量比对
经国家质检总局考核合格，并取得计量基准证书或者计量标准考核证书的计量基准或计量标准量值的比对，称国家计量比对。
国家计量比对的组织：
●可以由全国专业计量技术委员会或者大区国家计量测试中心向国家质检总局申报实施。
向国家质检总局提交国家计量比对计划申报书，经国家质检总局审查通过的，由申报单位作为组织单位，组织实施国家计量比对。
●也可以由国家质检总局直接指定全国专业计量技术委员会或者大区国家计量测试中心作为组织单位，组织实施国家计量比对。
②地方计量比对
经县级以上地方质量技术监督部门考核合格，并取得计量标准考核证书的计量标准量值的比对，称地方计量比对。
③其他形式的比对
各计量实验室可以根据自己的需要开展非官方的实验室间比对。
（二）主导实验室
主导实验室是在比对中起主导作用的实验室。
主导实验室应具备的条件和承担的职责如下：
1.应具有法定的资格和公正的地位；
2.提供传递标准或样品，确定传递方式；
3.前期实验，包括传递标准的稳定性实验和运输特性实验；
4.起草比对实施方案，经与参比实验室协商后确定；
5.在比对涉及的领域内有稳定可靠的标准装置，其测量不确定度符合比对的要求，能够在整个比对期间持续提供准确的测量数据；
6.控制比对过程，确保比对按比对实施方案要求进行；
7.处理比对数据和编写比对报告；
8.具有相当的人员技术能力；
9.遵守保密规定。
（三）参加实验室
参加比对的实验室，又称为参比实验室，参加实验室应具备的条件和承担的职责如下：
1.当实验室收到比对组织者发布的比对计划时,各实验室应书面回复。
如参加比对，应填写比对申请表并寄回；；
2.参与比对实施方案的讨论并对确定的比对实施方案正确理解；
3.按比对实施方案的要求正确、按时完成比对实验，并向主导实验室上报测量结果及其不确定度。
如出现意外情况应及时报主导实验室；
4.按比对实施方案要求接受和发运传递标准或样品，确保其安全和完整；
5.对比对报告有发表意见的权利；
6.遵守保密规定。
（四）比对技术方案的制定
下面以全国比对为例说明比对技术方案的制订。
1、计量比对实施程序
计量比对应遵循以下程序：
①国家质检总局下达比对计划任务；
②比对组织者确定参加实验室；
③主导实验室针对传递标准进行前期实验，起草比对实施方案，并征求参比实验室意见；意见统一后执行；
④主导实验室和参加实验室按规定运送传递标准（或样品）、开展比对实验、报送比对数据及资料；
⑤主导实验室按比对细则要求完成数据处理，撰写比对报告，比对组织者召开比对总结会；
⑥向比对组织者报送比对报告，并在一定范围内公布比对结果。
2、比对实施方案的制订
由主导实验室起草比对实施方案，征求参加实验室的意见后执行。
比对实施方案应包括以下几方面的内容：
①概述
比对任务来源、比对目的、范围和性质。
②总体描述
比对所针对的量及选定的量值，对设备和环境的要求。
③实验室
明确主导实验室和参加实验室，标明联系人与有效联系方式，包括单位、姓名、地址、邮编、电话、E-mail地址等。
④传递标准（或样品）描述
应对所选用的传递标准（或样品）进行详细描述，包括尺寸、重量、制造商、所需的附属设备、与比对实验相关的特性及操作所需的技术数据；传递标准应稳定可靠，当对可靠性有疑问时，可以采用两台传递标准同时开展实验；必要时需开展相关实验：
稳定性、运输、高低温等。
以热能表检测装置比对用传递标准——热水流量计为例，在比对前应实验确定：
水温变化时其仪表系数是否会变化，变化得有规律吗？
变化率是多少？
安装条件的影响有多大？
用何种方法能更好消除？
运输性能能否满足实验要求？
应做实验设计以得到传递标准稳定性指标。
⑤传递路线及比对时间
根据比对所选择的传递标准（或样品）的特性确定比对路线。
应充分考虑实验和运输中各因素的影响，确定一个实验室所需的最长比对工作时间，从而确定参比实验室的具体日程安排。
⑥传递标准（或样品）的运输和使用
针对传递标准（或样品）的特性提出搬运处理要求，包括拆包、安装、调试、校准、再包装。
⑦传递标准（或样品）的交接
规定发送、接收传递标准（或样品）时采取的措施及交接方式。
设计传递标准（或样品）交接单。
主导实验室确定传递标准的运输方式，并保证传递标准在运输交接过程中的安全。
各参比实验室在接到传递标准后应立即核查传递标准是否有损坏，核对货物清单，填好交接单并通知主导实验室。
交接单一式三联，交接双方各执一联，第三联随传递标准传递。
参比实验室完成比对实验后应按比对实施方案的要求将传递标准传递到下一站，并通知主导实验室。
表2-2-1交接单示例
交接单
经检查，如果没有问题，请在相应方框内打√，否则打×
1、标准流量计（编号7626501001）共1箱□
2、标准铂电阻温度计共2支□
3、请在收到后和送出前仔细检查，如有问题请在下面注明并及时与主导实验室联系。
经办人签字
日期
如有问题请注明
接收
发送
此表一式三份，接收方、发送方各存留一份，另一份随货物装箱送到下一站。
⑧比对方法和程序
明确比对的方法和程序，包括安装要求、预热时间、实验点、实验次数、实验顺序等。
明确数据处理方法。
比对方法应由主导实验室提出，由参加实验室讨论通过。
比对方法应遵循科学合理的原则，首选国际建议、国际标准推荐的并已经过适当途径所确认的方法和程序，也可以采用国家计量检定规程或国家计量技术规范规定的方法和程序。
如采用其它方法应在比对实施方案中给出清晰的操作程序。
⑨意外情况处理程序
明确传递标准（或样品）在运输过程中出现意外故障的处理程序及传递标准（或样品）在某实验室比对过程中因意外发生延时时的处理程序。
⑩记录格式
规定原始记录的内容和格式，应纳入比对结果分析所需的所有信息。
原始记录格式，主导实验室应进行一次试填写，以确定其可用性。
必要时应提供Excel格式文件，以利于数据分析。
报告内容
明确参比实验室提交证书、报告的时间、内容和要求。
可以要求提交实验原始记录的复印件及电子版，但实验结果应以校准证书所示为准。
可以要求提交测量结果的不确定度分析报告，但测量结果的不确定度应以校准证书所示为准。
作为资料汇总和分析可以要求提交标准器的情况描述及标准器校准证书。
参考值及数据处理方法
明确参考值的来源及计算方法；明确比对数据处理方法及比对结果判定原则。
保密规定
明确规定在比对数据尚未正式公布之前，所有与比对相关的实验室和人员均应对比对结果保密，不允许出现任何数据串通，不得泄露与比对结果有关的信息，以确保比对数据的严密与公正。
其他注意事项
指传送和比对过程中应注意之事项。
3、对传递标准的要求
由主导实验室提供传递标准、样品及其附件；主导实验室可根据具体条件针对以下情况采取相应措施：
①传递标准应稳定可靠，必要时，可以采用一台主传递标准和两台或多台副传递标准同时投入比对；
②根据比对所选择的传递标准的特性确定比对路线，可以选择圆环式、星型式、花瓣式三种典型的路线形式中的一种。
当传递标准器稳定性水平高时可采用圆环式，当传递标准器稳定性容易受环境、运输等影响时，为了比对结果的有效性，应选择花瓣式。
花瓣式
星型式
圆环式
图2-2-3比对路线方案
③当传递标准中途发生问题时主导实验室应能提供辅助措施，保证比对按计划进行；
④应按比对实施方案所规定的时间开展比对工作，当比对时间延误时，主导实验室应通知相关的参比实验室，必要时修改比对日程表或采取其他应对措施。
⑤主导实验室确定传递标准的运输方式，并保证传递标准在运输交接过程中的安全。
各参比实验室在接到传递标准后应立即检查传递标准是否有损坏，填好交接单并通知主导实验室。
⑥参加比对的实验室完成比对实验后应按比对实施方案的要求将传递标准传递到下一站，并通知主导实验室。
[案例]：
主导实验室选用2台传递标准器，比对路线为环型，当传递标准传递到第6个实验室时，发现1台传递标准损坏；由于尚有一台传递标准可用，参比实验室并没有通知主导实验室，而是继续了比对实验，传回主导实验室时发现没有损坏的那台传递标准的值与开始比对时有较大偏差。
案例分析：
依据JJF1117-2004《测量仪器比对规范》第5.2.5条规定“当传递标准（或样品）稳定性容易受环境、运输等影响时、为了比对结果的有效性，应选择花瓣式或者星型式”。
第5.3.5条规定“当传递标准（或样品）到达下一个参比实验室之后，该参比实验室要立即核查传递标准（或样品）是否有任何损坏，填好交接单并通知主导实验室”。
第5.3.6条规定“当传递标准（或样品）中途发生问题时，主导实验室应能提供辅助措施，保证比对按计划完成”。
该案例中，以下几点没有符合比对规范的要求：
①传递标准应稳定可靠，在比对实施前，主导实验室应对传递标准进行稳定性考核，以保证比对的顺利进行。
当传递标准器稳定性容易受环境、运输等影响时，为了比对结果的有效性，应选择花瓣式比对以及同时测量两台或两台以上传递标准的比对方案。
②如果比对过程中传递标准器出现故障，参比实验室应及时通知主导实验室并停止比对试验，等待处理。
③如果比对过程中传递标准器出现故障，主导实验室应能提供辅助措施，保证比对按计划进行。
4、参考值及数据处理方法
参考值及数据处理方法应在比对实施方案中明确。
（1）确定测量结果的计算方法
①规定测量的量值点、测量次数。
②确定什么是测量结果，比如，流量比对时，测量结果可能是仪表系数，也可能是示值误差。
取决于流量计读数方式、计算方便等。
由主导实验室在细则中给定，并给出计算公式。
③测量结果可以是可修正的，如仪表系数随温度变化，当实验温度偏离规定温度时可以进行修正。
可以规定该修正由参加实验室完成，也可以在最终数据处理时由主导实验室进行。
（2）参考值的来源
参考值的确定方法有多种，由主导实验室提出并征得参加实验室同意后确定。
鼓励各主导实验室根据比对的具体情况采用合理的方式来确定参考值。
以下几种方案在实际比对时可以使用：
①由主导实验室将传递标准送国家计量基准校准并给出不确定度，由校准值作为参考值。
此时，参考值是保存在主导实验室的已知值。
②当主导实验室校准传递标准的校准值的不确定度明显小于参比实验室的不确定度时，可采用主导实验室的量值作为参考值。
此时参考值的不确定度为主导实验室测量结果的不确定度。
主导实验室应在比对报告中给出参考值不确定度的分析过程。
③各参比实验室测量结果的加权算术平均值作为参考值
当各实验室的测量方法和测量结果的不确定度差异不大时，可采用参比实验室测量结果的加权算术平均值作为参考值，权重与各实验室声称的不确定度平方的倒数成比例。
第i个测量点的参考值Yri如下式所示：
（2-2-5）
式中：
——第j个实验室上报的在第i个测量点上的测量结果；
Wji——第j个实验室在第i个测量点上测量结果的权；
Yri——第i个测量点的加权算术平均值，即该测量点的参考值；
n——参加比对的实验室数量。
取Wji=1/uji2时，参考值Yri为：
（2-2-6）
式中：
——第j个实验室声称的在第i个测量点上测量结果的标准不确定度；
此时加权算术平均值的标准不确定度按下式计算：
（2-2-7）
如果参考值不够稳定，则考虑了传递标准在转递过程中的稳定性导致的不确定度分量后，第i个测量点的参考值的标准不确定度为
（2-2-8）
式中：
——第i个测量点上参考值（加权算术平均值）的标准不确定度；
——传递标准器在第i个测量点上在比对期间的稳定性；
——考虑了传递标准的稳定性后，第i个测量点上参考值的标准不确定度。
第i个测量点的参考值的扩展不确定度为：
（2-2-9）
④参考值为主导实验室和部分参加实验室测量结果的加权算术平均值
比如在流量装置比对中，参加比对实验室的测量装置有原始法装置和标准表法装置两种，因为标准表法装置的的量值是来自于原始法装置，也就是说它的量值不是独立而是与某一原始法装置相关，且与原始法装置相比，该装置的不确定度偏大，因此在确定参考值时，可以仅采用原始法装置测量结果的加权平均值。
⑤参考值为同种类仪器测量结果的加权算术平均值和不同种类仪器测量结果的算术平均值。
当用同一种测量设备和测量方法可能会产生系统偏差时可以采用此种方案。
例如在全国衰减量值比对中，比对的参考值计算采用不同种类标准设备间不加权平均的方法，但是当两个或两个以上的实验室采用同一型号的标准设备和测量方法又一样时，则这些具有同种类标准设备的每个实验室的权重为1/N（N为相同标准设备和方法的实验室个数）。
例如有5个实验室均采用HP8902作为标准设备时，这5个实验室中每个实验室的权重为0.2。
将这5个实验室的加权平均值再与其他具有不同测量设备的实验室的测量结果进行算术平均。
⑥以参加实验室测量结果的算术平均值作为参考值。
第i个测量点的参考值Yri如下式所示：
（2-2-10）
式中，n为参加比对的实验室数量。
为避免第j个实验室的测量结果与参考值相关，作为第j个实验室的参考值,在计算平均值时应不包含该实验室的测量结果，因此是n-1个实验室测量结果的平均。
参考值的扩展不确定度为：
（2-2-11）
（3）比对结果的评价
①比对结果的评价方法和依据取决于比对的目的，由主导实验室提出，参比实验室同意后确定。
②比对结果通常用比对判据En值进行评价，En值又称为归一化偏差，为各实验室比对结果与参考值的差值与该差值的不确定度限之比，当En值小于或等于1时，比对实验室测量结果符合要求；当En值大于1时，比对实验室测量结果不符合要求。
（2-2-12）
比对判据:
En≤1测量结果符合要求;
En＞1测量结果不符合要求,离群。
（五）比对过程举例
下面以一个参加比对的实验室为例进行说明。
（1）比对前
在比对传递标准抵达实验室前，检查装置工作状态是否正常，保证各设备处于完好状态，检查辅助设备是否齐备。
检查所有使用的仪器设备是否有有效的检定或校准证书，如没有，应完成校准。
如比对时间有所调整，主导实验室应提前通知参加实验室，以利于安排工作。
（2）传递标准器的交接
传递标准器到达实验室时，应按交接单逐项检查设备及附件是否齐备，必要时通电检查设备状态。
填好交接单并按规定要求放置或保存。
（3）比对实验
按比对细则要求安装、调试传递标准标准器。
按比对细则要求由2名检定员完成实验，将实验数据记录在细则规定的记录表格中，并完成计算。
检查试验结果正常后，将传递标准器按要求装箱、运输。
如果比对过程中传递标准器出现故障，应及时通知主导实验室并停止试验，等待处理。
如果比对过程中由于标准装置故障、停电等出现时间延误，应及时通知主导实验室并停止试验，等待处理。
一般情况，若延误时间较短，则比对工作顺延并通知相关实验室；若延误时间较长，则此实验室不再参加比对，传递标准器向下一实验室传递。
[案例]：
比对细则中要求在每一测量点测量6次。
某参加比对的实验室每一测量点测量了10次。
并计算了平均值的标准偏差。
案例分析：
依据JJF1117-2004《测量仪器比对规范》第4.4.3条规定“参比实验室应按比对实施方案的要求按时完成比对实验”。
比对测量点、测量次数和数据处理偏离了比对细则规定的要求，该参比实验室的做法是错误的。
由此会导致比对结果数据处理的困难和比对结论的不正确，或达不到预期的比对目的。
（4）提交资料的内容
提交资料内容以比对细则要求为准。
国内比对一般应包含以下资料：
①实验室在比对实施方案规定的时间范围内将测试报告以恰当和有效的方式提交给主导实验室；
②报告应包含比对原始数据复印件，注意：
对删除的数据应保留其清晰可辨别。
③实验室应将比对结果以比对仪器的校准报告的形式提交。
④报告应包含测量结果的不确定度以及附不确定度分析报告。
⑤为了更好地进行比对结果分析，比对实施方案中可以要求参比实验室提供标准器证书复印件等文件。
（六）测量不确定度
各实验室应提交测量结果的不确定度分析报告，在报告中应注意以下几点：
①测量不确定度分析报告，由参比实验室独立完成并申报测量结果的不确定度分析报告。
②对于国家计量比对，参比实验室的测量不确定度应与授权所要求的测量不确定度相当。
比如钟罩装置的扩展不确定度为0.2%（k=2），授权可以检定1.0%气体流量计；流量计重复性0.2%。
比对时规定测量9次，有一个实验室综合考虑温度测量影响、压力测量影响等等，给出测量结果的不确定度为U=0.74%（k=2）；另一个实验室给出测量结果不确定度为U=0.15%（k=2）。
这两个实验室给出的不确定度评估都不尽合理。
给出0.74%的实验室不确定度估计过大，因为按这样的估计，该装置就无法检定1.0%的气体流量计了。
给出0.15%的实验室不确定度估计过小，小于授权的指标，增大了比对结果量值与其他实验室不一致的可能性。
测量结果的扩展不确定度的合理情况为0.24%~0.30%（k=2）。
③装置建标考核时作的不确定度是标准装置在较为典型或理想的被测件时评定得到的，通常称之为校准测量能力，应注意的是在比对结果中需给出测量结果的不确定度。
即除计量标准导致的不确定度外还应考虑测量时各种实际影响量与建标时不同及被测件流量计导致的不确定度分量。
（七）比对总结报告及相关事项
1、收集及查验数据
①比对数据的收集
主导实验室应检查参加实验室提交文件的完整性，如果缺少相关的资料，则视为没有完成，应退回补充。
经主导实验室催促后，在规定的时间内仍不能提交资料的，则该实验室的结果在比对报告中不予考虑。
为方便使用可以要求参加实验室提供电子文档数据，但需以校准证书数据为准。
②数据的修改
在比对报告发出之前，参加实验室对数据的任何修改均应以正式书面方式，且应在报告中体现修改过程和原因。
主导实验室不得以任何理由提示参比实验室修改数据或报告。
如果在处理完全部数据后，主导实验室发现某参比实验室的结果出现异常，可以通过适当途径了解比对细节，以便分析原因。
但该实验室对比对数据和结论不允许做任何修改。
③数据的保密
在全过程中主导实验室应注意数据保密，直至报告发出。
2、数据处理
①主导实验室在接到所有有效参比实验室的测量结果后，应及时组织并按规定进行数据的统计分析。
②对数据的处理，应遵循比对细则，不得随意更换处理方法。
③传递标准的稳定性应有实验数据作支持，并有合理的计算方法。
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