檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量的保證中監(jiān)控方法及其判斷

1、檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量的保證中監(jiān)控方法及判斷一、概述在 CNAS-CL01：2006檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則中：5.9 檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量的保證5.9.1 發(fā)現(xiàn)其發(fā)展趨勢(shì)，如可行，應(yīng)采用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行審查。這種監(jiān)控應(yīng)有計(jì)劃并加以評(píng)審，可包括（但不限于）下列內(nèi)容：內(nèi)部質(zhì)量控制；b、參加實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)或能力驗(yàn)證計(jì)劃；c、使用相同或不同方法進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)或校準(zhǔn)；d、對(duì)存留物品進(jìn)行再檢測(cè)或再校準(zhǔn)；e、分析一個(gè)物品不同特性結(jié)果的相關(guān)性；5.9.2 應(yīng)分析質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)將要超出預(yù)先確定的判據(jù)時(shí)，應(yīng)采取有計(jì)劃的措施來(lái)糾正出現(xiàn)的問(wèn)題，并防止報(bào)告錯(cuò)誤的結(jié)果。在測(cè)量工作中，為使檢/校結(jié)果得到

2、保證，各實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)采用上述多種方法來(lái)監(jiān)控。由于影響實(shí)驗(yàn)室檢/校結(jié)果質(zhì)量的因素很多，包括人員、設(shè)備、設(shè)施與環(huán)境條件，樣品、方法、測(cè)量的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。CNAS-CL01：2006 中的 5.9.1 條所提出的監(jiān)控方法就是對(duì)檢/校結(jié)果是否準(zhǔn)確、可靠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，找出造成結(jié)果失準(zhǔn)的因素，或者由結(jié)果發(fā)現(xiàn)其發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)采取糾正措施或預(yù)防措施，以防結(jié)果失準(zhǔn)的再一次發(fā)生或預(yù)防其發(fā)生。二、各種監(jiān)控方法及其判斷1、采用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)結(jié)果實(shí)施監(jiān)控圖。對(duì)于某個(gè)需要監(jiān)控的測(cè)量過(guò)程，首先應(yīng)選定核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，建立過(guò)程參數(shù)。核查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)選擇與被測(cè)對(duì)象的測(cè)量范圍、準(zhǔn)確度等級(jí)等指標(biāo)接近的而又具有較為穩(wěn)定性的儀器、實(shí)物量具

3、、量數(shù)值的描點(diǎn)序列，參見(jiàn)圖 統(tǒng)稱為控制線。若控制圖中的描點(diǎn)落在UCL 和 LCL之外，或描點(diǎn)在 UCL 和 LCL 之間的排列不隨機(jī)，則表示過(guò)程出現(xiàn)了異常。1UCL樣本統(tǒng)計(jì)量數(shù)值CLLCL01234567時(shí)間圖1 控制圖示例n5）者用極差控制圖，測(cè)量次數(shù)多者（n 10）用標(biāo)準(zhǔn)差控制圖。其反映的都是分散性參數(shù)。另外常用的控制圖還有均值一極差（xR）控制圖,均值一標(biāo)準(zhǔn)差（xs）控制圖,中位值一極差（x R）控制圖。均值（中位值）控制圖主要用于觀察測(cè)量結(jié)果平均（中位）值的變化情況，而極差（標(biāo)準(zhǔn)差）控制圖主要用于觀察測(cè)量結(jié)果分散的情況，將二者聯(lián)合運(yùn)用，可以觀察測(cè)量結(jié)果的變化。對(duì)控制圖的畫(huà)法及判斷，可參

4、考測(cè)量設(shè)備期間核查方法及判斷一文。2、使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)儀器設(shè)備或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，是最方便，也是最有效的方法。1）當(dāng)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的擴(kuò)展不確定度小于或等于儀器設(shè)備的最大允許誤差的 1/3 時(shí)，相當(dāng)于為：y y1 （1）2式中： y 儀器設(shè)備或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所得的示值；1y 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)所賦予示值；2MPE 儀器設(shè)備或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差。2）當(dāng)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的擴(kuò)展不確定度大于儀器設(shè)備的最大允許誤差的 1/3 時(shí)，相當(dāng)于盲樣試斷公式為：y y1U U （2）22212式中： y 儀器設(shè)備或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所得的示值；1y 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)所賦予示值；2U 測(cè)量結(jié)果 y

5、 的擴(kuò)展不確定度，=2；211U 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)賦值的擴(kuò)展不確定度，=2。223、參加實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)方面存在的差距，以正確識(shí)別實(shí)驗(yàn)室技術(shù)運(yùn)作過(guò)程中存在的問(wèn)題。2評(píng)價(jià)方法，然后按預(yù)先確定的方案實(shí)施，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，編制評(píng)價(jià)報(bào)告?；ò晔剑ㄈ鐖D 況下，采用園環(huán)式比對(duì)；如被測(cè)物品穩(wěn)定性比較好，則可采用花瓣式；否則只能采用星形式。對(duì)要相當(dāng)好。AGBGBGBFACFACFCDEEEDD(a) 園環(huán)式(b) 星形式(c) 花瓣式圖2 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室量值比對(duì)路徑圖A表示主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室； B、C、D、E、F、G表示參加實(shí)驗(yàn)室參加實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)屬于外部質(zhì)量控制活動(dòng)，目的是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的檢/校結(jié)果與其他實(shí)驗(yàn)室的檢/校結(jié)

6、果相比較，以確定其不一致性是否控制在公認(rèn)的允許范圍內(nèi)。1）由兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行的比對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溯源的，但這時(shí)一般其相關(guān)性很小而可以忽略不計(jì)。故其判斷式為：y y U U （3）221212式中： y 主實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果；1y 比對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果；2U2 主實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度，=2；1U2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度，=2。2若兩實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量不確定度相同，即U U U ，則12y y U （4）12若兩實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量不確定度相差較大，若U U ，那么U 可忽略，則122y y U （5）121若標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定，兩實(shí)驗(yàn)室間復(fù)現(xiàn)性為R，則y y R（6）123所謂復(fù)現(xiàn)性限 ，就是兩實(shí)驗(yàn)室在規(guī)定

7、條件下所測(cè)得測(cè)量結(jié)果的最大允許誤差限。R=2，則y y （7）12式中：MPE儀器設(shè)備或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差。證明：儀器設(shè)備或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)檢定合格，其測(cè)量結(jié)果滿足均勻分布，故 y 、 y 的由儀器誤12差所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度均為u u u，由于兩者的分布均為均勻分布且寬度相等，其合MPE312 附錄 k =1.90 U U U k u90MPE12953 y yU U U 1.90 21.55MPE22312122）由多個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行的比對(duì)對(duì)于有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室參加的比對(duì)，要求各實(shí)驗(yàn)室測(cè)量相同的被測(cè)對(duì)象，并提供測(cè)量結(jié)果及其測(cè)量不確定度。若被測(cè)對(duì)象已由測(cè)量的權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)測(cè)量，并給出了其參考值U (

8、=2)，則y 及擴(kuò)展不確定度 yU （8）refy U22labreflab式中： y 參加比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果；y 參考實(shí)驗(yàn)室提供的測(cè)量結(jié)果；U 參加比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室提供的擴(kuò)展不確定度，=2；U 參考實(shí)驗(yàn)室提供的擴(kuò)展不確定度，=2。說(shuō)明：由式（7）可知，比對(duì)的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)室所提供的擴(kuò)展不確定度 U 有關(guān)，U 越大， U不能低于此值。實(shí)驗(yàn)室所提供的測(cè)量結(jié)果的平均值y 來(lái)作為參考值，則y y iU （9）labn1n式中： y 第 i 個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果；iy n 個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的平均值；參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的個(gè)數(shù)；nU 各實(shí)驗(yàn)室具有的相同的測(cè)量不確定度。證明：設(shè)：第一個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果為 y ，則1 y

9、y y 1y2yy1 y yn111n112nnnnn等式兩邊求方差： y y 1 u2 yu2n12u2y2u y 221112nnnn4 u(y ) u y 則 y y 11n u22u2y n12u2 yn11nn u (y)n122n1 22nnn 2nn1 u (y)22 n2u(y)2n1n u(y y) u y 或者 U(y y) U y n1nn1nn1Un11lab 根據(jù) y U y y y U y y n1U11labn即： Uy y n11labn式中因子1是由于相關(guān)性存在的原因，因?yàn)楫?dāng)y 改變時(shí)，會(huì)引起平均值y 的改變。n1n1y 個(gè)特別大（或?。┑碾x群值時(shí)，其對(duì)平均值

10、的影響遠(yuǎn)大于正常值，而平均值的改變會(huì)影響其它實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)結(jié)果，因此一般不以參加比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的平均值作為參考值。如果按照3s原則或Grubbs差，以Z比分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果是否滿意，它是實(shí)驗(yàn)室間變異和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)變異之綜合體現(xiàn)。故其判斷式為：y yZ （10）中i式中： 穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)；Zy 參加實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品測(cè)量結(jié)果；iy 所有參加實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品測(cè)量結(jié)果的中位值；中NIQR所有參加實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)四分位數(shù)間距。 值3中位值是兩個(gè)中心值的平均值，即 x 1 /2如果N 是奇數(shù)，那么中位值是一個(gè)單一的中心值，即x N；如果N 是偶數(shù)，NNx1 /2。見(jiàn)圖322Q22、四分位數(shù)間距（IQR

11、觀察值的一半。數(shù)值越大，說(shuō)明分散程度越大；反之，說(shuō)明分散程度越小。高四分位數(shù)（Q）指全部觀察值中有四分之一的觀察值比它大的一個(gè)值；低四分位數(shù)（Q）是全部值131觀察值中有四分之一的觀察值比它小的一個(gè)值。故IQR= Q-Q。31間距（IQR）乘以系數(shù)0.7413，使之成為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的平均數(shù)為零，標(biāo)準(zhǔn)差為1，即35舉例：表 1某次實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品測(cè)量比對(duì)結(jié)果表 2 按數(shù)值從大到小排列測(cè)量結(jié)果4.203.003.002.952.852.702.752.782.852.702.682.742.042.902.632.482.432.482.302.702.302.002.111.85結(jié)果判斷離群滿意滿意

12、滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意滿意可疑測(cè)量結(jié)果4.203.003.002.952.902.852.852.782.752.742.702.702.702.682.632.482.482.432.302.302.112.042.001.85234567891011121314151617181920212223241112131415161718192021-1.11-1.95-1.64-2.36222324由表 2 可計(jì)算：243230y 2.70中Q 285Q 23653120.7413(2.85-2.365)0.35953據(jù)此可計(jì)算出各實(shí)驗(yàn)室的

13、 Z 值，已列于表 1 中。Z 值的判斷：當(dāng) Z 2 時(shí)，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)于該區(qū)間的概率在 95%左右，通過(guò)，即滿意；當(dāng) 2Z 3 時(shí)，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)于該區(qū)間的概率在4%左右，可疑，應(yīng)查找原因；當(dāng) Z 3 時(shí)，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)于該區(qū)間的概率在 1%左右，為小概率事件，離群，不滿意。64、參加能力驗(yàn)證計(jì)劃間比對(duì)，它是由認(rèn)可機(jī)構(gòu)或其授權(quán)/認(rèn)可的機(jī)構(gòu)組織和運(yùn)作的；所謂實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)，是由其他機(jī)相同的。和結(jié)果的評(píng)價(jià)可參考利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)的能力驗(yàn)證計(jì)劃一文。5、使用相同或不同方法進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)或校準(zhǔn)1）使用相同方法進(jìn)行復(fù)檢/校為使測(cè)量結(jié)果得到監(jiān)控，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可采用復(fù)檢/校的方法，即對(duì)樣品測(cè)量二次，于是就必規(guī)定得過(guò)大，

14、可能會(huì)將含有異常值的混于其中，從而影響測(cè)量結(jié)果的可靠性；允差規(guī)定得過(guò)小，也就是控制過(guò)嚴(yán)，會(huì)將原本是正常的測(cè)量結(jié)果舍去而重新進(jìn)行測(cè)量。這樣不僅會(huì)使工作量增加，之間的允差就顯得非常重要。（1）同一人員使用相同儀器進(jìn)行復(fù)檢 /校（重復(fù)性試驗(yàn)）f(y)若被測(cè)量為 y 和 y ，12兩次測(cè)量結(jié)果之差為：y y y y的12數(shù)學(xué)期望應(yīng)為零。（y -y ）y如果將問(wèn)題轉(zhuǎn)化一下，將 y視為需要測(cè)012(y)量的被測(cè)量，由于y的數(shù)學(xué)期望為零，顯然 y之值應(yīng)在其不確定度 U y 范圍內(nèi)才是合U(y)=2u(y)圖4 正態(tài)分布示意圖理的（見(jiàn)圖 結(jié)果之間的允差的問(wèn)題，就成為評(píng)定被測(cè)量y的測(cè)量不確定度問(wèn)題。由于是在同一

15、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用同一種方法進(jìn)行復(fù)檢/校，因此兩次測(cè)量的所有不確定度分量及其大小均相同。當(dāng)評(píng)定y的不確定度時(shí)，原先的每一個(gè)分量將兩次起作用。兩個(gè)相同分量對(duì)被測(cè)量y數(shù)為零。即該分量對(duì)y來(lái)說(shuō)起兩次作用。而由系統(tǒng)效應(yīng)引起的不確定度分量，在兩次測(cè)量中是 完全相關(guān)的，且相關(guān)系數(shù)為-1。即它們對(duì)測(cè)量結(jié)果y及其不確定度U y 沒(méi)有貢獻(xiàn)。故其判斷式為： y y1U U y 2 2 u u .u （11）21222n2式中： y 第一次測(cè)量結(jié)果；1y 第二次測(cè)量結(jié)果；27 由隨機(jī)效應(yīng)引起的擴(kuò)展不確定度， =2；U yku ,u .u 由隨機(jī)效應(yīng)引起的各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。12n 一般來(lái)說(shuō)，在 y yU U y 2 u y

16、 中，12c單一測(cè)量值的重復(fù)性 u y 由以下分量結(jié)成： 被測(cè)物品分辨力或讀數(shù)誤差c儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度起的不確定度分量0.29 大于重復(fù)性引起的不確定分量，可由代替。因此，只需考慮由重復(fù)x性引起的不確定分量就可以了。 .222若已知：S，則n12n1 y y U 2 u y 2 2S（12）12c 根據(jù)檢定規(guī)程，重復(fù)性一般為測(cè)量?jī)x器的最大允許誤差的 ，現(xiàn)取 ，則111332 y y U y 2 u y MPE 094MPE （13）2 2312c若檢定規(guī)程規(guī)定用測(cè)量3 X X 、1312 y y （14）131212當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)要求兩次測(cè)量之差不得超過(guò)重復(fù)性限 r 時(shí)，則y y r （15）

17、12（2）同一人員采用不同儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)檢/校（設(shè)備比對(duì)）a 和a a為其最大允許誤差限）則1243y y a a （16）222121若兩臺(tái)儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級(jí)相同，則4y y 2a1.88MPE （17）312證明：設(shè)： y 的重復(fù)性為S ，最大允許誤差限為a ，111y 的重復(fù)性為S ，最大允許誤差限為a ，222當(dāng)a a 則12 y y U U U u y u y2222121212cc 2 S 2S 22 2a2aa23a2a293a212311922129932 a a a a222222234311當(dāng)a =a 則12y y 2a1.88MPE41238（3）不

18、同人員使用同一儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)檢/校（人員比對(duì)）（4）不同人員使用不同儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢/校此測(cè)量中，由于方法、環(huán)境相同外，人員和儀器都不同，人員間操作誤差帶來(lái)不確定度的分2）使用不同方法進(jìn)行復(fù)檢/校當(dāng)使用不同方法時(shí)，不管是相同或不同人員，是在同一或不同儀器設(shè)備上進(jìn)行復(fù)檢/校，基故其一般判斷式為：y y U U （18）221212式中： y 用方法 1 所得測(cè)量結(jié)果；1y 用方法 2 所得測(cè)量結(jié)果；2U 用方法 1 測(cè)量時(shí)， y 的擴(kuò)展不確定度，=2；11U 用方法 2 測(cè)量時(shí)， y 的擴(kuò)展不確定度，=2。22U 、U 的取值，即可由不同方法來(lái)評(píng)定，也可參照 1）中各種判斷公式

19、來(lái)處理。126、對(duì)留存物品進(jìn)行再檢測(cè)或再校準(zhǔn)這里的再檢/校，是對(duì)留存物品由同一人員和同一儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)再檢/校一次，若時(shí)間不長(zhǎng)，相當(dāng)于使用相同方法進(jìn)行復(fù)檢/校。1）對(duì)一般的留存物品，其判斷公式可為： y y U y U y 2 2u u .u （19）2222121n式中： y 對(duì)物品第一次測(cè)量結(jié)果；1y 對(duì)留存物品再一次測(cè)量結(jié)果；2 由隨機(jī)效應(yīng)引起的擴(kuò)展不確定度， =2；U yku u 由隨機(jī)效應(yīng)引起的各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。1n2）對(duì)性能較為穩(wěn)定的物品或核查標(biāo)準(zhǔn)其判斷公式為：y y （20）12式中： y 第一次檢/校測(cè)量結(jié)果；1y 對(duì)留樣再一次檢/校測(cè)量結(jié)果；2MPE儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差。公式為：y y （21）U12式中：儀器設(shè)備/計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的修正值的擴(kuò)展不確定度，=2。97、分析一個(gè)物品不同特性結(jié)果的相關(guān)性的介紹。可以間接地用一個(gè)參數(shù)的量值來(lái)核查另一個(gè)參數(shù)量值的準(zhǔn)確程度。如直流功率NI R 2，2VR測(cè)得 N 值后，可由R 或 R 來(lái)核查三者之間的相關(guān)性。通常采取不同特性參數(shù)之間，存在線性關(guān)系的檢驗(yàn)方法，即用直線方程 ，其中斜率為 a，截距為 b 以及相關(guān)系數(shù) ry b可用最小二乘法求得。驗(yàn)方法有 t 檢驗(yàn)法、F 檢驗(yàn)法、相關(guān)系數(shù) r 檢驗(yàn)法等。8、測(cè)量結(jié)果監(jiān)控的后處理檢/校結(jié)果的質(zhì)量監(jiān)控是確保實(shí)驗(yàn)室報(bào)告結(jié)果準(zhǔn)