朱惠臣 夏铭 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

测量是通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。随着测量技术的发展，基础科学研究的前沿领域创新越来越依赖高精尖测量仪器。现代产品质量越来越依靠测量仪器来保证，且形成全过程中测量的准确性和重复性要求也在不断提高。因此，测量仪器量值的准确可靠，是科研机构、生产企业、检测和校准实验室等获得准确数据的先决条件。测量仪器的计量溯源性是保证量值准确可靠的关键，而科学合理、有效地制定和实施校准方案，提高校准的有效性，是确保计量溯源性的重要措施。CNAS-CL01：2018《检测和校准实验室认可准则》6.4.7条款规定对于需要校准的测量仪器“实验室应制定校准方案，并应进行复核和必要的调整，以保持对校准状态的可信度”。

1 校准方案的制定

校准方案中通常应包括测量仪器校准的参数、范围、不确定度和校准周期等[1]，CNAS-CL01：2018新增要求中还需对校准方案进行复核评估和调整。这就要求实验室应参考相关计量技术规范或标准中对仪器的要求、实际使用需求、成本和风险、历次校准结果的趋势、期间核查结果等因素，制定明确的、有针对性的校准方案，在测量仪器送校时将校准方案的详细需求传达至校准服务机构，并对其进行评价和监控，同时对已制定的校准方案进行复核，必要时做出调整[2]。

1.1 校准参数、范围和不确定度

很多实验室往往在计量溯源时，只将测量仪器送至权威的计量技术机构，获取检定或校准证书即可。实际上，检定必须按照检定规程中的方法和程序实施，校准则是依据校准规范或者客户的需求实施，如客户没有提出明确的计量要求[3]，校准服务机构一般按照校准规范实施，那么校准结果就不一定覆盖测量仪器的实际使用需求。如某产品标准对不同等级产品的高低温交变湿热点要求：H1等级为30 ℃、85%RH；H2 等级为 25 ℃、95%RH 至 40 ℃、93%RH；H3 等级为 25 ℃、95%RH 至 55 ℃、93%RH，这就要求检测所用的高低温交变湿热试验箱在校准时至少要覆盖这些温湿度点，否则无法判定实验室具备开展对应等级产品的检测能力。而高低温交变湿热试验箱对应的校准规范JJF 1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》第7.2.1条“温度、湿度校准点的选择”则要求“温度、湿度校准点一般根据用户需要选择常用的温度、湿度点，或选择设备使用范围的下限、上限和中间点”。因而实验室在制定校准方案时应明确温湿度校准点。

另外，有时同样的测量仪器在不同的计量技术规范和标准中要求也不相同。如光电型通信用光功率计是开展光通信设备校准的关键仪器，在众多光通信领域计量技术规范中对其均有要求，但参数、测量范围和不确定度的要求不尽相同。如JJG 965-2013《通信用光功率计检定规程》与JJG 1035-2008《通信用光谱分析仪检定规程》对于光功率定标点和不确定度的要求不一致，JJG 965-2013与JJF 1199-2008《通信用光衰减器校准规范》对于非线性的要求不一致，JJF 1456-2014《通信用光偏振度测试仪校准规范》对于光功率计还有偏振相关响应的要求。如果实验室按照上述计量技术规范开展光通信设备校准，并仅配置一台通信用光功率计，就要统筹考虑不同计量技术规范的要求来制定校准方案，合理确定需求，全面满足使用要求。

1.2 校准周期

为了建立和保持测量仪器的计量溯源性，提高测量结果不确定度的可信性，确定其性能是否发生变化，实验室应当对测量仪器进行定期校准，并在优化风险和成本平衡的基础上确定合理的校准周期，包括应对不同的测量仪器制定合理的校准周期，周期过长会导致仪器失准或失效，过短会增加校准费用及成本。

根据 CNAS-TRL-004:2017、RB/T 034-2020《测量设备校准周期的确定和调整方法指南》，校准周期通常分为初始校准周期和后续校准周期[2][4]。

1.2.1 初始校准周期的确定

目前，国内绝大多数的计量技术规范对于测量仪器的检定或校准周期规定不超过1 a，特殊的，如压力表、呼出气体酒精含量检测仪的检定周期不超过0.5 a，光谱测色仪、罗维朋比色计的检定周期为2 a，电容式电压互感器的检定周期不超过4 a，电磁式电流、电压互感器的检定周期不超过10 a。实验室在确定仪器初始校准周期时可参考计量技术规范规定、开展的测量活动方法要求和仪器制造商建议，并综合考虑以下因素[4]。

（1）预期使用的程度和频次

对于实验室内部最高测量标准，建议严格按照相应计量技术规范的规定执行。如测量仪器使用频率较低，可以适当延长校准周期，如使用频繁，易使其计量性能降低，需适当缩短校准周期。对于一些特殊的测量标准，如发光强度标准灯、总光通量标准荧光灯、总光通量标准白炽灯等的检定证书上检定周期均为1 a，但如果发光强度标准灯累计点燃时间达到60 h[5]，总光通量标准荧光灯、总光通量标准白炽灯累计点燃时间达到100 h[6][7]，虽不到1 a检定周期，也应按计量技术规范的规定送检。

（2）环境条件的影响

经常在恶劣气候（高温、低温、潮湿、暴晒）、强电磁干扰、强电离辐射和腐蚀性等环境下使用的测量仪器容易老化，故障率高，计量性能降低，需适当缩短校准周期。

（3）测量所需的不确定度或最大允许误差

对测量结果有重要价值（比对、能力验证前，重要的检测任务）和重大影响（如较大风险等）的测量仪器，可适当缩短校准周期。

（4）其他因素

包括测量仪器的设计原理、结构、性能要求，仪器调整或变化（如功能升级、更换关键零部件或存放地址迁移等）、被测量的影响（如仪器损耗、磨损等不利影响，高温对热电偶的影响等）、相同或类似仪器汇总或已发布的测量数据等。

1.2.2 后续校准周期的调整

如最初确定的校准周期由于某种原因导致无法获得预期效果，或测量仪器经过多次的周期校准后，其性能变化趋于稳定，实验室可结合仪器的使用情况、性能状况及以往的校准结果对后续校准周期进行调整，同时综合考虑以下因素[4]。

（1）经济合理与风险的平衡

延长校准周期可以降低溯源成本，但需考虑后续使用过程中可能存在的风险。譬如：需要或声明测量不确定度大小的测量结果，使用超出最大允许误差或不满足要求的设备进行测量时，采取纠正措施的代价；因设备未校准或不再具备溯源性对后果风险的评估分析等。

对于测量结果不确定度较小的，如仪器性能变化所引起的不确定度分量会导致测量结果不确定度变化较大，甚至增大测量结果的不确定度；或者不满足使用要求、不再具备溯源性的测量仪器测量结果导致采取纠正措施的代价较大，则不宜调整校准周期。

（2）仪器自身性能及使用情况

考虑仪器类型及其部件、磨损和漂移的趋势、使用的程度和频次、维护和维修的历史记录、使用的环境条件（气候条件、振动、电离辐射等）、设备的运输安排及风险、与测量结果质量相关的设备重要性、历次校准结果的趋势以及制造商的建议等。

对于一些比较稳定、可靠性好，使用程度和频次不高，使用环境较好，对测量结果质量影响不大的仪器可以适当延长校准周期。也可根据历次校准结果的趋势判断，如校准结果位于最大允许误差的80%以内，则后续的校准周期可延长；如超出最大允许误差，则周期应缩短；如位于最大允许误差的80%和100%之间，或对校准结果的符合性难以做出判断，则应考虑缩短校准周期或增加期间核查频次，对其性能做进一步验证[4-5]。

（3）内部质量管理情况

可根据期间核查的频次、质量及结果，结果质量监控情况及有效性，与其他参考标准相互核查的频次，操作人员的熟练程度等评估。

对于期间核查频次较高、核查结果较稳定，或通过结果质量监控、参加比对和能力验证等证明测量结果准确可靠，则可适当延长校准周期。

1.3 校准方案示例

以通信用光功率计为例制定校准方案[6-8]（见表1）。

表1 通信用光功率计校准方案

2 校准方案的复核和调整

2.1 方案的复核

测量仪器的计量特性随使用时间而变化，而计量要求也随测量活动要求变化而变化。因此，好的校准方案需要复核，确认其是否符合最新要求。一般来说，校准方案复核可以分为定期复核和不定期复核。定期复核通常是在测量仪器每次送校前对校准方案的内容进行再一次确认。不定期复核则是根据实验室自身管理体系的要求、测量仪器的调整和变化、测量方法的变化、校准服务机构资质能力的变化以及外部需求的变化等及时确认方案内容。

2.2 方案的调整

当实验室对校准方案进行定期和不定期复核，确认是否符合最新要求后，根据实际情况，必要时调整校准方案以满足最新要求。

（1）实验室自身管理体系的要求。如实验室自身管理体系文件对校准方案涉及的内容作出了新规定，开展新的测量活动导致校准参数和校准点发生变化等。

（2）测量仪器的调整和变化。如测量仪器维修维护后功能升级、更换关键零部件，使仪器使用过程中发生异常情况（结果质量监控、期间核查、能力验证结果不满意），或因实验室搬迁导致存放地点变更，需提前校准以确保测量结果的准确可靠。此外，测量仪器经多次校准后，其性能变化趋于稳定，可综合评估后适当延长后续校准周期。

（3）测量方法的变化。如实验室开展测量活动的计量技术规范或标准进行了更新，测量仪器要求发生了变化，需要调整校准参数和校准点等。或者测量仪器由于测量方法的调整，在测量过程中的重要性发生变化，导致对测量结果的影响发生变化。

（4）校准服务机构资质能力的变化。如校准服务机构的资质、能力和服务价格发生了变化，实验室需评估校准服务机构是否仍能满足需求，是否需要更换校准服务机构。

（5）外部需求的变化。如开展具备重要价值和重大影响的测量活动（能力验证前，重要的、较高风险的检测任务），需要提前校准；重要客户或者合同规定的特殊需求，需要相应调整校准方案。或者因外部需求减少，不再开展或较少开展测量活动，需要取消校准或者延长校准周期等。

3 结语

对测量仪器制定科学合理的校准方案，是测量活动取得准确有效测量结果的前提与基础，需要注意对计量溯源性证据进行确认，以确保测量仪器满足预期使用要求。