整车研发实验室设备计量确认及溯源分析

整车研发实验室设备计量确认及溯源分析

姜群

安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心     安徽合肥     230601

摘 要：随着时代的发展和科学技术水平的不断攀升，整车研发实验室对测试结果的质量提出了更高的要求。在检验结果的质量控制中，计量溯源是一种常见的手段。计量溯源性是指将被测物或被测物的数值与规定的计量标准进行关联。本论文着重对整车研发实验室中，对测试结果的准确性、有效性产生影响的仪器设备以及标准物质的追溯性和计量确认展开探讨。

关键词：计量确认；计量溯源；整车研发实验室

对于以整车研发为目标的实验室来说，实验设备的管理和一般的生产类设备的管理有着很大的不同，考虑运行效率、安全和质量的同时，还要对测试结果的精度进行控制。而通过有资格的第三方检定/校准，形成完整的计量溯源链条，是保证测量结果准确性的最好方法。对强制性检定的计量装置或基准，应严格按照国家标准或有关规定进行检定，此类仪器在此不再展开论述。目前，我国汽车研发实验室中，超过90%的仪器都是采用校准技术来进行溯源，因此，本项目拟研究如何保证这些仪器的准确性和可追溯性。

1.检定、校准

只要对测试结果有直接影响、或对测试结果产生影响的参数，都要进行校验。要保证数据的准确性和有效性，必须经过校准或检定，确认它能够符合相关标准或规格的要求。

1.1在测量精度或不确定程度对所汇报的结果的正确性产生影响时

1.2 用于对报告结果进行测量溯源的仪器

实验室依据仪器设备名称、编号、测量范围、最大允许误差、溯源方式、计量确认间隔（需要标定的参数\测量范围\示值误差或测量不确定度），建立检定/校准计划。就计量确认间隔而言，实验室根据仪器设备的使用状况（重要程度、使用频率、环境条件恶劣）、用户以及仪器设备本身的品质等多方面来确定。

2.计量确认

在使用中，检定证书和校准证书的最大不同之处就是检定证书会判定设备是否符合国家的检定规程或者有关的技术法规，而校准证书通常并不会对设备的合格与否做出结论，而是会提供一些重要的数据，比如校准的结果和不确定度，这些都需要由实验室的技术员根据仪器设备的特点、使用情况、质量控制情况、工作类型等来确定并记录计量确认的结果。以电能测功装置的计量校准为例，仪器出厂参数：测量范围（0～500) N.m；最大允许误差为±0.2% FS。经第三方检测机构校准，最后的校准结果如下：

计量确认评判标准： GB/T18297-2001《发动机性能试验方法》中对发动机扭矩的测定规定是：以被测内燃机最大转矩的±1%为限；将测量过的引擎扭矩最大值设置为200N.m，那么试验的最大允许误差是：

δ1= M × 1% = 200 N.m × 1% = 2 N.m.

遵从测量仪器的精度应大于试验要求3倍，此仪器的最大允许误差是：

δM==2 N.m÷3=0.67 N.m.

即判定结果示值误差|δv|≦0.67N.m时，设备满足实验要求，根据如下公式：

δv= εD - εB就能计算出校准证书上每个校准点的示值误差，因此，需要对除零点之外的20个点进行计算，最后可以选择最大的示值误差与允许误差进行比较。本例中为0.2N.m，那么此时|δv|=|0.2N.m|<0.67 N.m.该设备符合《发动机性能实验方法》国家标准GB/T18297-2001中对发动机扭矩进行校验的规定。

3.计量溯源

由官方发布的《计量装置检定系统框图》，由国家计量局规定，将测定结果与国际标准或已被接受的标准相连接。尽管企业主要面向的是汽车产品的研发与验证，但大多数企业并不直接接触到相关的法律和法规。不过，成品在生产和销售之前，还需要经过国家的技术、法规认证部门的认证，因此，在研发和验证阶段，需要具有计量溯源性的检测设备。试验方法既可以采用国家标准 GB/T18297-2001 《发动机性能实验方法》，也可以采用地方标准、行业标准、企业标准等严格规定。按照《计量装置检定系统框图》中的规定，计量溯源图应当包括上一级计量基准、计量器具和测量对象三个主要部分。每个部分，不管是仪器，或者是标准，或者是有关的测量需求，都要提供测量的范围和精度（最大容许误差/扩展不确定性/精度水平）。上一级别的计量基准产生单位应当能够确保其来源，并且在证明中清楚地表明。所以，上一级的测量基准这个测试中心可以省去不画。以上述电能测功机为例，首先，实验室必须清楚，试验装置的用途是在发动机研制过程中进行转矩试验，并符合 GB/T18297-2001 《发动机性能实验方法》所规定的试验要求。通过上述计量确认的结果，本实验室要测试的发动机转矩的最大允许不超过±0.67 N. m。第二个步骤，测量测功装置转矩值。该装置的主要参数为：测量范围(0～500) N.m，最大允许误差：±0.2% FS。不过，这两个参数都是设备出厂时的基础参数，在收到设备后，要把设备送到第三方检测机构进行标定，最后得出最接近真值的设备参数。通过上述计算，该装置的最大转矩示值误差为0.2 N. m，这是测量仪器现有的计量特性。第三个步骤，就是看测功机的转矩是否符合实际工作需要，一般都是将其送到第三方检验机构进行校验，不过众所周知，测功机的转矩不能直接测出，只有对标定杆和砝码进行静态标定，然后根据转矩的计算公式：

M=FL=mgL

 上述公式中m是砝码的质量， g是地面上的重力加速度， L是标定杆的长度，即力臂。另外，还介绍了标定杆和砝码两种测量机构的标准仪器，从证书上可以看出，校准杆的长度是：1019.7mm，不确定度 U=0.05mm， k=2，标准砝码的质量为5kg，10kg，20kg，精度级别：M1。把这些信息标记在我们的测量溯源图上，这样，实验室就可以对这台仪器进行这一次的测量溯源，在有效的标定日期之内，用这台测功装置所测得的数据也具有溯源性。通过上述的检定、校准、计量确认、计量溯源等技术管理方法，解决了整车研发实验室对数据准确性、可追溯性这一根本要求。

结束语：

综上所述，本文以整车研发实验室为背景，对其中的设备进行计量确认及溯源分析可知，当实验室能够根据设备校准方案对设备校准结果进行确认时，就可以通过确认的结果调整校准方案，确保整车研发实验室的设备处于有效的校准状态。

参考文献

[1]刘博韬.浅谈实验室量值溯源和计量确认[J].计量与测试技术, 2022(10):138-139.

[2]凌培才吴艳凯.整车研发实验室设备计量确认及溯源[J].科学与信息化, 2021(08):84-85.

[3]黄伟.仪器设备计量溯源过程及结果的有效确认分析[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术, 2021(04):194-195.