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可追溯性、计量和质量测量

在研究质量和称重仪器时,您可能已经注意到“可追溯性”一词经常出现,尤其是在实验室和制造领域。可追溯性用于广泛的领域,其定义也相应变化。在这篇文章中,我们将重点关注计量学中的可追溯性,以及它如何影响质量测量。

什么是计量溯源?

根据国际计量局(BIPM,翻译为国际度量衡办公室)的说法,计量可追溯性是“测量结果的属性,其结果可以通过记录在案的不间断校准链与参考相关联,每个导致测量不确定度”。

这意味着什么?

本质上,每当称量某物时,人们相信结果将是正确的,并且尽可能接近真实值(或准确)。他们可以信任结果的原因是因为(理想情况下)称重设备经常校准,以确保天平或秤产生精确和准确的测量结果。

人们如何确保它们本身是正确的?通过测量它们并校准它们的设备。这就是 BIPM 在他们的定义中所说的链。校准砝码就像一棵家谱树:每个砝码都可以追溯到主砝码,而主砝码又会针对另一个砝码进行校准,一直到最接近真实值的参考标准。它曾经是 le Grand K(国际标准公斤),保存在法国的一个金库中。现在,该值基于通过精炼普朗克常数得到的计算。

如果使用时间足够长,小错误可能会累积成大错误,这在数学问题和供应链中是正确的。这就是为什么校准过程中的所有内容都被记录下来的原因:如果在此过程中某处出现错误,人们可以将错误追溯到其源头。它还有助于找出链条中有多少环节受到影响。

假设校准过程中出现错误,因此分析天平偏离了几毫克。这可能看起来不多,但突然间,由该平衡产生的所有测量值都会偏离那么多。然后测量的化合物用于制剂混合物中。现在所有这些混合物本身都是错误的。这可能导致临床试验失败或研究中出现意外结果。或者更糟糕的是,如果仪器用于校准作为标准的校准质量,则使用该参考校准的所有仪器本身都是不准确的,并且误差会在整个组织中传播。在找到错误开始的位置之前,可能需要检查很多工具。然而,通过可追溯性,所有校准都被记录在案。这意味着所有校准都可以追溯到标准。 

为什么计量可追溯性很重要?

我们需要计量可追溯性有几个原因。首先,正如我们上面提到的,它确保可以将错误追溯到其源头。它还有助于确保整个链上数据的完整性,以及它的可信度。无论实验室或工厂是从下一个城镇还是从不同的大陆获取数据,他们都需要确保数据是可靠的并且测量是正确的,以便生产从环境分析到医疗化合物的任何东西。

如果测量结果和产生它们的仪器不可追溯,它们就会失去可信度,并且对全球社会没有用处。这可能会产生深远的影响。想象一下,如果政府委托进行的一项研究有无法追踪的测量结果!或者不同的实验室测量相同的东西并且都根据他们的位置获得不同的结果。我们怎么知道哪些是错的,哪些是正确的?

在不同国家进行研究、模型和分析以检测全球模式或简单地共享以使现有模型更准确。计量可追溯性确保了这些测量的完整性,并证明无论数据来自何处,都可以放心使用。

如何实施计量溯源?

现场仪器由授权认可的区域实验室校准。这些实验室得到了国家计量机构等国家组织的认可和验证。反过来,国家组织本身也受到国际组织的检查,这些组织使用国际公认的参考和标准,如国际单位制。这些过程都根据严格的规定记录在案,因此可以创建历史记录并进行验证。这种层次结构有助于确保参考标准得到执行,并且无论在何处执行测量都保持不变。还有更多的层次(例如,一个组织可以有自己的标准,他们也必须遵守)但你可以把它想象成一个金字塔,真正的价值在上面,下面是国家组织的层次,下面是认可的区域实验室和下面的组织标准,使用的仪器在底部。它也被表示为一个垂直链,每个组织都是一个链接。

计量溯源有哪些要求?

计量可追溯性的一个主要组成部分是不间断的校准链。这意味着每台仪器和参考标准都在整个链条(或金字塔)中进行校准,不会错过任何一步。

文档是最重要的。它证明了这些仪器是在哪里、由谁、多久以前校准的,等等。如果发生错误或审核,它们是查看整个过程以找出问题所在或过程是否正常工作的好方法。

经常及时地进行校准也很重要。一段时间后,称重仪器可能会偏离校准值,因此定期执行此操作以继续检查仪器是否仍给出正确读数非常重要。

测量不确定度必须包含在整个过程中,在每个步骤中,在每次校准中。测量不确定度不等于误差;相反,它是真实值所在的可能值范围。尽管我们拥有所有的科学知识,但我们几乎不能 100% 确定我们知道测量的确切真实值。测量不确定度是一种显示我们对测量值落在正确范围内的信心的方式。它不仅用于计量学,还用于各种科学和数学学科,从物理学到会计。如果测量不确定度太高,则必须重新校准仪器。