校准与核查：精准之言
为什么准确性需要自己的语言
在测量科学中，清晰度至关重要。校准、核查、准确度、精密度、不确定度和溯源性等术语都有精确的定义，这些定义决定了测试实验室的运作方式以及设备性能的评估方式。
如果没有统一的准确性语言：
- 测试结果将变得难以信任。
- 审核将变得更具挑战性。
- 合规风险增加。
- 设备可能会被误解或误用。
为了避免这些问题，正确定义校准和核查非常重要。
什么是校准？
根据《国际计量词汇》(VIM 2.39) [JCGM 200:2012]，校准是：
在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，示值带有测量不确定度。
在实际操作中，校准是经过校准的参考设备与被测单元（如测试系统的传感器或力值测量系统）之间的比较。
校准通常涉及比较：
- 参考力值标准（例如，根据 ASTM E74 或 ISO 376 校准的测力仪）
- 正在评估的仪器（例如，根据 ASTM E4 或 ISO 7500-1 评估的万能材料试验机）。
校准的目的是确定仪器的读数与可溯源参考值的吻合程度。
校准的特征
- 产生测量数据。
- 报告测量不确定度。
- 建立计量溯源性。
- 提供可能表明需要调整的数据。
- 不判定合格/不合格状态。
什么是核查？
根据 VIM 2.44，核查是：提供客观证据，证明某项目符合规定要求。
在实际操作中，核查是一种符合性评估，用于确认仪器是否满足以下标准中定义的特定性能要求：
- ASTM E4：试验机力值校准和核查的标准规程。
- ISO 7500-1：拉伸/压缩试验机 - 力值测量系统的校准和核查。
核查的特征
- 提供合格/不合格评估
- 使用校准数据，并在适用时，根据应用的判定规则使用测量不确定度
- 确认符合规定要求
- 如果系统不符合要求的公差，可能会导致调整
- 不建立校准关系
核查回答了这样一个问题：
“该设备是否符合要求的性能标准？”
对特定应用的适用性通常通过确认（Validation）来确定，这是核查的一种专门形式。
校准回答了以下问题：
“相对于可溯源的参考标准，该仪器的性能如何？”它并不判定仪器是否满足特定的性能要求。该判定通过核查来解决。
校准与核查：对比视图
| 方面 | 校准 | 核查 |
| 定义依据 | VIM 2.39 | VIM 2.44 |
| 目的 | 建立测量关系和不确定度 | 确认符合规定要求 |
| 结果 | 测量数据、溯源性、不确定度 | 合格/不合格判定 |
| 常用标准 | ASTM E74, ISO 376, ASTM E4, ISO 7500-1 | ASTM E4, ISO 7500-1, ASTM E74, ISO 376 |
| 溯源性 | 通过校准链建立 | 依赖于通过校准建立的溯源性 |
| 调整 | 校准数据可能表明需要调整 | 如果核查发现不符合项，可能会进行调整 |
| 频率 | 由质量体系、监管要求或基于风险的周期分析确定 | 由质量体系、监管要求或测试标准确定 |
校准建立准确性和溯源性，而核查确认符合性能要求。这两个过程对于维持测量完整性都是必要的。
准确测量的基础
理解校准和核查需要熟悉三个基本的计量学概念。
准确度与精密度 (VIM 2.13, 2.15)
- 准确度描述了与参考值的接近程度。
- 精密度描述了测量的重复性。
一个系统可以产生一致的结果（高精密度），但如果测量值始终偏离参考值，它仍然是不准确的。
测量不确定度 (VIM 2.26)
测量不确定度被定义为表征合理赋予被测量之值的分散性的参数。
为什么不确定度很重要：
- 所有测量都包含不确定度。
- 核查决策可能会根据应用的判定规则纳入不确定度。
- 测量误差决定了与公差限值的接近程度，而不确定度也是错误接受概率和错误拒绝概率（PFA 和 PFR）的关键因素，这些都是风险的表达方式。
计量溯源性 (VIM 2.41)
溯源性是一条不间断且有记录的校准链，将测量结果与公认的参考标准联系起来。
对于力值校准，溯源链通常遵循：
- 通过国际单位制 (SI) 实现测量单位。
- 国家或一级标准（通常使用静重力值标准实现）。
- 参考测力仪（根据 ASTM E74 或 ISO 376 校准）。
- 工作标准
- 客户测试系统（根据 ASTM E4 或 ISO 7500-1 核查）。
这条溯源链确保了测量结果是可辩护的、可靠的，并且符合质量要求。
校准和核查如何应用于 Instron 系统
Instron 万能材料试验机依靠标准化程序来维持测量完整性。
校准涉及：
- 使用符合 ASTM E74 或 ISO 376 的测力仪。
- 比较多个负载点的值。
- 建立不确定度和溯源性。
核查涉及：
- 应用 ASTM E4 或 ISO 7500-1 性能公差。
- 确定机器是否符合要求的性能限制。
- 发布合格/不合格判定。
许多测试标准（包括 ASTM E4）要求在核查过程中收集校准数据，这意味着这些活动通常是一起执行的。
校准确保机器产生准确的测量数据。核查确认系统符合规定要求。
何时进行校准*和核查
校准通常在以下情况执行：
- 安装新的传感器或力值测量组件。
- 维修或更换组件后。
- 发生过载事件后。
- 按照质量体系或基于风险的校准分析定义的间隔。
- 测试设备搬迁后（ASTM E4 要求）。
核查通常在以下情况执行：
- 进行验收或关键生产测试。
- 进行常规质量检查。
- 测试设备搬迁后（ASTM E4 要求）。
- 确认校准间隔期间的持续符合性。
为什么错误使用术语会导致问题
混淆校准和核查可能导致：
- 外部审核失败。
- 不合规的测试报告。
- 错误陈述设备性能。
- 错误的验收决策。
- 丢失测量溯源性。
在受监管的行业（包括生物医学、航空航天和汽车测试）中，这些风险可能会产生重大的运营和监管后果。
Instron 专业知识
在 Instron，我们专注于确保材料测试系统维持严苛测试环境所需的准确性、溯源性和合规性。
我们的能力包括：
- 通过 NVLAP（实验室代码 200301-0）提供 ISO/IEC 17025 认可的现场校准服务。
- 符合 ASTM E4 和 ISO 7500-1 的力值校准和核查。
- 使用静重标准进行一级力值实现，二级标准根据 ASTM E74 和 ISO 376 进行校准。
- 测量不确定度的专家分析。
- 关于校准间隔和质量体系要求的咨询。
我们的现场服务工程师经过工厂培训，并通过 Instron 的全球校准实验室网络进行审核，确保一致且可靠的测量性能。
要了解更多关于选择正确校准供应商的信息，请阅读《校准供应商如何影响您的风险》。
总结
- 校准建立测量关系、不确定度和溯源性。
- 核查确认符合规定的性能要求。
- 这两个过程起着不同但互补的作用。
- 两者都是产生可靠、可辩护且合规的测试结果所必需的。
理解准确性的语言使实验室能够做出明智的决策，维持合规性，并产生值得信赖的数据。
*关于 Bluehill Universal (BHU) 中“软件校准”的说明
许多用户在 Bluehill Universal (BHU) 中执行电子“校准”功能。此功能执行分流校准，用以平衡测量电子设备并重置内部电阻调整。虽然这种软件校准有助于在两次服务访问之间维持测量稳定性，但它不能替代 Instron 现场服务工程师使用参考标准执行的可溯源校准。定期现场校准对于维持计量溯源性和符合适用测试标准仍然至关重要。