對標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定數(shù)據(jù)控制的實時監(jiān)測方法 摘 要 針對砝碼檢定過程數(shù)據(jù)多、計算量、手工錄入易出錯的特點，提出了種在線實時監(jiān)測砝碼檢定的數(shù)據(jù)處理方法。通過闡述并分析 E2 等級砝碼檢定折算質(zhì)量修正值的各種影響因素，形成種規(guī)范化的砝碼檢定數(shù)據(jù)控制方法。結(jié)果表明，該方法能夠自動行數(shù)據(jù)處理和運算，實時對數(shù)據(jù)結(jié)果的有效性行預(yù)警判斷，自動生成砝碼檢定證書，提高砝碼檢定工作質(zhì)量和效率，有利于砝碼檢定數(shù)據(jù)的控制和管理。 引言
砝碼作為質(zhì)量量值傳遞的實物載體，在各個領(lǐng)域具有非常重要的作用，并且凡用于貿(mào)易結(jié)算、安
全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測的砝碼均實行制檢定，所以砝碼的檢定工作就愈加重要。砝碼折算質(zhì)量修正值（以下簡稱修正值）的數(shù)據(jù)控制體現(xiàn)在定恒溫恒濕實驗環(huán)境條件下原始數(shù)據(jù)的獲得、數(shù)據(jù)處理的過程、結(jié)果的合理判定和檢定證書的出具。不同準(zhǔn)確度等級砝碼的檢定工作平時由人工來完成，每套砝碼的檢定都要花費很長的時間，尤其是對于高等級的砝碼，如 E 2 等級砝碼，其檢定過程對各方面要求比較苛刻[1] 。在檢定 E2 等級砝碼修正值時，通常采用 2 次 ABBA 測量循環(huán)（A 是 E 1 等級砝碼，B 是 E 2 等級砝碼），檢定過程必須有兩名以上檢定員檢定。兩名檢定員的檢定結(jié)果之差不得過 E 2 等級允許誤差的四分之，否則需要復(fù)檢。對套 1 mg ～ 200 g 23 個 E 2 等級砝碼而言，從配套衡量設(shè)備上讀取穩(wěn)定數(shù)據(jù)、主標(biāo)準(zhǔn)器 E 1 等級砝碼修正值填寫、兩名檢定員的原始數(shù)據(jù)計算、結(jié)果確認(rèn)及檢定證書結(jié)果頁砝碼修正值的輸入等，需要近 300個數(shù)據(jù)才能生成份 E 2 等級砝碼檢定證書。因此，實現(xiàn)砝碼檢定數(shù)據(jù)控制的在線實時監(jiān)測方法是很重要的。實時監(jiān)測方法可以有效避免數(shù)據(jù)錄入和計算處理造成的人為誤差，提高檢定的準(zhǔn)確度，縮短檢定時間，并且可以將砝碼的信息行系統(tǒng)化、規(guī)范化的管理，方便檢定人員對砝碼信息的查詢和管理 砝碼檢定過程中的數(shù)據(jù)處理應(yīng)執(zhí)行砝碼檢定規(guī)程要求
[1] ，且符合數(shù)據(jù)修約規(guī)則 [2] 。針對不同準(zhǔn)確度等級砝碼檢定的特點，通過分析砝碼檢定數(shù)據(jù)控制的各種影響因素，形成了套砝碼檢定數(shù)據(jù)控制的實時監(jiān)測方法。E 2 等級砝碼檢定采用數(shù)字式衡量儀器，其實際分度值分別是 0.001 mg（量傳 E 2 等級砝碼范圍 2 ～200 g）和 0.000 1 mg（量傳 E 2 等級砝碼范圍 1 mg～ 1 g）。E 2 等級砝碼檢定前必須要清潔，先用麂皮擦拭砝碼表面，除去砝碼表面的灰塵或細(xì)絨線，然后借助輔助設(shè)備用無水乙醇或蒸餾水清洗。 1 砝碼檢定數(shù)據(jù)控制因素
1.1 數(shù)據(jù)位數(shù)輸入的控制
砝碼電子原始記錄模板是在 Excel 基礎(chǔ)上建立的，但 Excel 數(shù)字輸入時末位 0 是不顯示的，而砝碼檢定過程經(jīng)常會出現(xiàn)末位 0 的情況，且計量學(xué)中數(shù)字后面的 0 屬于有效數(shù)字。圖 1 是個 50 mg E 2 等級砝碼檢定原始數(shù)據(jù)在 Excel 中的輸入情況。正常情況下，在 Excel 表格中輸入 0.000 0 和 0.008 0，會自動顯示 0 和 0.008，檢定該砝碼所用衡量儀器的實際分度值是 0.000 1 mg，需要四位小數(shù)點位數(shù)，因此需要改。利用 Excel 設(shè)置單元格格式的“數(shù)值”，并選擇小數(shù)位數(shù)“4”確定該數(shù)字小數(shù)位數(shù)。同樣，把測量范圍 1 mg ～ 1 g 的 示值列設(shè)置成四位小數(shù)，測量范圍 2 ～ 200 g 的 示值列設(shè)置成三位小數(shù)。這樣，就不會出現(xiàn)數(shù)字末位有 0 與實際輸入不符的圖 1 50 mg E 2 等級砝碼檢定時出現(xiàn)末位有 0 的情況截圖 1.2 兩次測量循環(huán)的檢定結(jié)果比較采用 ABBA 測試循環(huán)，被檢砝碼與個標(biāo)準(zhǔn)砝
碼比較行后續(xù)檢定，被檢砝碼折算質(zhì)量值計算公式為
m ct = m cr + Δm c （1）
ΔI = (ΔI t1 + ΔI t2 ) - (ΔI r1 + ΔI r2 )2（2）
式中：m ct —— 被檢砝碼折算質(zhì)量值；
m cr —— 標(biāo)準(zhǔn)砝碼折算質(zhì)量值；
Δm c —— 被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼之間的折算質(zhì)量差值；
ΔI —— 天平的示值差；
ΔI t1 、ΔI t2 —— 被檢砝碼在衡量儀器上的兩次讀數(shù)；
ΔI r1 、ΔI r2 —— 標(biāo)準(zhǔn)砝碼在衡量儀器上的兩次讀數(shù)
對于采用數(shù)字式衡量儀器檢定 E 2 等級砝碼，則
Δm c = ΔI （3）
由于
mc c = m c - m 0 （4）
結(jié)合式（1）（3）和（4），被檢砝碼修正值計算公式為
mc ct = mc cr + ΔI （5）
式中：mc c —— 砝碼折算質(zhì)量修正值；
m c —— 砝碼折算質(zhì)量值；
m 0 —— 被檢砝碼標(biāo)稱值；
mc ct —— 被檢砝碼修正值；
mc cr —— 標(biāo)準(zhǔn)砝碼修正值
從式（2）可以看出，ΔI 值只有兩種情況：
1）被檢砝碼 ΔI t1 與 ΔI t2 之和減去標(biāo)準(zhǔn)砝碼 ΔI r1 與
ΔI r2 之和是偶數(shù)，則結(jié)果值余數(shù)為 0；2）被檢砝碼
ΔI t1 與 ΔI t2 之和減去標(biāo)準(zhǔn)砝碼 ΔI r1 與 ΔI r2之和是奇數(shù)，則結(jié)果值余數(shù)為 5。因此，為了避免余數(shù)是 5，除數(shù)末位數(shù)字是偶數(shù)時直接位的情況，作為計算過程的數(shù)據(jù)，兩名檢定員的檢定結(jié)果可以不行修約，按實際計算值來記錄，小數(shù)點位數(shù)多設(shè)置 如圖 1 中的結(jié)果值 0.009 65 mg，小數(shù)位數(shù)設(shè)置為五位。另外，從式（5）可以得出，被檢砝碼修正值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼修正值有關(guān)。被檢砝碼修正值由上級技術(shù)機(jī)構(gòu)給定，表 1 是經(jīng)中計量科學(xué)研究院檢定的E 1 等級砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)。結(jié)合 ΔI 值及避免連續(xù)修約現(xiàn)象出現(xiàn)，設(shè)置兩名檢定員，約定檢定結(jié)果小數(shù)點位數(shù)。具體是：100 ～ 200 g 修正值小數(shù)點位數(shù)為四位，1 mg ～ 5 g 修正值小數(shù)點位數(shù)為五位。圖 2 是檢定 200 g 和 200 mg E 2 等級砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)設(shè)置。如果兩人檢定結(jié)果小數(shù)點位數(shù)和衡量儀器實際分度值致，那么會出現(xiàn)四舍五入的情況，當(dāng)分度值位數(shù)上出現(xiàn)偶數(shù)時結(jié)果顯示有誤，奇數(shù)時符合。比如，-0.068 5 顯示為 -0.069, 不符合修約規(guī)則；0.017 35 顯示為 0.017 4，符合修約規(guī)則。因此，在砝碼檢定過程中，兩名檢定員檢定結(jié)果小數(shù)點位數(shù)多設(shè)位。 表 1 E 1 等級砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)
標(biāo)稱值 修正值小數(shù)點位數(shù)
100 ～ 200 g 2
10 ～ 50 g 3
1 mg ～ 5 g 4
圖 2 200 g 和 200 mg E 2 等級砝碼的檢定結(jié)果位數(shù)設(shè)置截圖 1.3 復(fù)檢的預(yù)警判斷
砝碼原始記錄在數(shù)據(jù)錄入過程中應(yīng)有修正值自動有效性檢驗預(yù)警判斷。當(dāng)兩名檢定員結(jié)果值之差過 E 2 等級允許誤差的四分之時，應(yīng)實時給出“重檢”預(yù)警提示信息。預(yù)警信息、判斷信息用判斷語句 if 語句實現(xiàn)：IF(ABS( 兩名檢定員結(jié)果值之差 ) ≤允差值 /4，“”“重檢”)。因此，在整個砝碼檢定過程中，當(dāng)兩名檢定員輸入數(shù)據(jù)得到的結(jié)果不符合砝碼規(guī)程要求時就出現(xiàn)預(yù)警信息，可及時行復(fù)檢處理，避免該砝碼被流轉(zhuǎn)出實驗室甚至被用戶取走后才發(fā)現(xiàn)該砝碼需要復(fù)檢的系列問題。 1.4 修正值的數(shù)值修約砝碼檢定過程修正值的數(shù)值修約遵循修約間隔10 -n （n 為正整數(shù)）。砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)可以和相應(yīng)等級砝碼的允許誤差位數(shù)相同。根據(jù)表 2中砝碼規(guī)程給定的 E 2 等級砝碼允許誤差的值的小數(shù)點位數(shù)，200 g 保留位小數(shù)，1 ～ 100 g保留兩位小數(shù)，1 ～ 500 mg 保留三位小數(shù)，且后位是估計值。E 2 等級砝碼在我省級計量機(jī)構(gòu)作為主標(biāo)準(zhǔn)器行量值傳遞 F 1 等級及以下等級砝碼，工作量是非常的，因此 E 2 等級砝碼修正值的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。表 2 中 F 1 等級砝碼 200 g、1 ～ 20 g、1 ～10 mg 修正值位數(shù)和 E 2 等級砝碼是致的。綜合考慮 E 2 等級砝碼檢定時所用衡量儀器分辨力、E 2 等級砝碼允差及作為主標(biāo)準(zhǔn)器行 F 1 等級砝碼量傳遞等各種因素，確定 E 2 等級砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)：50～200 g 保留兩位小數(shù)，1 mg～20 g 保留三位。表 2 1 mg ～ 200 g E 2 等級砝碼允許誤差的值
標(biāo)稱值 E 2 F 1 標(biāo)稱值 E 2 F 1
200 g 0.3 1.0 500 mg 0.025 0.08
100 g 0.16 0.5 200 mg 0.020 0.06
50 g 0.10 0.3 100 mg 0.016 0.05
20 g 0.08 0.25 50 mg 0.012 0.04
10 g 0.06 0.20 20 mg 0.010 0.03
5 g 0.05 0.16 10 mg 0.008 0.025
2 g 0.04 0.12 5 mg 0.006 0.020
1 g 0.03 0.10 2 mg 0.006 0.020
/ / 1 mg 0.006 0.020每個標(biāo)稱值砝碼的數(shù)據(jù)輸入及計算結(jié)果的格式都做了定規(guī)范設(shè)置，后需要砝碼修正值的結(jié)果位數(shù)行確定。E 2 等級砝碼修正值小數(shù)位數(shù)的確定可以用以下兩種方法：
1）結(jié)合求余數(shù)函數(shù) MOD 和取整函數(shù) INT 實
現(xiàn)修正值的修約問題。保留兩位小數(shù)函數(shù)為：
IF(MOD(INT( 兩 名 檢 定 員 結(jié) 果 平 均 值 ×1000)，
5)=0,IF(MOD(INT( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ×100)，
2)=0,INT( 兩 名 檢 定 員 結(jié) 果 平 均 值 ×100)/100，
ROUND( 兩名檢定員結(jié)果平均值，2))，ROUND( 兩名檢定員結(jié)果平均值，2))；
保留三位小數(shù)函數(shù)為：IF(MOD(INT( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ×10000)，5)=0,IF(MOD(INT( 兩名檢
定員結(jié)果平均值 ×1000),2)=0,INT( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ×1000)/1000,ROUND( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ,3)),ROUND( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ,3))。2）由于 Excel 自帶 ROUND 函數(shù)不能滿足修約要求，所以采用自編函數(shù)公式 [3]滿足數(shù)據(jù)處理的實際要求。其公式分別為 IF(MOD( 兩名檢定員結(jié)果平×100,1)=0.5,EVEN(TRUNC( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ×100,0))/100,ROUND( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ,2)) 和 IF(MOD( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ×1000,1)=0.5,EVEN(TRUNC( 兩名檢定員結(jié)果平均值×1000,0))/1000,ROUND( 兩名檢定員結(jié)果平均值 ,3))。1.5 修正值正負(fù)號設(shè)定砝碼檢定證書代表該計量技術(shù)機(jī)構(gòu)的技術(shù)能力和水平，因此砝碼證書及原始記錄要保持清晰化、致化和規(guī)范化，砝碼修正值及其允許誤差有正負(fù)號就是需要注意的事項。數(shù)據(jù)帶正負(fù)號是防止紙質(zhì)原始記錄中無符號數(shù)據(jù)被修改為正數(shù)或負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)被篡改成正數(shù)。為了保留這種記錄方式，原始記錄修正值及自動生成證書的結(jié)果也保留正負(fù)號，利用 Excel 數(shù)字自定義類型設(shè)置“+0.000;-0.000;0.000”實現(xiàn)保留三位小數(shù)帶正負(fù)號的檢定結(jié)果，同樣，可以設(shè)置其他帶符號的任意小數(shù)位數(shù)。圖 3 是自動生成的編號為 1331E 2 等級砝碼的檢定證書。圖 3 編號 1331 E 2 等級砝碼檢定證書截圖 2 結(jié)語
針對已建立某等級砝碼組標(biāo)準(zhǔn)裝置的計量標(biāo)準(zhǔn)，量值傳遞砝碼等級和范圍是規(guī)定的，所用主標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備是明確的，砝碼原始記錄從配套設(shè)備讀取數(shù)據(jù)和中間計算過程獲得數(shù)據(jù)小數(shù)點位數(shù)是定的，砝碼修正值的小數(shù)點位數(shù)是確定的，因此，結(jié)合 Excel 軟件及相關(guān)輔助函數(shù)，通過設(shè)置系列砝碼計算函數(shù)和數(shù)據(jù)設(shè)置，自動生成砝碼檢定證書，形成種規(guī)范化格式的實時監(jiān)測砝碼檢定的數(shù)據(jù)控制方法。該方法對原始數(shù)據(jù)的讀取、數(shù)據(jù)運算及修正值的有效性可提供在線實時監(jiān)測及預(yù)警判斷，能夠及時掌握砝碼數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)人為因素所造成的誤差。 4.4 測量結(jié)果表述的規(guī)范性
在終結(jié)果的報告中，表述應(yīng)規(guī)范，測量結(jié)果的末位與測量不確定度的末位應(yīng)對齊。1 號、3 號參比實驗室遞交的比對報告中實驗室測量結(jié)果與不確定度末位沒有對齊。 5 結(jié)語
綜上所述，本次電子秤量值比對反映出上海法定計量檢定機(jī)構(gòu)電子秤量值傳遞的總體狀況是良好的，計量標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠符合要求，計量檢定人員對技術(shù)規(guī)范的理解較為準(zhǔn)確，測量操作程序和數(shù)據(jù)處理正確，不確定度評定基本合理，滿足上海市電子秤量值傳遞的要求。 |
