测量设备和测量过程的计量要求导出

测量设备和测量过程的计量要求导出计量要求是为满足被测对象量值的测量而提出的要求。企业建立测量管理体系的目的就是为了满足预期的计量要求，而控制测量过程的前提首先要明确计量要求，因此，从测量要求中正确导出计量要求是测量过程控制的基础。计量要求也可以说是对测量过程各要素提出的要求，这些要求可从顾客的产品要求和组织的要求、能源、经营管理、法律法规的测量要求中导出。这些要求对具体测量设备来说，可表示为测量范围、分辨力、准确度等级、扩展不确定度（或最大允许误差）、稳定性等；对一个测量过程来说，计量要求不仅针对测量设备，还包括测量方法、环境条件、操作者技能等。怎样从测量要求中导出对测量设备的计量要求呢？实践证明，利用测量能力的概念来解决计量要求的导出问题是一个有效的尝试。一、测量能力指数Mcp㈠测量能力指数Mcp值测量能力指数是为了保证测量数据的准确而提出的一种评定指标，通常称为Mcp值。它的本质是被测对象的允许误差与测量误差的比值。从企业的测量情况（见表1）分析，被测参数一般可分为两大类：检验与监控类和参数测量类。表1测量系统（设备）测量能力指数Mcp值表级别类别ABCDE检验、监控Mcp3～52～31.5～21～1.5＜1参数测量Mcp1.7～21.3～1.71～1.30.7～1＜0.7能力评价高足够基本满足不足低注1：参数监控是通过检测将参数控制在某个事先规定的范围内；而参数测量仅要求测定参数的具体数值，只对测量准确度提出要求。注2：根据参数的重要程度，尽量选取Mcp0在B级以上的测量系统（设备）；测量系统（设备）Mcp不得低于C级的规定。1、质量检验、工艺控制等数据（检验与监控类）这一类被测参数本身的量值是确定的，如(10±0.5)mm等，测量的目的是判定这个量值是否在允许的误差范围内，也就是说，10mm是确定的，要计量它们是否在±0.5mm公差范围之内。2、物资量、能源量等检测数据（参数测量）这类被测参数是不确定的，只对测量提出准确度要求，例如，进厂的煤每车的量是不确定的，只是要求每车的误差不超过多少，这种误差称为允许误差，记作“δ允”。㈡测量能力指数Mcp值的计算公式1、检验与监控类的测量能力指数Mcp值用下述公式计算：1132226UTUTUTTMcp⑴测量设备的计量要求cpMTU31⑵测量过程的计量要求cpMTU2也就是说，选定Mcp值后，这里的U1即为在检验与监控类中所希望得到的测量设备的计量要求，而U则为测量过程的计量要求。2、参数测量类的测量能力指数Mcp值一般用下述公式计算：由11322UUUMcp允允允可得cpMU321允当选定Mcp值后，这里的U1即为我们所希望得到的参数测量类测量设备的计量要求。二、测量设备和测量过程计量要求导出㈠测量设备计量要求及导出1、测量设备的计量要求⑴测量范围测量设备所能显示的测量范围应不低于其预期使用的实际测量范围；鉴于测量准确性和安全性的考虑，测量设备预期使用的实际测量范围建议处于测量设备所能显示测量范围的1/3～2/3为宜。⑵分辨力测量设备的分辨力应处于其预期使用测量过程控制量允许公差（控制限变动范围）的1/10为宜。⑶准确度等级当测量设备预期使用要求以测量过程所选用测量设备最低准确度等级来表示时，测量设备的实际准确度等级应不低于其预期使用要求所规定的最低准确度等级。⑷最大允许误差最大允许误差应处于其预期使用测量过程控制量允许公差(控制限变动范围)的1/3～1/10为宜。⑸扩展不确定度当测量设备预期使用要求以测量过程（产品加工、工艺控制、质量检测等）控制量允许公差范围（控制限）来表示时，可以通过确定测量系统（设备）测量能力指数（Mcp）来计算出测量设备的扩展不确定度（或最大允许误差），即cpMTU31。2、测量过程的计量要求对一个测量过程来说，计量要求不仅针对测量设备，还包括测量方法、环境条件、操作者技能等。因此，测量过程的计量特性测量范围、最大允许误差、分辨力与测量设备的计量特性相一致，测量过程的扩展不确定度由式cpMTU2计算得出。三、举例1、测量要求⑴以常压初馏塔塔顶压力测量为例。测量过程计量要求导出记录测量过程名称常压初馏塔塔顶压力测量测量参数压力值（MPa）测量过程依据文件QJ/SYHLGK012010（A/0）《工艺控制卡（公司级）》计量特性测量要求测量设备的配置原则导出计量要求测量范围≤0.06MPa(0.0595～0.06)MPa（X=59.75kPa）应等于或略大于测量范围。实际测量范围处于测量设备所能显示测量范围的1/3～2/3。(0～100)kPa（0.06MPa×3/2）最大允许误差（MPE）±0.00025MPa（T=0.0005MPa）按准确度等级计算的最大允许误差≤1/3MPEMPE：±0.05kPa（±0.00025MPa×1/5）分辨力（δx）0.05kPa（0.0005MPa×1/10）分辨力（最小分度值）应处于其预期使用测量过程控制量允许公差（控制限变动范围）的1/10。0.05kPa（0.0005MPa×1/10）环境要求(-30～50)℃测量设备使用环境(-30～50)℃设备名称压力变送器型号规格？测量范围(0～100)kPa准确度MPE：±0.05kPa分辨力0.01kPa出厂编号测量设备的计量特性制造商？评价根据测量要求导出的计量要求和测量设备配置原则，所购置的测量范围(0～100)kPa，MPE：±0.05kPa的压力变送器，可以满足常压初馏塔塔顶压力测量和控制要求。取测量系统（设备）测量能力指数Mcp=2，T=0.10kPa，则测量设备的测量扩展不确定为：cpMTU31=0.10kPa/6=0.02kPa测量过程的计量要求为：cpMTU2=0.10kPa/4=0.03kPa则测量结果为：X±U=59.75kPa±0.03kPa（k=2）Xmax=59.78kPa＜60kPa测量设备的测量不确定度0.01kPa（k=2）测量过程的扩展不确定度0.03kPa（k=2）编制：审核：日期：2012年10月23日⑵以常压初馏塔塔顶压力测量为例。测量过程计量要求导出记录测量过程名称二催化一反温度测量测量参数温度值（℃）测量过程依据文件QJ/SYHLGK012010（A/0）《工艺控制卡（公司级）》计量特性测量要求测量设备的配置原则导出计量要求测量范围(475～515)℃（X=490℃）应等于或略大于测量范围。实际测量范围处于测量设备所能显示测量范围的1/3～2/3。(0～600)℃（515℃×3/2）最大允许误差（MPE）±20℃（T=40℃）按准确度等级计算的最大允许误差≤1/3MPEMPE：±5℃（±20℃×1/4）分辨力（δx）4℃（40℃×1/10）分辨力（最小分度值）应处于其预期使用测量过程控制量允许公差（控制限变动范围）的1/10。4℃（40℃×1/10）环境要求(-30～50)℃测量设备使用环境(-30～50)℃设备名称K型热电偶温度变送器型号规格K型测量范围(-40～1300)℃(0～600)℃准确度Ⅱ级MPE：±2.5℃（查JJG351表2）0.25级MPE：±1.5℃最大允许误差MPE：±3.0℃分辨力0.1℃出厂编号测量设备的计量特性制造商？评价根据测量要求导出的计量要求和测量设备配置原则，所购置的测量范围(0～600)℃，MPE：±3.0℃的温度测量系统，可以满足二催化一反温度测量和控制要求。取测量系统（设备）测量能力指数Mcp=3，T=6.0℃，则测量设备的测量扩展不确定为：cpMTU31=6.0℃/9=0.7℃测量过程的计量要求为：cpMTU2=6.0℃/6=1.0℃则测量结果为：X±U=490℃±1℃（k=2）即测量结果在(489～491)℃范围内。测量设备的测量不确定度0.7℃（k=2）测量过程的扩展不确定度1.0℃（k=2）编制：审核：日期：2012年10月23日