對標準砝碼檢定數(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)結果的有效性行預警判斷，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，在各個領域具有非常重要的作用，并且凡用于貿(mào)易結算、安
全防護、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、結果的合理判定和檢定證書的出具。不同準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果之差不得過 E 2 等級允許誤差的四分之，否則需要復檢。對套 1 mg ～ 200 g 23 個 E 2 等級砝碼而言，從配套衡量設備上讀取穩(wěn)定數(shù)據(jù)、主標準器 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、結果確認及檢定證書結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絨線，然后借助輔助設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 示值列設置成四位小數(shù)，測量范圍 2 ～ 200 g 的 示值列設置成三位小數(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)的檢定結果比較采用 ABBA 測試循環(huán)，被檢砝碼與個標準砝
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 —— 標準砝碼折算質(zhì)量值；
Δm c —— 被檢砝碼與標準砝碼之間的折算質(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 —— 標準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 —— 被檢砝碼標稱值；
mc ct —— 被檢砝碼修正值；
mc cr —— 標準砝碼修正值
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 之和減去標準砝碼 ΔI r1 與
ΔI r2 之和是偶數(shù)，則結果值余數(shù)為 0；2）被檢砝碼
ΔI t1 與 ΔI t2 之和減去標準砝碼 ΔI r1 與 ΔI r2之和是奇數(shù)，則結果值余數(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)多設置 如圖 1 中的結果值 0.009 65 mg，小數(shù)位數(shù)設置為五位。另外，從式（5）可以得出，被檢砝碼修正值與標準砝碼修正值有關。被檢砝碼修正值由上級技術機構給定，表 1 是經(jīng)中計量科學研究院檢定的E 1 等級砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)。結合 ΔI 值及避免連續(xù)修約現(xiàn)象出現(xiàn)，設置兩名檢定員，約定檢定結果小數(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)設置。如果兩人檢定結果小數(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，當分度值位數(shù)上出現(xiàn)偶數(shù)時結果顯示有誤，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，兩名檢定員檢定結果小數(shù)點位數(shù)多設位。 表 1 E 1 等級砝碼修正值小數(shù)點位數(shù)
標稱值 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 等級砝碼的檢定結果位數(shù)設置截圖 1.3 復檢的預警判斷
砝碼原始記錄在數(shù)據(jù)錄入過程中應有修正值自動有效性檢驗預警判斷。當兩名檢定員結果值之差過 E 2 等級允許誤差的四分之時，應實時給出“重檢”預警提示信息。預警信息、判斷信息用判斷語句 if 語句實現(xiàn)：IF(ABS( 兩名檢定員結果值之差 ) ≤允差值 /4，“”“重檢”)。因此，在整個砝碼檢定過程中，當兩名檢定員輸入數(shù)據(jù)得到的結果不符合砝碼規(guī)程要求時就出現(xiàn)預警信息，可及時行復檢處理，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構作為主標準器行量值傳遞 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確性至關重要。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準器行 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
標稱值 E 2 F 1 標稱值 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每個標稱值砝碼的數(shù)據(jù)輸入及計算結果的格式都做了定規(guī)范設置，后需要砝碼修正值的結果位數(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 果 平 均 值 ×1000)，
5)=0,IF(MOD(INT( 兩名檢定員結果平均值 ×100)，
2)=0,INT( 兩 名 檢 定 員 結 果 平 均 值 ×100)/100，
ROUND( 兩名檢定員結果平均值，2))，ROUND( 兩名檢定員結果平均值，2))；
保留三位小數(shù)函數(shù)為：IF(MOD(INT( 兩名檢定員結果平均值 ×10000)，5)=0,IF(MOD(INT( 兩名檢
定員結果平均值 ×1000),2)=0,INT( 兩名檢定員結果平均值 ×1000)/1000,ROUND( 兩名檢定員結果平均值 ,3)),ROUND( 兩名檢定員結果平均值 ,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( 兩名檢定員結果平×100,1)=0.5,EVEN(TRUNC( 兩名檢定員結果平均值 ×100,0))/100,ROUND( 兩名檢定員結果平均值 ,2)) 和 IF(MOD( 兩名檢定員結果平均值 ×1000,1)=0.5,EVEN(TRUNC( 兩名檢定員結果平均值×1000,0))/1000,ROUND( 兩名檢定員結果平均值 ,3))。1.5 修正值正負號設定砝碼檢定證書代表該計量技術機構的技術能力和水平，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號就是需要注意的事項。數(shù)據(jù)帶正負號是防止紙質(zhì)原始記錄中無符號數(shù)據(jù)被修改為正數(shù)或負數(shù)，負數(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果也保留正負號，利用 Excel 數(shù)字自定義類型設置“+0.000;-0.000;0.000”實現(xiàn)保留三位小數(shù)帶正負號的檢定結果，同樣，可以設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 結語
針對已建立某等級砝碼組標準裝置的計量標準，量值傳遞砝碼等級和范圍是規(guī)定的，所用主標準器和配套設備是明確的，砝碼原始記錄從配套設備讀取數(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，結合 Excel 軟件及相關輔助函數(shù)，通過設置系列砝碼計算函數(shù)和數(shù)據(jù)設置，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)測及預警判斷，能夠及時掌握砝碼數(shù)據(jù)的可靠性和準確性，避免出現(xiàn)人為因素所造成的誤差。 4.4 測量結果表述的規(guī)范性
在終結果的報告中，表述應規(guī)范，測量結果的末位與測量不確定度的末位應對齊。1 號、3 號參比實驗室遞交的比對報告中實驗室測量結果與不確定度末位沒有對齊。 5 結語
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構電子秤量值傳遞的總體狀況是良好的，計量標準裝置能夠符合要求，計量檢定人員對技術規(guī)范的理解較為準確，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。 |
