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測試與測量  

根據ISO 17025標準校準先進電子測量設備

上網時間: 2003年07月28日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:M&TE  GUM  複雜電子測量裝置  測量不確定度表示指南  校準 

任何測試儀器經過一段時間的使用以後,都需要重新進行校準,校準服務可以由原製造商完成,也可以委託專門的服務機構。從事校準服務的機構必須嚴格按照ISO 17025標準,以確保校準結果滿足客戶的要求。

測量專家們總是喜歡追求每一個細節,他們不愛冒險,非常注重測量的科學和數學原理。然而不幸的是,大多數公司購買電子設備校準服務的標準是價格和校準周期。最終用戶可以指定用某一標準文件作為校正標準,這樣在一定程度上能夠保証校正的技術完整性。不過對經辦人員來講,服務供應商是否符合要求僅是一個數位式選擇:要麼符合,要麼不符合。

從提供校準服務的實驗室得到的鑑定結果,對於特定參數及標準實驗室測量是有效的,然而在實際使用場合有很多其它參數(如複雜微波源之類的情形),有時其中一些不能歸入國際單位(SI)體系。對校準實驗室來說,很難提供完全覆蓋儀器規定指標所需要的全部參數。有些授權機構允許校準實驗室在校準儀器上貼上不同的標識,說明哪些鑑定是在實驗室提供的校準範圍以內進行的,哪些在這個範圍以外。

儘管有的參數測試在校準實驗室能力範圍之外,但他們將合格標籤貼在測量設備上並不是有意要欺騙用戶。有些客戶將校準工作交給實驗室時,並不想支付與某些特殊技術相關的額外費用,他們的邏輯是,如果實驗室在一定範圍是合格的,那麼整體品質水準應該不會差,就算是有的參數沒有校準也沒有關係。

對於設備需用到的所有參數,校準實驗室都應使其不確定程度符合設備指標要求,這樣才能全面校準複雜電子測試設備(M&TE)。

遺漏環節

有一點很重要,就是不懂技術的採購人員也可以委托校準服務,他們不需要了解測試參數與ISO 17025 M&TE校準所要求的實驗室測試範圍之間的微妙關係。這裡缺少一個介於兩者之間的M&TE實施標準,即在ISO 17025嚴格的特定參數方法與ISO 9000品質體系認証大綱的廣泛要求這兩種標準中間存在一定的差距。關鍵是鑑定機構應有評估能力,就是說申請機構要能証明自己具備完成鑑定所需的技術水準。

對於易與國際標準關聯的簡單參數,校準不會有什麼問題,例如測量尺規的長度。早在二十年前設計複雜儀器如微波源、光譜及網路分析儀等,其測量方法已經分解細化,這些儀器是在很多工程實際中研究出來的,比《測量不確定度表示指南》(GUM)成為通用慣例要早。根據設備規格進行反向工程得到真正符合ISO 17025和GUM的校準成本將非常高。

讓複雜電子測試設備校準符合ISO 17025最徹底的方法是進行正式校準,通常這樣的服務比簡單自動儀器校準要貴得多。對多數測試設備用戶來說,校準的目的是要確保儀器按製造商規定的指標工作,為達到這個目的,校準實驗室要將廠商公佈的指標與自己鑑定能力進行比較。一些相關性測試還涉及到兩個以上參數的鑑定,如解析頻寬要涉及功率水準和頻率。

由於沒有一種公認的第三方程式進行複雜電子測試設備校準,結果就只有採用ISO 17025和GUM,雖然從技術上來說這是可以實現的,但它對消費者和生產商都太過昂貴。用於實驗室的ISO 17025按照成本╱利潤比來算過於嚴格,而從技術的角度ISO 9000:2000又過於寬鬆。

解決辦法

對於這個問題的解決辦法實際就是所謂的‘一貫’做法,也即執行新標準以前很長時間裡我們一直沿用的程式,這裡特別指ISO 17025鑑定程式以及廣泛採用的GUM。

不過對我們今天設計產品,這已經不是問題了,儀器在產品開發階段就準備好了與測量因素和結果不確定度相關的文件,這時也是記錄各要素的最好時機。產品投入生產後,還可以收集另外一些關於生產過程的統計資訊,以幫助設計工程師加深理解如何確定儀器性能及校準複雜儀器。

複雜電子測試設備校準過程可以在自動校準系統中用軟體完成,傳統手工分析方法不能解決的問題也可以用這種結構來實現。隨著市場競爭日益激烈,要求複雜測試儀器的開發周期盡可能短,同時顧客又希望測試儀器在性能方面精密度盡可能高。在過去,一種儀器使用周期為20年甚至更長時間都是正常的,但現在由於應用需求的變化,新儀器的生命周期要短得多,這樣造成對可重覆使用軟體的需求大幅增加。很多工程人員的時間都用在設立複雜可追溯測量上,這些投入將從已成功開發的產品中得到回報。

為了得到可重覆使用程式碼,有的軟體採用‘驅動器’和‘有用資訊’作為基本結構。對複雜電子測試設備來說驅動器是唯一的,並透過測試執行文件對其進行控制,它含有發往儀器的程式碼,這些程式碼透過GPIB IEEE-488、串列埠、FireWire IEEE 1394等介面傳送,同時還包含分析反饋結果所需要的資訊。有用資訊模組提供軟體介面及使用儀器的具體資訊,有時甚至還包括產品序列號。這些資訊中有功率感測器校正因子、儀表參考校正因子以及其它特殊測試模組中運算測量不準確度所必需的數據。

在軟體結構中逐步進行分解可以擷取不同水準的參數,使得軟體可重覆利用。假如由於某種原因需要更換功率感測器,或者需要不同的功率表,只需要對底層幾個計畫進行修改就可以了。新型替換驅動器和可用模組使得硬體更換比以前更容易,以前還要對整體不確定度重新考慮,現在也不需要了,運算測量不確定度所需資訊都已經整合在了軟體程式碼裡。

本文總結

測試校正標準已從MIL-STD-45662A發展到ANSI/NCSL Z-540-1以及後來的ISO 17025,標準的演化顯示了用戶需求及技術進步發展過程。如果應用得當,ISO 17025可以確保所購買的校準服務符合要求,可信度非常高。購買校準服務的廠商要從簡單校正和合格標籤中看到它裡面的含義,以及服務供應商報告後面的技術內容,在這裡我們看到簡單的尺規校準與微波源校準完全不同。由於購買的校準服務是無法退換的,因此更要特別仔細。

作者:Dave Abell


Email: dave_abell@agilent.com

Jon Moens


安捷倫科技公司





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