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浅谈计量型测量系统分析在实验室中应用

（奥瑞金包装股份有限公司，北京，张小山101401）

【摘要】:介绍了测量系统分析的基本概念,以及评价体系的常用度量指标。

如何使用Minitab软件对量具重复性和再现性进行分析。

【关键词】:测量系统分析、分辨力、偏倚、稳定性、线性、重复性、再现

性

定义：

测量系统：由人员、仪器或量具、操作方法、测量对象、环境所构成的测量

过程的整体。

测量系统分析：用统计学方法了解测量系统中各个波动源，以及它们对检测

结果的影响，最终给出在用测量系统是否可以给出符合使用要求的明确判断。

期间核查：指为保持对设备校准状态的可信度，在两次检定之间进行的核查，

包括设备的期间核查和参考标准器的期间核查。

测量系统概述

实验室作为产品检测服务部门，其检测结果质量对于新材料验证、工艺制定、

产品评估、分子公司实验室间进行比对考核的作用越来越显著。检测结果的质量

不仅是检测实验室关注的重点，同时也是相关方最关心的。实验室质量控制技术

通常可分为：实验室内质量控制和实验室外质量控制。对于化学实验室其内部质

量控制技术方法通常有：期间核查、内部比对、留样复测、加标回收、空白实验、

平行样测试、校准曲线的核查、仪器的校准以及质量控制图等。外部质量控制技

术方法有：能力验证、测量审核以及实验室间比对等。无论是室内质量控制技术

还是室外质量控制技术对于检测实验室而言都是一项重要的技术管理工作。

CNAS-CL01：20065.9条款更是对实验室质量控制提出了明确要求。因此，质

量控制对于确保实验室测结果的准确、可靠、有效至关重要。

检测数据的获得往往通过合格的操作者采用规定的检测方法，使用必要的检

测仪器及软件，在一定环境下对某个待测样品赋值的过程。此过程可被看作一个

数据的制作过程，过程的输出就是检测结果。对于检测实验室影响产品（报告、

服务）质量的六个因素（人、仪器、样品、方法、环境、测量）中，测量是其中

之一。在进行质量改进时，正确的测量永远是改进的第一步，在进行质量控制时

了解测量系统的波动是否可接受，及时对测量系统进行有效的改进，同样是实验

室质量把控的有效手段。

众所周知在日常的检测活动中任何实测样品所得数据的总波动（测量数据的

总方差TV）都可以看作过程波动（测量不同对象方差PV）和测量系统波动（测

量系统方差MS）的总和，即：

222

σ=σ+σ

TPMS

常见的六个测量系统评估项目分别是：稳定性、偏倚、线性、分辨力、重复

性、再现性。

其中偏倚是测量系统准确性的度量，用来描述测量结果的位置方面状况，反

映的是测量结果平均值与真值的差异。即：

偏倚=Xbar-Vr

Vr-样品真值

重复性和再现性是测量系统精确性的度量，用来描述测量结果的波动情况，

反映的是多次重复测量结果分布的离散程度。精度一般表示为：6σ（通常表

S

述），具体可用图1表示：

图1

所谓真值也可简单理解为基准值或参考值，例如：在称量200g砝码时，测

量对象是砝码，200g则是参考值。参考值未知时可通过更高级别测量仪器进行

多次测量取平均值来确定，测量次数越多，参考值越无限接近真值。

分辨力和稳定性

分辨力

分辨力是指测量系统识别并显示被测量物最小变化的能力。这种能力可通过

仪器仪表上最小刻度来反映，也可通过测量结果来反映。倘若测量系统的分辨力

不高，就无法正确识别测量过程的波动，从而导致不正确的测量结果。仪器具有

足够的分辨力是测量系统的首要条件之一。当发现测量体统分辨率不足时，首应

更换测量仪器或选用更好的测量技术。

举例1：某一空罐的罐体高度工艺要求为58.00±0.15mm，在直尺、游标卡

尺、千分尺中，直尺的分辨率最弱，无法进行符合性判定；游标卡