测量能力指数Cg的本质及其实际应用

　　1　引言

　　计量检测器具的正确评定涉及用户和供应商的切身利益,其重要性不言而喻。但是,主要用于生产过程检验的专用检测器具(如可读式检验夹具、气电综合测量仪等)的评定与通用计量器具的评定有很大不同。对于通用计量器具,已有较成熟的标准、检定规程等作为评定依据,因此很少出现争议;而对于应采用哪些指标及通过何种方法来评定专用检测器具,则迄今尚缺乏统一而明确的认识。因此,就这一问题展开较深入的分析探讨,得出较明确的结论,无论对于检测器具的制造商还是用户都是很有意义的。

　　测量能力指数Cg是用于评定专用检测器具的一项重要指标,本文拟对该指标的实质及实际应用进行一些分析探讨。

　　2　重复性与测量能力指数

　　笔者认为,对于可读式检验夹具、气电综合测量仪等专用检测器具,主要的评定指标应包括两项:①重复性;②测量不确定度。一些建立了较完善的计量检测体系的企业(多数为用户厂)按照《测量不确定度的评定与表示》标准的要求,通过A类、B类评定,计算出合成不确定度和扩展不确定度,然后据此对计量检测具作出评价,这当然是十分严密的做法。而国外企业的普遍做法则是在现代测量不确定度理论的基础上,制定出各种更便于操作、更可靠的评定方法,有的还制定为企业或行业的规范(标准)。他们采用的“测量不确定度”评定往往具有更强的可操作性。关于这方面的内容本文暂不详述。

　　几乎所有的企业———无论是用户还是供应商———都把重复性作为评定计量检测器具的一项重要指标。实际上,用于评定三坐标测量机的ISO10360/2标准中的“探测误差”其含义也是重复性。重复性可定义为:在相同条件下对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。定义中的“一致性”可以用测量结果的分散性定量表示,即根据有限次数的测量结果,以贝塞尔公式确定的实验标准偏差S为基础进行计算。鉴于重复性可准确反映检测器具自身适应检测工作的能力,故长期以来一直作为检测器具最重要的评定指标之一,只是进入九十年代后其评定方法和表达形式更趋规范。已沿用多年且至今仍被许多企业采用的极差评定法(即以几次测量结果的极差作为评定指标)实际上比以实验标准偏差S为基础的评定方法更为宽松,因此,尽管采用极差法较为简便,但近年的发展趋势是逐渐为后者所取代。

　　以测量能力指数Cg作为评定指标的评定方法,其实质就是一种以实验标准偏差S为基础,用于评定重复性的方法。但必须指出,重复性的评定指标可有多种,Cg只是其中之一。Cg值的表达式为