校准

定义

按照《通用计量术语及定义》的表述，校准是在规定条件下进行的一组操作。这组操作的第一步，是确定测量标准所提供的量值与仪器相应示值之间的关系；第二步，是利用这一信息建立由示值得到测量结果的关系。这两个环节所涉及的量和示值，都带有各自的测量不确定度^[1][2]。

在实际操作中，校准通常只完成上述第一步，即把仪器的示值同标准量进行比较，得到示值误差或其修正值，并给出相应的测量不确定度。校准的结果一般记录在校准证书或校准报告上，也可以表示为修正值、校准因子或校准曲线^[2]。

校准与计量检定是两个不同的概念。检定是查明并确认计量器具是否符合法定要求的活动，需要依据检定规程作出合格与否的判定；校准不具有强制性，属于组织自愿开展的溯源行为，结论只给出量值误差，通常不作符合性判定^[3][1]。

原理

校准的基本原理是比较。先把被校准仪器放在规定条件下，再选取若干测量点，用测量标准对同一被测量给出标准值，读取仪器示值，两者之差即为该点的示值误差。由于标准值和示值都存在不确定度，示值误差也带有不确定度，校准结果因此需要以误差与不确定度成对的形式给出^[2]。

将各测量点的示值误差按量程依次排列，可以构成校准曲线。作为测量的标准，其扩展不确定度或最大允许误差一般应是被校仪器最大允许误差的 1/3 至 1/10，这样标准引入的影响就可忽略，测量结果的不确定度主要由被校仪器决定^[2]。

校准能够成立的前提是量值具有溯源性，即测量标准本身的量值要能沿一条不间断、有文件记录的比较链回溯到国际单位制的单位，链上每个环节都给出不确定度贡献。这条比较链就是校准链，也是校准结果可以在不同实验室、不同国家之间相互采信的技术基础^[4][5]。

需要区分的是校准与调整。校准只是比较，不改变仪器输出；调整则是改动测量系统的设置或特性，使输出符合预期值。校准规范明确指出，校准不应与测量系统的调整相混淆，后者常被误称为「自校准」^[1][6]。校准通常是调整的前提，而调整之后还需再校准一次，以验证调整是否到位^[7]。

发展历程

1875 年 5 月 20 日，17 个国家在巴黎签署《米制公约》，以米制为基础确立国际通行的计量单位制，并创建了国际计量局(BIPM)。这个新机构最初的任务之一就是保存米和千克的国际原器，并对外开展校准服务^[8][4]。

20 世纪，随着温度、光度、电学等量的标准陆续建立，国际计量局的工作范围随之扩大，校准逐渐从单纯保存实物原器转为覆盖更多物理量和化学量。1955 年，国际法制计量组织(OIML)成立，负责协调各国法制计量规则，使测量标准和仪器的使用要求在各国有相对统一的规定^[9][8]。

1999 年 10 月 14 日，《国家计量基（标）准和国家计量院签发的校准与测量证书互认协议》在巴黎签署，签署方包括 38 个国家和 2 个国际组织的代表。协议的机制是各国计量院运行质量体系、参加国际比对，从而取得国家计量基准之间的等效证明，最终实现校准与测量证书的相互承认，比对结果和各方校准测量能力在数据库中公布^[8]。

在实验室层面，ISO/IEC 17025 标准对检测和校准实验室的能力提出了通用要求，其中包括测量溯源性的规定。按该标准评审并获认可的实验室，可以在其获准范围内的校准证书上使用认可标志，这成为校准服务能力的一种第三方证明^[6]。

应用

压力、温度、电学等各类计量器具都需要定期校准。以压力仪表为例，通用的流程是先做预备检查，在量程内取少量点确定仪器的初始计量状态，再按制造商的规范调整仪器，最后在整个量程上完成校准。每一步操作尤其是调整，都需经委托方同意并写入校准证书^[10]。

电子测量仪器同样依赖校准。信号发生器一类的设备，需要按应用对准确度的要求确定校准间隔，多数场合以 1 年为宜；准确度指标只有在按该间隔实施调整的前提下才作保证，间隔超过 1 年便不再保证^[11]。

在化学分析领域，校准的频率取决于方法特性，许多分析过程要求每批测量都重新做一次过程校准，标准物质则尽量取自官方或经认可的机构。这类与测量事件绑定的校准，会在设备检测清单中单独注明^[12]。

在质量管理体系中，用于监视和测量的装置需要进行校准，以保持量值可溯源，为过程运行提供可靠的记录。校准结果多表现为示值误差和不确定度，使用者需自行判断该器具是否满足实际测量要求，必要时用修正值修正测量结果^[6][2]。

局限

校准不判定合格与否。校准所依据的技术文件未必规定性能指标，即使有，由于校准结果带有不确定度，某些情况下也不足以支撑符合性判定，简单套用检定的方式下结论，结论可能是无效的^[2]。校准证书一般只说明某台器具在某日被校准过，是否满足使用要求须由使用者结合自身要求判断^[2]。

校准也不能修正仪器本身的缺陷。若校准时发现某测量点无法响应，例如仪器分辨力不足、输入激励后示值没有变化，该点的校准就是无效的，无法通过数据处理弥补^[6]。校准也不改变仪器的漂移趋势，仪器是否仍符合规格，要靠后续的校准间隔管理和中间核查来维持^[11]。

环境条件对校准结果构成限制。温度、湿度、气压、振动、电磁干扰等因素会引入误差，激光干涉一类系统若环境不稳定，可能产生不可接受的误差，需要借助补偿装置或修正因子，并按周期核查这些补偿装置本身^[13]。现场校准若不能满足规范要求的环境条件，则须评估其影响或重新评定不确定度^[6]。

此外，校准结果的可信度受标准器和实验室能力制约。标准器需合格并在有效期内，人员与环境条件需符合要求；认可标志只说明实验室在获准范围内具备能力，证书上没有认可标志并不意味着校准本身无效^[6][14]。

参见

• 计量检定 —— 查明计量器具是否符合法定要求的强制性活动，常与校准并列比较。

• 测量不确定度 —— 表征测量结果分散性的参数，是校准结果不可缺少的组成部分。

• 量值溯源 —— 通过不间断的比较链把测量结果联系到国际单位制的途径。

• 国际计量局 —— 依据《米制公约》设立的国际计量机构，全球量值溯源链的枢纽。

• ISO/IEC 17025 —— 检测和校准实验室能力的通用要求标准。

• 测量标准 —— 校准中作为比较基准的器具或系统。