22-EFT.WP.Metrology.Instrument v1.0 | 第12章 多仪器一致化与交叉比对（RRT/Interlab）

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第12章 多仪器一致化与交叉比对（RRT/Interlab）

一句话目标：以 RRT/Interlab 方案建立多仪器、多实验室间的量值一致化与偏差修正闭环，发布可追溯的共识值、偏差图谱与不确定度。

I. 范围与对象

1. 范围
   • 适用于同一量纲、不同品牌/型号/实验室的仪器一致性评估与修正，包括一次性 RRT 与滚动 Interlab。
   • 覆盖单点与多点标定位、静态与动态（含到达时 T_arr）测量。
   • 输出共识值、各仪器偏差与不确定度、En 与 z 指标、修正映射与合规判定。
2. 对象
   • 仪器集合 inst ∈ {1..M}，实验室 lab ∈ {1..L}，测量通道/条件 cond。
   • 原始测量 y_{i,lab,k}，参考或标准值 Y_ref（可未知，由共识估计）。
   • 不确定度与环境：u_i, U_i = k * u_i, RefCond。时基：tau_mono, ts, offset/skew/J。
3. 产出
   {Y_cons, U_cons}, b_i（系统偏差）、s_i（重复性）、En_i, z_i，修正映射 map_i(x)，以及 manifest.instrument.harmon.*。

II. 名词与变量

• 加权与随机效应：w_i = 1 / u_i^2，tau^2（between-instrument variance）。
• 偏差参数：b_i（bias），g_i（gain），线性映射 map_i(x) = g_i * x + b_i。
• 一致化指标：En_i = ( y_i - Y_ref ) / sqrt( U_i^2 + U_ref^2 )，z_i = ( y_i - Y_cons ) / u_i*。
• 互认统计：Mandel h_i, k_i，Youden（双工况）点对。
• 到达时两口径：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) 与 T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )，差异 delta_form。

III. 公设 P712-*

• P712-1（量纲守恒）：在任何比较、拟合与发布前执行 check_dim( y - Y ) 与单位归一。
• P712-2（时基一致）：所有跨仪器比较在 tau_mono 对齐，发布于 ts，携带 offset/skew/J。
• P712-3（两口径并行）：涉路径/到达时的比对必须并行两口径并记录 delta_form。
• P712-4（不确定度显式）：使用 U = k * u_c 并声明 k 与 nu_eff。
• P712-5（溯源闭环）：每台仪器需有效 cal_cert_id 与 SI_link。
• P712-6（环境一致）：以 RefCond 锚定；若不一致，应用 corr_env(x; RefCond) 并落盘。

IV. 最小方程 S712-*

• S712-1（固定效应共识）
  Y_cons = ( ∑ w_i * y_i ) / ( ∑ w_i )，U_cons = sqrt( 1 / ∑ w_i )。
• S712-2（随机效应共识）
  w_i* = 1 / ( u_i^2 + tau^2 )，Y_cons(RE) = ( ∑ w_i* * y_i ) / ( ∑ w_i* )，U_cons(RE) = sqrt( 1 / ∑ w_i* )。
  tau^2 可用 DL（DerSimonian–Laird）或 REML 估计。
• S712-3（线性一致化映射）
  对仪器 i：y_i = g_i * Y_cons + b_i + e_i，最小二乘或 ODR 估计 hat{g_i}, hat{b_i}；发布 map_i(x) = hat{g_i} * x + hat{b_i}。
• S712-4（一致性统计）
  En_i = ( y_i - Y_ref ) / sqrt( U_i^2 + U_ref^2 )；|En_i| ≤ 1 作为通常通过门。
  z_i = ( y_i - Y_cons ) / u_i*；h_i, k_i 按 Interlab 定义计算离群与方差异常。
• S712-5（双工况 Youden）
  两基准 A,B：对仪器 i 取点 ( y_i^A - Y_cons^A , y_i^B - Y_cons^B )，主对角聚集表示系统偏差，正交散布表示随机误差。
• S712-6（时间/路径一致化约束）
  若比对对象为 T_arr：记录并断言 delta_form ≤ tol_Tarr。

V. 计量流程 M70-12（计划→采集→估计→修正→发布）

1. 计划与就绪
   • 设计 RRT/Interlab：水平（点位/工况）、样本量、轮次、RefCond、时间窗口 Delta_t。
   • 注册参与仪器、校准证书与单位口径，定义通过阈值 {En≤1, |z|≤z_thr, h/k 限}。
2. 采集与预处理
   • 采集 y_{i,lab,k}, u_i，执行 standardize_names、repair_units、align_timebase。
   • 对涉环境差异的数据应用 corr_env(x; RefCond)。
3. 共识估计
   先行固定效应求 Y_cons；若异质性显著（Q>df、I2 高），转随机效应求 Y_cons(RE) 与 tau^2。
4. 偏差与映射
   拟合 map_i(x) 与残差结构；必要时采用分段或多项式映射，保持单调与守恒约束。
5. 质量与离群
   计算 En/z/h/k 与多点一致性；触发复测或隔离离群通道。
6. 验证与回放
   用盲样或外部标准交叉验证；回放历史轮次评估稳定性与漂移。
7. 发布与冻结
   输出 Y_cons/U_cons/tau^2、每仪器 {map_i, En_i, z_i}、TraceID、signature，写入 manifest.instrument.harmon.* 并冻结。

VI. 契约与断言 C70-12*

• dim.ok：check_dim( y - Y ) = true。
• time.ok：offset/skew/J 在阈内；涉 T_arr 时 delta_form ≤ tol_Tarr。
• consensus.ok：若 I2 > I2_max 则切换随机效应并记录 tau^2。
• en.pass：|En_i| ≤ En_thr；z.pass：|z_i| ≤ z_thr。
• map.monotone：map_i'(x) ≥ 0 于标定域。
• traceability.ok：cal_cert_id 与 SI_link 有效；RefCond 落盘。

VII. 实现绑定 I70-12*（接口原型）

• design_rrt_plan(levels, Delta_t, RefCond, thresholds) -> plan
• ingest_rrt_results(ds, plan) -> ds'
• compute_consensus(ds', model={"FE"|"RE"}) -> {Y_cons, U_cons, tau2, hetero}
• estimate_maps(ds', Y_cons, method={"OLS"|"ODR"|"piecewise"}) -> {map_i}
• interlab_stats(ds', Y_cons, U_cons) -> {En, z, h, k, youden}
• validate_harmonization(ds', maps, policy) -> report
• emit_harmon_manifest(results, policy) -> manifest.instrument.harmon

不变量：unit/dim 校核通过；maps 可重算；manifest 可追溯；若存在 T_arr 则并行两口径且 delta_form 合规。

VIII. 交叉引用

• 时基与到达时：见《EFT.WP.Metrology.TimeBase v1.0》第9章；同步与链路延迟：见《EFT.WP.Metrology.Sync v1.0》第7–9章。
• 清洗与发布：见《EFT.WP.Methods.Cleaning v1.0》第10章及附录 C。
• 统计一致化与漂移：见《EFT.WP.Methods.CrossStats v1.0》第7、14章。
• 本卷相关：第10章（溯源与不确定度）、第11章（guardband 与合规决策）。

IX. 质量度量与风控

• 指标
  En_pass_rate, z_within_rate, I2, tau2, map_stability（跨轮次变化），decision_latency_p99。
• 风控
  I2 超阈触发分层或分组一致化；map 漂移触发复校；离群实验室隔离与复测。
• 审计与回退
  保留各轮原始数据与参数；支持“按日期/版本”回放；必要时回退至上版 maps。

小结