56-报告级方法附录 Template v1.0 | 第7章 计量与校准流程（M）

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第7章 计量与校准流程（M）

I. 章节目标与范围（强制）

• 固定单位—量纲—量值溯源—校准链路—误差预算的统一口径，确保测量结果可追溯、可比对、可复现。
• 与第4章（S/P）、第5章（数据与实验设计）、第6章（数学与伪代码）、第8章（评测协议）对齐。

II. 单位与量纲体系（强制）

• 基础单位：T: s，L: m，M: kg，Q: C，Θ: K，One: 1。
• 常用派生：速度 m·s^-1，密度 m^-3 / kg·m^-3，能量 J，功率 W。
• 量纲标注：在机读层以 dim 记录，如 T、L、L T^-1、M L T^-2；所有公式要求 check_dim=true。

III. 计量口径与参考器（强制）

• 参考器与标准：时间基准、长度基准、环境基准（温度/压力/湿度）。
• 追溯链路：器件 → 实验台 → 次级标准 → 参考标准，逐级记录校准证书编号、有效期与不确定度合成方法。
• 环境修正：记录环境量测通道、修正规则与适用范围。

IV. 校准流程（强制）

• 前置检查：器件健康、固件/软件版本、线缆与接口、噪声底噪测量。
• 零点/偏置校准：零偏 b0 与漂移 db/dt 估计；给出回归式与置信区间。
• 比例因子/灵敏度校准：多点标定求增益 g 与非线性项；拟合残差与 R²。
• 交叉项/耦合校正：矩阵式解耦与残差验证。
• 验证与封装：独立样本/跨环境复核，输出校准包与哈希。
• 再校准策略：按时间窗或累计漂移触发再校准；记录门禁。

V. 误差预算与不确定度（强制）

• 误差源分解：系统误差（偏置/刻度/量化）与随机误差（噪声/抖动/抽样）。
• 合成与传播：线性化或蒙特卡洛传播；报告 u_c 与 CI_95%。
• 表格输出：分量 | 值 | 单位 | 分布 | 合成系数 | 贡献度。

VI. 到达时测量的计量口径（强制）

1. 统一表述：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )
2. 上下文要求：同段显式路径 gamma(ell) 与测度 d ell；符号—单位—量纲：n_eff: 1，c_ref: m·s^-1，T_arr: s；check_dim=true。
3. 计量通道：c_ref 标定与带宽/区域 band 绑定；n_eff 由介质/数据反演链获得并给出不确定度。

VII. 量化与记录规范（强制）

• 报告域：unit（单位）、dim（量纲）、value（量值）、u_c/CI（不确定度/置信）、trace_id（追溯）。
• 校准域：method、points、model、residuals、valid_window、recalibrate_gate。
• 环境域：temperature/pressure/humidity 及修正式与残差。

VIII. 与评测协议的门禁绑定（强制）

1. 计量门禁（示例）：
   • gate_dimensional_consistency==true
   • gate_ref_stability<=1e-4@7d（参考上限稳定性）
   • gate_cal_residuals<=3σ@validation（校准残差）
2. 未满足任一硬门禁不得进入发布结论。

IX. 人读 × 机读映射（强制）

X. 字段与约束清单（可直接拷贝）

XI. 机读 Schema（YAML；JSON 等价，强制）

metrology:

units: ["s","m","kg","C","K","1"]

dimensions: ["T","L","M","Q","Θ","One"]

traceability:

chain: ["device","bench","secondary_standard","reference_standard"]

cert_ids: ["CAL-2025-001","CAL-2025-057"]

env:

temperature: { sensor: "pt100@sha256:…", correction: "Δt = α·t + β", residual_std: "0.02K" }

pressure: { sensor: "baro@sha256:…", correction: "Δp = γ·p + δ", residual_std: "15Pa" }

humidity: { sensor: "hygro@sha256:…", correction: "Δh = κ·h + λ", residual_std: "1%RH" }

error_budget:

- { name: "bias", value: 0.002, unit: "s", dist: "normal", coeff: 1.0, contribution: "25%" }

- { name: "scale", value: 0.15, unit: "‰", dist: "normal", coeff: 1.0, contribution: "30%" }

- { name: "noise", value: 0.001, unit: "s", dist: "normal", coeff: 1.0, contribution: "45%" }

calibration:

method: "poly2"

points:

- { ref: 0.0, meas: 0.001 }

- { ref: 10.0, meas: 10.008 }

- { ref: 20.0, meas: 20.015 }

model:

params: { a0: 0.001, a1: 1.0007, a2: 1.2e-5 }

cov: [[1e-6,0,0],[0,1e-6,0],[0,0,1e-8]]

residuals:

stats: { mean: 0.000, std: 0.003, max: 0.009, R2: 0.9991 }

valid_window:

time: { start: "2025-09-01", end: "2026-09-01" }

env: { t: "[290K,305K]", p: "[95kPa,105kPa]", h: "[10%,80%]" }

recalibrate_gate:

- "gate_ref_stability<=1e-4@7d"

- "drift_abs>=3σ@rolling"

math:

statements:

- "T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )"

- "T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )"

path: "gamma(ell)"

measure: "d ell"

symbols:

- { name: "T_arr", unit: "s", dim: "T" }

- { name: "n_eff", unit: "1", dim: "1" }

- { name: "c_ref", unit: "m·s^-1", dim: "L T^-1" }

check_dim: true

evaluation:

gates_hard:

- "gate_dimensional_consistency==true"

- "gate_ref_stability<=1e-4@7d"

- "gate_cal_residuals<=3σ@validation"

artifacts: ["yaml","json","pdf"]

XII. 人读最小样稿（摘要 × 校核要点，强制）

• 采用 SI 单位与 dim 标注；量纲校核 check_dim=true。
• 完成零偏与比例标定，残差 std≤3e-3，独立验证 R²≥0.999。
• 到达时使用一般口径并声明 gamma(ell)、d ell；参考稳定性满足 gate_ref_stability<=1e-4@7d。

XIII. 校验规则（正则/一致性，强制）

• 量纲：metrology.dimensions[] ⊇ {T,L} 且与 math.symbols[*].dim 一致。
• 公式：出现 T_arr 必含 math.path 与 math.measure；math.check_dim=true。
• 校准：calibration.points[].ref 单调；valid_window.time.start ≤ end。
• 门禁：evaluation.gates_hard[*] 命名符合 gate_<metric>(>=|<=|==)[阈值]@<window> 或等价表达。

XIV. 引用与交叉引用体例（强制）