參加同軸小功率校準(zhǔn)能力驗證的一些體會

易磊，劉麗

(中國空空導(dǎo)彈研究院計量測試中心，河南洛陽471009)

0 引言

能力驗證是利用實驗室間比對確定實驗室的校準(zhǔn)、檢測能力或檢查機構(gòu)的檢測能力［1］。由于能力驗證一般由第三方組織和實施，并且是通過測試結(jié)果和最終的統(tǒng)計數(shù)據(jù)“說話”，因此其結(jié)果得到廣泛的認(rèn)可。申請機構(gòu)通過參加能力驗證活動，可以有效地識別可能存在的系統(tǒng)問題并實現(xiàn)質(zhì)量改進(jìn)，所以能力驗證是實驗室開展外部質(zhì)量控制的有效手段之一。

2012年6 月，我們參加了由中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)組織的同軸小功率校準(zhǔn)能力驗證活動，實施機構(gòu)為中國航天科工集團公司二院二〇三所，被測盲樣為美國HP 公司生產(chǎn)的HP8481A 型功率傳感器，本文結(jié)合這次活動談?wù)剠⒓幽芰︱炞C的一些體會。

1 重視前期的準(zhǔn)備工作

1.1 重視和實施機構(gòu)之間的溝通

能力驗證由CNAS 發(fā)起或受其認(rèn)可，一般委托有相應(yīng)資質(zhì)的技術(shù)機構(gòu)實施。實施機構(gòu)按照能力驗證工作程序組織申請方參與相應(yīng)的能力驗證活動，并按照《CNAS-GL02:能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》對測試結(jié)果進(jìn)行分析評價［2］。對于不同的組織機構(gòu)，其具體的要求可能有所不同，因此在申請能力驗證前，參加實驗室有必要和實施機構(gòu)進(jìn)行充分的溝通，就開展能力驗證的具體時間安排、盲樣特性、測試范圍以及前期需提供的相關(guān)資料等問題進(jìn)行協(xié)商。通過溝通，參加實驗室可以大體了解本次能力驗證的實施計劃，并判斷實驗室是否適合參與。

1.2 提前做好現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

在能力驗證活動中，被測盲樣在各個參加實驗室之間進(jìn)行傳遞。傳遞一般有三種方式，分別是星式、環(huán)式和花瓣式，如圖1所示。

圖1 盲樣傳遞的三種方式

圖中方形代表組織機構(gòu)，圓形代表參加機構(gòu)。在星式傳遞方式中，每完成一次能力驗證測試，組織機構(gòu)就收回盲樣進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，這種方式對被測盲樣的狀態(tài)控制較好，但傳輸效率較低;環(huán)式傳遞方式中，盲樣經(jīng)過所有參加機構(gòu)測試后，送回組織機構(gòu)進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，這種傳遞方式效率最高，但對盲樣的狀態(tài)控制較差;相比較來說，花瓣式傳遞方式介于上述兩者之間，屬于一種折中的傳遞方式。

此次我們參加的同軸小功率能力驗證屬于花瓣式傳遞方式，組織機構(gòu)留給我們的時間只有一天，可以說時間上相對緊張，因此我們提前確定了測試人員，也進(jìn)行了能力驗證模擬訓(xùn)練。在能力驗證計劃實施中，盲樣送達(dá)的當(dāng)天我們提前對設(shè)備進(jìn)行了預(yù)熱，保證了盲樣到達(dá)后能夠迅速開展測試，最終僅用了半天時間就完成了全部項目的測試和數(shù)據(jù)處理。

2 重視實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制工作

2.1 合理評估校準(zhǔn)/檢測結(jié)果的不確定度

自我國開始采用不確定度作為表征測量結(jié)果的質(zhì)量指標(biāo)以來，對校準(zhǔn)/檢測結(jié)果進(jìn)行合理的不確定度評估已成為計量測試人員的一項基本能力，在能力驗證計劃中，最終的提交資料中需要給出盲樣測試結(jié)果的不確定度評估。

對于校準(zhǔn)實驗室間的能力驗證計劃，國際上普遍采用En值進(jìn)行評價，按式(1)計算En值［2］。

式中:Xlab為參加實驗室測試結(jié)果;Xref為被測盲樣的參考值;Ulab為參加實驗室測試結(jié)果的不確定度;Uref為參考值的不確定度。

對于參加實驗室來說，當(dāng)|En| ≤1 時，可以認(rèn)為其結(jié)果可以接受，即參加實驗室的測量結(jié)果符合其對實驗室要求的不確定度。這里存在一個不確定度能否合理評估的問題，如果參加實驗室的不確定度評估值小于真實的不確定度，則可能造成合理的測量結(jié)果被判定為不滿意;而一旦參加實驗室的不確定度評估值過大，則可能失去發(fā)現(xiàn)質(zhì)量控制中潛在問題的機會，即背離了能力驗證的基本意義。因此，對于參加實驗室來說，合理的評估測試結(jié)果的不確定度，顯得尤為重要。

不確定度評估需要對整個測試系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)有著較為深入的了解。申請參加同軸小功率校準(zhǔn)能力驗證前，我們就對該項目的校準(zhǔn)和檢測能力(CMC)重新進(jìn)行了評估，在對盲樣的數(shù)據(jù)處理中，我們參照實施方下發(fā)的“能力驗證作業(yè)指導(dǎo)書”對測試結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評估，充分考慮了各種因素帶來的影響，使得不確定度評定結(jié)果更加符合測試系統(tǒng)的實際狀況。

2.2 做好實驗室日常校準(zhǔn)/檢測結(jié)果的內(nèi)部質(zhì)量控制工作

要想在能力驗證活動中取得較為理想的結(jié)果，就必須做好實驗室質(zhì)量管理體系的保持工作，而開展日常校準(zhǔn)/檢測結(jié)果的內(nèi)部質(zhì)量控制工作是一個比較好的手段。在CNAS-CL01《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》中提出了幾種檢測和校準(zhǔn)結(jié)果質(zhì)量控制的方法，其中較為常用的內(nèi)部控制方法有四種［3］:

1)定期使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(參考物質(zhì))進(jìn)行監(jiān)控和/或使用次級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(參考物質(zhì))開展內(nèi)部質(zhì)量控制;

2)使用相同或不同的方法進(jìn)行重復(fù)檢測或校準(zhǔn);

3)對存留物品再檢測或再校準(zhǔn);

4)分析一個物品不同特性結(jié)果的相關(guān)性。

就同軸小功率標(biāo)準(zhǔn)裝置而言，我們主要采用留樣再測的方式實現(xiàn)日常內(nèi)部質(zhì)量控制，并結(jié)合控制圖對測試結(jié)果進(jìn)行審查。控制圖是受控制過程的圖像顯示技術(shù)，是確定過程是否受控的直觀依據(jù)，最早用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制［4］。通過統(tǒng)計過程控制方式實現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)/檢測結(jié)果的質(zhì)量控制，不僅能夠判斷系統(tǒng)是否處于受控狀態(tài)，還能夠動態(tài)反應(yīng)系統(tǒng)的趨勢性變化，是實現(xiàn)過程控制的有效方式。

我們實驗室的具體做法是:每隔一段時間對一性能穩(wěn)定的功率傳感器進(jìn)行測試，積累一定量的數(shù)據(jù)后，利用Minitab 軟件生成均值-標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖，并對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行檢驗，確認(rèn)系統(tǒng)是否處于受控狀態(tài)，其控制圖統(tǒng)計結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 均值控制圖

圖3 標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖

通過觀測控制圖中單點數(shù)據(jù)是否超出控制界限之外，以及分析連續(xù)若干點的分布趨勢，可以判定測試過程是否出現(xiàn)異常。一般情況下，均值控制圖出現(xiàn)異常點，表明測試過程出現(xiàn)系統(tǒng)性風(fēng)險;而標(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖中異常點的出現(xiàn)，則說明隨機效應(yīng)對測試結(jié)果的影響已超出了控制。本例中，應(yīng)用Minitab 軟件判定無異常點出現(xiàn)，說明小功率標(biāo)準(zhǔn)裝置運行正常。

2.3 加強實驗室的質(zhì)量監(jiān)督工作

質(zhì)量監(jiān)督的目的是確保校準(zhǔn)/檢測的過程與結(jié)果符合實驗室的能力和要求。質(zhì)量監(jiān)督工作應(yīng)有側(cè)重點，例如重點關(guān)注在培員工、新上崗人員、短期聘用人員的能力，此外，在實驗室開展新設(shè)備的使用、規(guī)程更換、檢測和校準(zhǔn)方法確認(rèn)后以及對操作要求較高的校準(zhǔn)/檢測項目中，也應(yīng)適當(dāng)安排質(zhì)量監(jiān)督。質(zhì)量監(jiān)督工作還應(yīng)當(dāng)關(guān)注細(xì)節(jié)，特別是一些看似簡單平常的工作，如果做不到位，同樣會出現(xiàn)測試結(jié)果的偏離。

例如在對同軸小功率標(biāo)準(zhǔn)裝置測試數(shù)據(jù)的審核中，我們發(fā)現(xiàn)多次測試的第一組數(shù)據(jù)明顯異于后面幾組數(shù)據(jù)，經(jīng)過仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)盡管整個測試系統(tǒng)經(jīng)過充分預(yù)熱，但預(yù)熱過程中并沒有將信號注入被測功率傳感器，而在測試開始后，進(jìn)入被測設(shè)備的微波信號功率導(dǎo)致其升溫，從而造成了上述數(shù)據(jù)差異。因此，預(yù)熱的目的是確保包括被測設(shè)備在內(nèi)的整個測試系統(tǒng)充分進(jìn)入工作狀態(tài)，這樣才能夠獲取準(zhǔn)確有效的測試數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

能力驗證結(jié)果表面上是實驗室校準(zhǔn)/檢測能力的驗證，實質(zhì)上是實驗室技術(shù)水平和質(zhì)量管理能力的綜合體現(xiàn)，通過參加此次能力驗證計劃，驗證了實驗室的校準(zhǔn)能力，積累了一定的經(jīng)驗，也展示了我們實驗室的技術(shù)水平和管理水平。參加能力驗證是一項長期的工作，今后我們將更多的參與能力驗證和實驗室間比對活動，加強實驗室間的交流與合作，促進(jìn)校準(zhǔn)/檢測水平的進(jìn)一步提升。

［1］中國合格評定國家認(rèn)可委員會.CNAS-RL02 能力驗證規(guī)則［S/OL］.［2012- 10- 28］.http://wenku.baidu.com/view/390e522e0066f5335a8121d2.html.

［2］中國合格評定國家認(rèn)可委員會.CNAS-GL02 能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南［S/OL］.［2012-11-10］.http://wenku.baidu.com/view/8f3fde126edb6f1aff001f0b.html.

［3］中國合格評定國家認(rèn)可委員會.CNAS-CL01 檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則［S/OL］.［2012-11-10］.http://wenku.baidu.com/view/33f82ad028ea81c758f57887.html.

［4］王立吉.計量質(zhì)量保證方案［M］.北京:中國計量出版社，1992.