工作場所工頻電磁場測量儀器實驗室間比對分析

賴小平

（廣西工程技術研究院有限公司，廣西 南寧 530201）

0 引言

工頻電磁場廣泛存在于人們的工作、生活中，許多工業、工作場所都會受到工頻磁場的影響[1]。目前，我國職業健康工作中的工頻電磁場檢測技術還不夠成熟，各種標準對其指標的要求也很高，而且不統一。但隨著檢測技術的提高，實驗室間比對分析逐漸在現場采樣和檢測方面展開應用，對于提高實驗室能力發揮了重要的作用[2]，通過對工頻電磁場的實驗室比對，了解其在使用中出現的問題，初步建立其實驗室間的比較法，對于做好工頻電磁場的檢測工作具有一定的指導作用[3]。本文利用高壓線路作為基準電源，對工頻電磁場進行了比較，并分析了其存在的問題和影響因素，為進一步改進實驗室內工頻電磁測試儀器的比對技術打下了良好的基礎。

1 實驗對象和方法

1.1 研究對象

本文以廣西40 個職業健康技術服務單位（簡稱參比機構）自行組織的40 套工頻場測量儀器（簡稱參比儀器）作為參照。參評單位40 家，地市級單位10 家，區縣級單位6 家，第三方公司24 家。

1.2 研究方法

1.2.1 標準源穩定性檢驗

為了減少戶外環境對實驗的影響，確保實驗的方便，本文提出了一個標準電源，即一個單位的室內變壓器，其工作狀態良好，能夠穩定地產生工頻電場。在距離變壓器1.0m 的地方，組織機構根據《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》（CNAS—GL03：2006）的相關要求，對標準源進行穩定性測試，實驗過程中每5mim 進行一次測試，每10 次記錄為一組，進行比對分析[4]。

1.2.2 校準證書收集及檢查

采集參考單位的基準設備的最新一次校驗證明，確認其在校準期之內，并且校驗結果在允許的范圍之內。

1.2.3 定點測量比對

各參照單位的職業健康技術服務人員按距離標準源1.5m（A）、2.0m（B）為測點，按順序進行測量，并對原始數據進行記錄。比對完畢，現場進行比對。根據《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》（CNAS—GL03：2006），利用z 比得分法，對實驗室間z 得分進行了計算。zB、zW分別按式（1）～式（4）進行計算。

式中：xA——A 點的測量值；xB——B 點的測量值；MS——S 的中位數；MD——D 的中位數；IQRS——D 的四分位間距；IQRD——S 的四分位間距；標準化IQR=0.7413IQR。

1.3 比對結果

根據《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》（CNAS—GL03：2006）。利用四分位穩定統計技術的z比率分數，對各基準設備的工作頻場和磁場進行了現場測量，其中z 比分數包括zB和zW。將z 比值分成3 個等級：|z|≤2.00 為滿意結果；2.00＜|z|＜3.00 是問題的結果；|z|≥3.00 是非同尋常的。本次工頻電場試驗裝置的實驗室比對，只依據現場實測的z 比分數，若出現2 個問題或超過1 個離群值，則不符合要求[5]。

1.4 統計學分析

數據處理采用SPSS 23.0 軟件進行統計分析。測量數據用x±s 表示，采用正態分布；3 組之間使用單因子變異數進行比較；檢查水平值α 為0.05。

2 結果

2.1 儀器基本情況

此次40 個參考設備中，包括7 個類別，涵蓋了當前職業健康技術服務單位使用的設備。各參考儀器的型號、數量和參數如表1 所示，圖1、圖2 為設備樣式。

表1 40 臺工頻電場測量儀器基本情況

圖1 德國NARDA 公司NBM550 寬帶場強計

圖2 美國Holaday 公司HI.3604 工頻電磁場測試儀

2.2 穩定性檢驗結果

在此標準源前端1.0m 處，各組織單元測量了3 個不同時期的電場強度，其平均電場強度為（209.52±0.38）V/m、（209.96±0.51）V/m、（209.74±0.60）V/m，3 個時段的電場強度測定值無顯著性（F=1.898，P=0.169）。標準源前1.0m 處的穩定性檢驗結果如表2 所示。

表2 標準源前1.0m 處的穩定性檢驗結果 單位：V/m

2.3 校準證書檢查結果

40 個參照單位中，1 個沒有為參照物提供標定證明；39 個參照物的標定證明中，2 個標定不合格，1 個標定值超過允許值。點測的比較結果：定點測量比較中，40 個基準光源1.5m 的基準源的實測值在9.10 ～725.11V/m，而在2.0m 的基準源范圍內，基準源為2.00 ～334.00V/m，zB值 為-1.16 ～13.41，zW值 為-1.29 ～25.26。參比設備|zB|或|zW|＞3.00，參比設備|zB|＞3.00，為離群值；有4 個參考設備|zB|或|zW|＞2.00，是有問題的結果；其他33 個參考裝置的精度都在2.00 以下，為滿意結果。比較結果：40 個參比儀器中，3 個參比儀器有1 個或更多的離群值，被認定為不合格；另外37 個參考裝置被評定為合格。

3 結果討論

工頻電場分布于各行各業、工作場所，很多科研人員都會對其進行工頻電場的識別與檢測，而工頻電場是國家安全監管總局對職業衛生技術服務機構甲級和乙級資質認可條件中的重點檢測的項目，是職業衛生技術服務機構重要的檢測項目之一，開展工頻電場測量儀器的實驗室間比對是檢驗職業衛生技術服務機構工頻電場測量能力的有效方式。目前，實驗室間比對在國外已用于各種領域的實驗室間檢驗能力，而我國目前普遍采用的是盲樣法，對工頻電場實驗室間比對分析的相關研究較少，趙福祥等[5]曾以高壓線路的地面投影為測點，與江蘇省各城市環境監測站的工頻測量儀進行比較，發現有幾項比較沒有達到預期的效果。鑒于高壓電線下面的工作會受到氣候的影響，很容易引起人們的誤會，而且為了方便，本文選擇了一家單位的一臺變壓器作為標準源，通過標準源的穩定性測試，其穩定性符《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》（CNAS—GL03：2006）的規定。

通過比較，發現40 個單位所使用的儀器種類有7種，基本上涵蓋了當前我國職業衛生技術服務機構所使用的各種型號，其中有國內外的、三軸和單軸的、配置有連接線和沒有配置連接線的。《電力行業勞動環境監測技術規范 第7 部分：工頻電場、磁場監測》（DL/T799.7—2010）提出了不采用單軸測試儀的建議，而在早期的對比中，由于手持式單軸裝置無法避免相鄰效應，導致電場強度的測定值有較大的偏差。此次比對的時候，由于主辦方準備了非金屬的干燥支架，所以檢驗人員在進行測試時，大都將其固定在支架上，然后在一定的距離上進行讀數。從測試結果來看，大多數儀器的測試結果并無明顯偏差，表明在不用手操作的情況下，已有的測試結果也是可以比較的。但是，在實際的工作中，測試人員不會在沒有安裝接線的情況下進行腳架支承，而且單軸裝置需要轉動探針來尋找最大值的方向，所以目前職業衛生技術部門所配備的工作頻率電場測量儀器還不能滿足要求。由于國內的儀器都是20世紀80 年代研制的，其性能指標和操作舒適度都有待改進，而且無法測量工頻磁場，而國外的設備價格又比較高。因此，如何研制出一種既能測量磁場又能測量磁場、操作簡便、性價比高的儀器，值得深入研究。

計量設備的年度計量校準和檢測結果符合標準是計量認證實驗室對計量器具的基本要求。該研究發現，1 個參比儀沒有送到檢驗，2 個參比儀器的校準證書到期，1 個參比儀器的標定值超過允許值，表明有些參比單位沒有按照實驗室認可的標準和要求進行檢驗和檢驗，沒有對質量進行有效的控制，導致測量的精度無法得到保證。此次比對的13 個設備校驗證明在高強度場強時，檢驗結果超過了容許值，而此次比對的場源磁場強偏小，故在現場比對z 比分數滿意，但在實際使用中如測量高強度場強仍可能出現測量結果不準確的情況。這一研究發現，3 個參考儀器此次不符合要求，其主要原因是沒有及時送檢儀器，無法確保測量結果的準確度，也有可能是由于現場操作，例如，手持測量儀器，測量數據不穩定，即讀數等。職業健康技術人員應加強對設備的日常維護和維修，定期送檢，并對檢驗結果進行核實；為了確保測試的精度和穩定性，必須對現場測試中的各種影響因素進行全面的分析。

4 結語

總之，通過對廣西部分專業技術服務企業工頻電場檢測裝置的實驗室對比，得出結論：此方法比較容易實現，標準源相對穩定，便于現場比對，為今后開展工頻電場實驗室間比對提供了重要的參考。由于工頻電場的測量存在很多問題，如探頭與探頭的距離、探頭的位置等，所以能夠對工作頻率電場的測量操作進行對比，從而發現技術人員熟悉、操作能力等問題。總體上，本文采用高壓線路作為標準源，在實驗室內對工頻電磁測量設備進行了比較，了解了一些單位工作頻率電磁測量設備的工作特性，并對其進行比較分析，為以后能夠更好地在實驗室之間進行工作場所工頻電磁場比對工作具有一定的借鑒意義。