參加同軸小功率校準能力驗證的一些體會

易磊，劉麗

(中國空空導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、檢測能力或檢查機構的檢測能力［1］。由于能力驗證一般由第三方組織和實施，并且是通過測試結果和最終的統計數據“說話”，因此其結果得到廣泛的認可。申請機構通過參加能力驗證活動，可以有效地識別可能存在的系統問題并實現質量改進，所以能力驗證是實驗室開展外部質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可委員會(CNAS)組織的同軸小功率校準能力驗證活動，實施機構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 公司生產的HP8481A 型功率傳感器，本文結合這次活動談談參加能力驗證的一些體會。

1 重視前期的準備工作

1.1 重視和實施機構之間的溝通

能力驗證由CNAS 發起或受其認可，一般委托有相應資質的技術機構實施。實施機構按照能力驗證工作程序組織申請方參與相應的能力驗證活動，并按照《CNAS-GL02:能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》對測試結果進行分析評價［2］。對于不同的組織機構，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進行充分的溝通，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資料等問題進行協商。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 提前做好現場準備工作

在能力驗證活動中，被測盲樣在各個參加實驗室之間進行傳遞。傳遞一般有三種方式，分別是星式、環式和花瓣式，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，圓形代表參加機構。在星式傳遞方式中，每完成一次能力驗證測試，組織機構就收回盲樣進行狀態確認，這種方式對被測盲樣的狀態控制較好，但傳輸效率較低;環式傳遞方式中，盲樣經過所有參加機構測試后，送回組織機構進行狀態確認，這種傳遞方式效率最高，但對盲樣的狀態控制較差;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，也進行了能力驗證模擬訓練。在能力驗證計劃實施中，盲樣送達的當天我們提前對設備進行了預熱，保證了盲樣到達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據處理。

2 重視實驗室內部質量控制工作

2.1 合理評估校準/檢測結果的不確定度

自我國開始采用不確定度作為表征測量結果的質量指標以來，對校準/檢測結果進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果的不確定度評估。

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

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

對于參加實驗室來說，當|En| ≤1 時，可以認為其結果可以接受，即參加實驗室的測量結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，則可能失去發現質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的各個環節有著較為深入的了解。申請參加同軸小功率校準能力驗證前，我們就對該項目的校準和檢測能力(CMC)重新進行了評估，在對盲樣的數據處理中，我們參照實施方下發的“能力驗證作業指導書”對測試結果的不確定度進行了評估，充分考慮了各種因素帶來的影響，使得不確定度評定結果更加符合測試系統的實際狀況。

2.2 做好實驗室日常校準/檢測結果的內部質量控制工作

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

1)定期使用有證標準物質(參考物質)進行監控和/或使用次級標準物質(參考物質)開展內部質量控制;

2)使用相同或不同的方法進行重復檢測或校準;

3)對存留物品再檢測或再校準;

4)分析一個物品不同特性結果的相關性。

就同軸小功率標準裝置而言，我們主要采用留樣再測的方式實現日常內部質量控制，并結合控制圖對測試結果進行審查。控制圖是受控制過程的圖像顯示技術，是確定過程是否受控的直觀依據，最早用于工業生產過程控制［4］。通過統計過程控制方式實現對標準校準/檢測結果的質量控制，不僅能夠判斷系統是否處于受控狀態，還能夠動態反應系統的趨勢性變化，是實現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定的功率傳感器進行測試，積累一定量的數據后，利用Minitab 軟件生成均值-標準偏差控制圖，并對統計結果進行檢驗，確認系統是否處于受控狀態，其控制圖統計結果如圖2、圖3所示。

圖2 均值控制圖

圖3 標準偏差控制圖

通過觀測控制圖中單點數據是否超出控制界限之外，以及分析連續若干點的分布趨勢，可以判定測試過程是否出現異常。一般情況下，均值控制圖出現異常點，表明測試過程出現系統性風險;而標準偏差控制圖中異常點的出現，則說明隨機效應對測試結果的影響已超出了控制。本例中，應用Minitab 軟件判定無異常點出現，說明小功率標準裝置運行正常。

2.3 加強實驗室的質量監督工作

質量監督的目的是確保校準/檢測的過程與結果符合實驗室的能力和要求。質量監督工作應有側重點，例如重點關注在培員工、新上崗人員、短期聘用人員的能力，此外，在實驗室開展新設備的使用、規程更換、檢測和校準方法確認后以及對操作要求較高的校準/檢測項目中，也應適當安排質量監督。質量監督工作還應當關注細節，特別是一些看似簡單平常的工作，如果做不到位，同樣會出現測試結果的偏離。

例如在對同軸小功率標準裝置測試數據的審核中，我們發現多次測試的第一組數據明顯異于后面幾組數據，經過仔細分析，發現盡管整個測試系統經過充分預熱，但預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，進入被測設備的微波信號功率導致其升溫，從而造成了上述數據差異。因此，預熱的目的是確保包括被測設備在內的整個測試系統充分進入工作狀態，這樣才能夠獲取準確有效的測試數據。

3 結束語

能力驗證結果表面上是實驗室校準/檢測能力的驗證，實質上是實驗室技術水平和質量管理能力的綜合體現，通過參加此次能力驗證計劃，驗證了實驗室的校準能力，積累了一定的經驗，也展示了我們實驗室的技術水平和管理水平。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，促進校準/檢測水平的進一步提升。

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

［2］中國合格評定國家認可委員會.CNAS-GL02 能力驗證結果的統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可委員會.CNAS-CL01 檢測和校準實驗室能力認可準則［S/OL］.［2012-11-10］.http://wenku.baidu.com/view/33f82ad028ea81c758f57887.html.

［4］王立吉.計量質量保證方案［M］.北京:中國計量出版社，1992.