t 檢驗(yàn)和方差分析識(shí)別EMC 測(cè)量系統(tǒng)間性能偏離

陳鈞，劉國(guó)榮，曾博，張浩明，熊德貴，鐘惠霞（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

在ISO/IEC 17025:2017 以及CNAS-CL01-2018[1,2]中條款7.7 要求確保測(cè)量結(jié)果有效性。在CNAS GL052：2022《電磁兼容檢測(cè)領(lǐng)域設(shè)備期間核查指南》[3]第5 部分“EMC 系統(tǒng)級(jí)設(shè)備及測(cè)試儀器的核查要求”中寫(xiě)到：“電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)中普遍存在檢測(cè)結(jié)果的一致性問(wèn)題，同一測(cè)試系統(tǒng)的重復(fù)性和不同測(cè)試系統(tǒng)之間的復(fù)現(xiàn)性效果均存在一定的差異，需要用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行期間核查，使檢測(cè)結(jié)果的測(cè)量準(zhǔn)確度在可控范圍之內(nèi)。”

該條款要求對(duì)EMC 同一測(cè)試系統(tǒng)的重復(fù)性和不同測(cè)試系統(tǒng)之間的復(fù)現(xiàn)性的一致性進(jìn)行考核。對(duì)于同一EMC測(cè)試系統(tǒng)的重復(fù)性（或穩(wěn)定性）考核，作者已在參考文獻(xiàn)[4]中進(jìn)行了詳細(xì)論述。

本文主要對(duì)不同EMC 測(cè)試系統(tǒng)之間的一致性的考核方法進(jìn)行探討，目前國(guó)內(nèi)行業(yè)中普遍給出±3 dB 都是可接受的，但是當(dāng)我們對(duì)測(cè)量系統(tǒng)有更高要求的一致性要求時(shí)，如何考核呢？是人為主觀地選擇±2 dB，還是±1.5 dB，還是其它？依據(jù)又是什么？鑒于以上問(wèn)題，本文提出了應(yīng)用t 檢驗(yàn)法[5]和單因子方差分析法[6]兩種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，更客觀、更科學(xué)識(shí)別同一測(cè)試參數(shù)（如傳導(dǎo)騷擾測(cè)試）的不同EMC 測(cè)試系統(tǒng)的性能偏離。

1 用t 檢驗(yàn)法識(shí)別兩套EMC 測(cè)量系統(tǒng)的性能偏離

先來(lái)看t 檢驗(yàn)法的統(tǒng)計(jì)原理：為了更方便的說(shuō)明，我們以傳導(dǎo)騷擾（以下簡(jiǎn)稱CE，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[7]、[8]）測(cè)量系統(tǒng)為例說(shuō)明，用一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品或滿足穩(wěn)定性要求的質(zhì)控樣品（選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品或質(zhì)控樣品，主要是它們具有穩(wěn)定性這一特性，排除了因樣品差異導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不一致的情形）分別對(duì)兩套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)的選定頻點(diǎn)測(cè)試n1和n2次，考核兩套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)出具測(cè)試結(jié)果之間是否存在顯著差異。

式中：

x1—對(duì)第一套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)多次測(cè)試結(jié)果的平均值；

x2—對(duì)第二套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)多次測(cè)試結(jié)果的平均值；

s1—對(duì)第一套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)多次測(cè)試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

s2—對(duì)第二套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)多次測(cè)試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

n1—對(duì)第一套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量次數(shù)，n1≥6；

n2—對(duì)第二套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量次數(shù)，n2≥6。

若t ＜顯著性水平α（通常 α=0.05）自由度為n1+n2-2 的臨界值tα(n1+n2-2)，則兩套傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)之間的測(cè)試結(jié)果無(wú)顯著性差異，表明這兩套CE 測(cè)試系統(tǒng)在選定頻點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果是一致的。

為了更觀的闡述方法，我們以CE 測(cè)量系統(tǒng)為例說(shuō)明，用一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品或滿足穩(wěn)定性要求的質(zhì)控樣品分別對(duì)兩套CE 測(cè)試系統(tǒng)的選定頻點(diǎn)（本文以（1±0.05）MHz 頻點(diǎn)為例）進(jìn)行準(zhǔn)峰值（以下簡(jiǎn)稱QP 值）測(cè)試，各測(cè)試6 次，考測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

表1 CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的QP 值測(cè)試數(shù)據(jù)匯總表（dB(μV)）

應(yīng)用t 檢驗(yàn)方法，結(jié)果分析如表2。

表2 兩套CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的QP 值測(cè)試數(shù)據(jù)t 檢驗(yàn)結(jié)果分析表（dB(μV)）

從表2 易知，兩套CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz的QP 值測(cè)試數(shù)據(jù)的t 檢驗(yàn)結(jié)果：計(jì)算的t 統(tǒng)計(jì)量小于tα(10)臨界值，表明在顯著性水平α=0.05 時(shí)，這兩套CE測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的QP 值是一致的，即這兩套CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的測(cè)試結(jié)果具有一致性。

2 用單因子方差分析法識(shí)別三套及以上EMC測(cè)量系統(tǒng)的性能偏離

先來(lái)看單因子方差分析法的統(tǒng)計(jì)原理：為了更方便的說(shuō)明，我們?nèi)砸訡E 測(cè)量系統(tǒng)（CE 測(cè)量方法，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[9]、文獻(xiàn)[10]）為例說(shuō)明，用一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品/質(zhì)控樣品分別對(duì)m 套（m ≥3）CE 測(cè)量系統(tǒng)為例，對(duì)選定頻點(diǎn)，在重復(fù)條件下測(cè)試j 次（j=1、2、……n），j ≥2。

每套CE 測(cè)量系統(tǒng)選定頻點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果平均值：

所有CE 測(cè)量系統(tǒng)選定頻點(diǎn)測(cè)試結(jié)果的總平均值：

測(cè)試總次數(shù)：

m 套CE 測(cè)量系統(tǒng)間差異平方和：

組間差異均方：

每套CE 測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)差異平方和：

組內(nèi)差異均方：

若F ＜自由度為（f1，f2）及給定顯著性水平α（通常α=0.05）的臨界值Fα（f1，f2），則表明m 套CE 測(cè)量系統(tǒng)間測(cè)試結(jié)果不存在顯著性差異，該m 套CE 測(cè)量系統(tǒng)在選定頻點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果是一致的。

為了更直觀的闡述方法，我們?nèi)砸訡E 測(cè)量系統(tǒng)為例（CE 測(cè)量方法，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[9]、文獻(xiàn)[10]）說(shuō)明，用一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品或滿足穩(wěn)定性要求的質(zhì)控樣品分別對(duì)三套CE 測(cè)試系統(tǒng)的選定頻點(diǎn)（本例仍以（1±0.05）MHz 頻點(diǎn)為例）進(jìn)行準(zhǔn)峰值（以下簡(jiǎn)稱QP 值）測(cè)試，各測(cè)試6 次，考測(cè)試數(shù)據(jù)如表3。

表3 CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的QP 值測(cè)試數(shù)據(jù)匯總表（dB(μV））

應(yīng)用單因子方差分析法，結(jié)果分析如表4。

表4 CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的QP 值測(cè)試數(shù)據(jù)單因子方差分析法結(jié)果分析表（dB(μV））

從表4 知，F(xiàn) ＞F0.05(2,15)，這三套CE 測(cè)量系統(tǒng)在（1±0.05）MHz 的QP 值測(cè)量結(jié)果不具有一致性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用t 檢驗(yàn)法和單因子方差分析法能更高質(zhì)量地識(shí)別不同EMC 測(cè)量系統(tǒng)對(duì)同一測(cè)試參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)測(cè)試結(jié)果的差異性，識(shí)別不同EMC 測(cè)量系統(tǒng)的性能偏離。

本文僅討論了如何應(yīng)用t 檢驗(yàn)法和單因子方差分析法識(shí)別不同EMC 測(cè)量系統(tǒng)對(duì)同一測(cè)試參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)的性能偏離，并未涉及在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)間存在差異時(shí)如何進(jìn)行原因查找和整改。在實(shí)際質(zhì)量控制活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是第一步，原因分析和整改措施更為關(guān)鍵，而且難度更大，這一部分留待未來(lái)進(jìn)一步的討論。