利用能力驗證開展實驗室質(zhì)量控制

魏曉梅，劉晶華

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

0 引言

能力驗證是質(zhì)量控制的重要組成部分，也是認可委員會及管理機構(gòu)判斷實驗室能力的一項重要手段，并可以增強客戶及相關(guān)方對實驗室檢測能力的信任程度。根據(jù)中國合格評定國家認可委員會以及國家市場監(jiān)督管理總局等主管機構(gòu)的要求，參加能力驗證活動已逐漸成為實驗室認可及保持能力的強制要求。

國家無線電監(jiān)測中心檢測中心在無線電射頻檢測領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗，技術(shù)能力為業(yè)界公認，已經(jīng)作為能力驗證提供者開展多次射頻能力驗證計劃。下面以該中心2021年開展的編號為SRTC T018 GSM終端最大輸出功率項目為例，探討一下能力驗證項目的組織過程。

1 能力驗證概述

在中國合格評定國家認可委員會制定的CNAS RL02《能力驗證規(guī)則》中，能力驗證被詳細描述為：“利用實驗室間比對，按照預(yù)先制定的準則，評價參加者的能力[1]。”能力驗證也是實驗室現(xiàn)場評審技術(shù)的補充，實驗室認可機構(gòu)對評定機構(gòu)的能力開展評價主要包括兩種方式：一種是現(xiàn)場評審，另一種就是能力驗證，CNAS要求在首次認可以及在擴大認可范圍時，每個子領(lǐng)域應(yīng)至少參加過1次能力驗證，并且獲得“滿意”結(jié)果；在復(fù)評審和監(jiān)督評審時實驗室參加能力驗證的領(lǐng)域和頻次應(yīng)滿足規(guī)定的領(lǐng)域和頻次的要求；對能力驗證領(lǐng)域和頻次表中未列入的領(lǐng)域，只要存在可獲得的能力驗證，鼓勵實驗室尋找并積極參加能力驗證。由此可見，能力驗證在實驗室認可中的重要性。

2 射頻測試與能力驗證策劃流程

射頻是可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍300 kHz～300 GHz。射頻模塊是用于發(fā)射和/或接收兩個裝置之間的無線電信號的電子設(shè)備，是無線通信設(shè)備實現(xiàn)信號收發(fā)的核心模塊[2]。國家無線電監(jiān)測中心檢測中心擁有多年射頻檢測經(jīng)驗，技術(shù)能力為業(yè)界公認，并且是經(jīng)過中國合格評定國家認可委員會（CNAS）認可的能力驗證的提供者，可在射頻領(lǐng)域開展能力驗證計劃，目前經(jīng)過CNAS認可的射頻實驗室近1 000家。為了加強無線電設(shè)備管理的有效性，確保檢測實驗室測試數(shù)據(jù)準確、可靠，從源頭上減少無線電干擾，提升實驗室的技術(shù)能力和檢測質(zhì)量，2021年國家無線電監(jiān)測中心檢測中心按照計劃開展了GSM終端最大輸出功率能力驗證項目。最大輸出功率是指增益為最大時，滿足系統(tǒng)其他所有指標(biāo)要求時，系統(tǒng)所能達到的最大功率電平，該指數(shù)對射頻參數(shù)具有代表性。

本次能力驗證的樣品采用標(biāo)準的移動電話機，檢測項目為最大輸出功率。本計劃從2021年3月開始方案策劃，樣品制備，編制作業(yè)指導(dǎo)書；2021年4月開始進行召集，并對樣品進行均勻性、穩(wěn)定性檢驗；2021年5月至9月對樣品進行順序傳遞，并對檢測結(jié)果進行回收；2021年10月對檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，編制能力驗證結(jié)果報告；2021年11月對外發(fā)布能力驗證報告。本次計劃工作小組的技術(shù)專家與統(tǒng)計專家，共同對此次能力驗證計劃的結(jié)果開展了技術(shù)分析與統(tǒng)計分析工作。

能力驗證計劃的第一步就是展開策劃，這也是能力驗證能否取得成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該項目經(jīng)專家技術(shù)組探討后，形成能力驗證設(shè)計方案書，作為指導(dǎo)文件組織、運作整個能力驗證計劃的過程。

接下來展開的工作是樣品制備。在能力驗證中，所選擇的樣品要求和實驗室日常檢測中使用的樣品一致或相似，所以本次計劃選用移動電話機作為能力驗證樣品。只有使樣品的均勻性、穩(wěn)定性符合要求，才可以客觀反映出該參與實驗室的真正的測試能力，因此，實驗室必須嚴格控制樣品的制備過程，該項目的樣品經(jīng)過均勻性和穩(wěn)定性檢驗后，證明有良好的均勻性和穩(wěn)定性[4]。

該項目采用順序傳樣方式，按區(qū)域?qū)竺麑嶒炇疫M行分組，樣品按照報名先后順序傳遞，待樣品在該區(qū)域檢測完成后，樣品返回實施機構(gòu)進行特性值核查，檢查樣品變異性，如果發(fā)生樣品的不穩(wěn)定情況，分析該不穩(wěn)定對檢測結(jié)果的影響，根據(jù)影響情況，提供補充測試條件。

檢驗參數(shù)為最大輸出功率，按照作業(yè)指導(dǎo)書中所要求的方法進行檢測，均按照YD/T 1215-2006《900/1800 MHz TDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）設(shè)備測試方法：移動臺》標(biāo)準進行，具體如下。

（1）最大輸出功率：《GSM終端最大輸出功率測試能力驗證項目作業(yè)指導(dǎo)書》檢測GSM終端樣品的最大輸出功率測試項。包括：①900 MHz頻段GSM模式下的最大輸出功率；②900 MHz頻段GPRS模式下的最大輸出功率；③1800 MHz頻段GSM模式下的最大輸出功率；④1800 MHz頻段GPRS模式下的最大輸出功率。

（2）要求參數(shù)實驗室的范圍：①大型手機設(shè)備制造廠家；②各類GSM移動電話機設(shè)備檢測實驗室；③及各類其他機構(gòu)。

該項目共計11家實驗室報名，出于保密的要求，我們用代碼來定義每一家參與的實驗室。在本次報告中，均會用代碼來表示各家實驗室的檢測結(jié)果與能力評價，并將結(jié)果報告發(fā)送至各實驗室。

3 統(tǒng)計分析與能力評價

在能力驗證計劃中，所有的統(tǒng)計分析是基于結(jié)果服從于正態(tài)分布的假設(shè)。正態(tài)分布是一個連續(xù)的，對稱的“鐘型”曲線，并且被定義為大約有68%的值處于平均值的一倍標(biāo)準差內(nèi)，95%的值約處于兩倍標(biāo)準差內(nèi)，99%的值約處于三倍標(biāo)準差內(nèi)[3]。

穩(wěn)健統(tǒng)計法抗干擾性強，統(tǒng)計量受異常值、極限值的影響較小，在統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)時，不需要剔除離群值。所以本次項目將指定值設(shè)定為各實驗室提供的試驗結(jié)果的中位值（med），并且把標(biāo)準四分位間距（NIQR）作為能力評價的標(biāo)準差。

本次共有11家實驗室參與能力驗證活動，按照報名表中的檢測要求，在規(guī)定時間內(nèi)提交了檢測結(jié)果報告單，該項目按照標(biāo)準四分位距進行統(tǒng)計后指定值如表1所示。

表1 檢測結(jié)果統(tǒng)計量匯總表

該項目根據(jù)3GPP TS 51.010-1中給出的最大輸出功率的不確定度，即1.0 dB作為判定結(jié)果滿意和離群的判定值。本次能力驗證計劃以D值來評價實驗室的結(jié)果，即：D≤1.0 dB為滿意結(jié)果；D＞1.0 dB為不滿意結(jié)果（離群值）。

表2 參加實驗室結(jié)果評價匯總表

表3 檢測能力驗證計劃結(jié)果匯總表

4 技術(shù)分析和技術(shù)建議

從本次能力驗證統(tǒng)計結(jié)果可以看出，大部分的實驗室都測試出了滿意的數(shù)據(jù)，只有少部分的實驗室測試出了數(shù)據(jù)離群。結(jié)合本次能力驗證檢測方法的特點，對本次計劃中不滿意結(jié)果的影響因素進行了分析，可能存在的問題如下。

（1）一些實驗室的儀器儀表等設(shè)備可能測量精度未達標(biāo)，并且沒有對這些檢測設(shè)備進行定期的校準，導(dǎo)致檢測工作中的測試結(jié)果出現(xiàn)了偏差。

（2）部分實驗室可能在操作過程中，沒有按照正確的鏈接方法搭接測試鏈路，導(dǎo)致出現(xiàn)了誤差。

（3）實驗室未保證被測設(shè)備狀態(tài)及測試環(huán)境狀態(tài)滿足試驗要求。

（4）該項目GPRS模式下的最大輸出功率，需要在測試的時候，將手機的上行時隙配置到最大，如果沒有按照該標(biāo)準進行配置，也可能影響到測試的結(jié)果。

（5）GSM終端最大輸出功率的測試方法，沒有按照標(biāo)準和作業(yè)指導(dǎo)書中要求的測試步驟進行操作，或沒有滿足相關(guān)檢測儀器的配置要求，也會導(dǎo)致無法正確計算出最終的測試結(jié)果。

能力驗證可以保證實驗室的檢測水平比較高，有利于實驗室自我評定；同時能夠檢查出各實驗室出現(xiàn)的問題，以便提出相應(yīng)的補救建議與措施，這些措施可以完善各實驗室的檢測質(zhì)量與管理流程，增加實驗室的自信心，并加強了客戶的信任，保證實驗室可以持續(xù)出具可行的檢測結(jié)果。

能力驗證不僅可以監(jiān)控、判斷各家實驗室的能力，還可以從外部為各實驗室的內(nèi)部質(zhì)量管理體系持續(xù)提供切實可行的改進建議，是提高檢測水平的一項重要手段。因此，筆者也建議各實驗室在參加能力驗證時，能夠嚴格控制、管理能力驗證的全流程，同時建議相關(guān)機構(gòu)也能夠認識能力驗證的作用，積極參加實驗室能力驗證活動?！?/p>