参加同轴小功率校准能力验证的一些体会

易磊，刘丽

(中国空空导弹研究院计量测试中心，河南洛阳471009)

0 引言

能力验证是利用实验室间比对确定实验室的校准、检测能力或检查机构的检测能力［1］。由于能力验证一般由第三方组织和实施，并且是通过测试结果和最终的统计数据“说话”，因此其结果得到广泛的认可。申请机构通过参加能力验证活动，可以有效地识别可能存在的系统问题并实现质量改进，所以能力验证是实验室开展外部质量控制的有效手段之一。

2012年6 月，我们参加了由中国合格评定国家认可委员会(CNAS)组织的同轴小功率校准能力验证活动，实施机构为中国航天科工集团公司二院二〇三所，被测盲样为美国HP 公司生产的HP8481A 型功率传感器，本文结合这次活动谈谈参加能力验证的一些体会。

1 重视前期的准备工作

1.1 重视和实施机构之间的沟通

能力验证由CNAS 发起或受其认可，一般委托有相应资质的技术机构实施。实施机构按照能力验证工作程序组织申请方参与相应的能力验证活动，并按照《CNAS-GL02:能力验证结果的统计处理和能力评价指南》对测试结果进行分析评价［2］。对于不同的组织机构，其具体的要求可能有所不同，因此在申请能力验证前，参加实验室有必要和实施机构进行充分的沟通，就开展能力验证的具体时间安排、盲样特性、测试范围以及前期需提供的相关资料等问题进行协商。通过沟通，参加实验室可以大体了解本次能力验证的实施计划，并判断实验室是否适合参与。

1.2 提前做好现场准备工作

在能力验证活动中，被测盲样在各个参加实验室之间进行传递。传递一般有三种方式，分别是星式、环式和花瓣式，如图1所示。

图1 盲样传递的三种方式

图中方形代表组织机构，圆形代表参加机构。在星式传递方式中，每完成一次能力验证测试，组织机构就收回盲样进行状态确认，这种方式对被测盲样的状态控制较好，但传输效率较低;环式传递方式中，盲样经过所有参加机构测试后，送回组织机构进行状态确认，这种传递方式效率最高，但对盲样的状态控制较差;相比较来说，花瓣式传递方式介于上述两者之间，属于一种折中的传递方式。

此次我们参加的同轴小功率能力验证属于花瓣式传递方式，组织机构留给我们的时间只有一天，可以说时间上相对紧张，因此我们提前确定了测试人员，也进行了能力验证模拟训练。在能力验证计划实施中，盲样送达的当天我们提前对设备进行了预热，保证了盲样到达后能够迅速开展测试，最终仅用了半天时间就完成了全部项目的测试和数据处理。

2 重视实验室内部质量控制工作

2.1 合理评估校准/检测结果的不确定度

自我国开始采用不确定度作为表征测量结果的质量指标以来，对校准/检测结果进行合理的不确定度评估已成为计量测试人员的一项基本能力，在能力验证计划中，最终的提交资料中需要给出盲样测试结果的不确定度评估。

对于校准实验室间的能力验证计划，国际上普遍采用En值进行评价，按式(1)计算En值［2］。

式中:Xlab为参加实验室测试结果;Xref为被测盲样的参考值;Ulab为参加实验室测试结果的不确定度;Uref为参考值的不确定度。

对于参加实验室来说，当|En| ≤1 时，可以认为其结果可以接受，即参加实验室的测量结果符合其对实验室要求的不确定度。这里存在一个不确定度能否合理评估的问题，如果参加实验室的不确定度评估值小于真实的不确定度，则可能造成合理的测量结果被判定为不满意;而一旦参加实验室的不确定度评估值过大，则可能失去发现质量控制中潜在问题的机会，即背离了能力验证的基本意义。因此，对于参加实验室来说，合理的评估测试结果的不确定度，显得尤为重要。

不确定度评估需要对整个测试系统的各个环节有着较为深入的了解。申请参加同轴小功率校准能力验证前，我们就对该项目的校准和检测能力(CMC)重新进行了评估，在对盲样的数据处理中，我们参照实施方下发的“能力验证作业指导书”对测试结果的不确定度进行了评估，充分考虑了各种因素带来的影响，使得不确定度评定结果更加符合测试系统的实际状况。

2.2 做好实验室日常校准/检测结果的内部质量控制工作

要想在能力验证活动中取得较为理想的结果，就必须做好实验室质量管理体系的保持工作，而开展日常校准/检测结果的内部质量控制工作是一个比较好的手段。在CNAS-CL01《检测和校准实验室能力认可准则》中提出了几种检测和校准结果质量控制的方法，其中较为常用的内部控制方法有四种［3］:

1)定期使用有证标准物质(参考物质)进行监控和/或使用次级标准物质(参考物质)开展内部质量控制;

2)使用相同或不同的方法进行重复检测或校准;

3)对存留物品再检测或再校准;

4)分析一个物品不同特性结果的相关性。

就同轴小功率标准装置而言，我们主要采用留样再测的方式实现日常内部质量控制，并结合控制图对测试结果进行审查。控制图是受控制过程的图像显示技术，是确定过程是否受控的直观依据，最早用于工业生产过程控制［4］。通过统计过程控制方式实现对标准校准/检测结果的质量控制，不仅能够判断系统是否处于受控状态，还能够动态反应系统的趋势性变化，是实现过程控制的有效方式。

我们实验室的具体做法是:每隔一段时间对一性能稳定的功率传感器进行测试，积累一定量的数据后，利用Minitab 软件生成均值-标准偏差控制图，并对统计结果进行检验，确认系统是否处于受控状态，其控制图统计结果如图2、图3所示。

图2 均值控制图

图3 标准偏差控制图

通过观测控制图中单点数据是否超出控制界限之外，以及分析连续若干点的分布趋势，可以判定测试过程是否出现异常。一般情况下，均值控制图出现异常点，表明测试过程出现系统性风险;而标准偏差控制图中异常点的出现，则说明随机效应对测试结果的影响已超出了控制。本例中，应用Minitab 软件判定无异常点出现，说明小功率标准装置运行正常。

2.3 加强实验室的质量监督工作

质量监督的目的是确保校准/检测的过程与结果符合实验室的能力和要求。质量监督工作应有侧重点，例如重点关注在培员工、新上岗人员、短期聘用人员的能力，此外，在实验室开展新设备的使用、规程更换、检测和校准方法确认后以及对操作要求较高的校准/检测项目中，也应适当安排质量监督。质量监督工作还应当关注细节，特别是一些看似简单平常的工作，如果做不到位，同样会出现测试结果的偏离。

例如在对同轴小功率标准装置测试数据的审核中，我们发现多次测试的第一组数据明显异于后面几组数据，经过仔细分析，发现尽管整个测试系统经过充分预热，但预热过程中并没有将信号注入被测功率传感器，而在测试开始后，进入被测设备的微波信号功率导致其升温，从而造成了上述数据差异。因此，预热的目的是确保包括被测设备在内的整个测试系统充分进入工作状态，这样才能够获取准确有效的测试数据。

3 结束语

能力验证结果表面上是实验室校准/检测能力的验证，实质上是实验室技术水平和质量管理能力的综合体现，通过参加此次能力验证计划，验证了实验室的校准能力，积累了一定的经验，也展示了我们实验室的技术水平和管理水平。参加能力验证是一项长期的工作，今后我们将更多的参与能力验证和实验室间比对活动，加强实验室间的交流与合作，促进校准/检测水平的进一步提升。

［1］中国合格评定国家认可委员会.CNAS-RL02 能力验证规则［S/OL］.［2012- 10- 28］.http://wenku.baidu.com/view/390e522e0066f5335a8121d2.html.

［2］中国合格评定国家认可委员会.CNAS-GL02 能力验证结果的统计处理和能力评价指南［S/OL］.［2012-11-10］.http://wenku.baidu.com/view/8f3fde126edb6f1aff001f0b.html.

［3］中国合格评定国家认可委员会.CNAS-CL01 检测和校准实验室能力认可准则［S/OL］.［2012-11-10］.http://wenku.baidu.com/view/33f82ad028ea81c758f57887.html.

［4］王立吉.计量质量保证方案［M］.北京:中国计量出版社，1992.