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中國合格評定國家認(rèn)可委員會將能力驗(yàn)證與現(xiàn)場評審作為CNAS對合格評定機(jī)構(gòu)能力進(jìn)行評價(jià)的兩種主要方式，為了確保CNAS認(rèn)可的有效性，保證CNAS認(rèn)可質(zhì)量，促進(jìn)合格評定機(jī)構(gòu)的能力建設(shè)，特制訂了CNAS-RL02《能力驗(yàn)證規(guī)則》，說明能力驗(yàn)證對申請CNAS認(rèn)可和已經(jīng)獲取CNAS認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室的重要性。

CNAS-RL02《能力驗(yàn)證規(guī)則》規(guī)定能力驗(yàn)證的定義是利用實(shí)驗(yàn)室間比對，按照預(yù)先制定的準(zhǔn)則評價(jià)參加者的能力。實(shí)驗(yàn)室的用戶、監(jiān)督和管理機(jī)構(gòu)、評價(jià)機(jī)構(gòu)等可通過利用CNAS能力驗(yàn)證結(jié)果，判斷實(shí)驗(yàn)室和檢查機(jī)構(gòu)等是否具有從事校準(zhǔn)／檢測活動的能力，以及監(jiān)控他們能力的持續(xù)狀況。

為保證實(shí)驗(yàn)室施加的溫度應(yīng)力滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，很多實(shí)驗(yàn)室將高低溫試驗(yàn)測量審核作為一種能力驗(yàn)證方法，對本機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰唾|(zhì)量控制進(jìn)行評估和評價(jià)。本文以多年參加某測量審核機(jī)構(gòu)組織的高低溫試驗(yàn)測量審核并均取得滿意結(jié)果為例，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等方面對影響測量審核結(jié)果的因素進(jìn)行了分析。

某測量審核機(jī)構(gòu)的高低溫能力驗(yàn)證的參考標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2423.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)  第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)A：低溫》和GB/T 2423.2-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)  第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)B：高溫》。線路連接樣品圖見圖1~2。

測量時(shí)接通電路，開啟試驗(yàn)箱，從常溫開始降溫（低溫能力驗(yàn)證）或升溫（高溫能力驗(yàn)證），觀察指示燈狀態(tài)至指示燈熄滅，記錄指示燈熄滅瞬間樣品的動作溫度。能力驗(yàn)證測量方法選擇不當(dāng)可能造成截然相反的結(jié)果，而結(jié)果獲取過程中的人機(jī)料法環(huán)測各方面把控不嚴(yán)格等對結(jié)果的準(zhǔn)確度影響也較大。本文以2011年至今6次低溫（或高溫）能力驗(yàn)證的滿意結(jié)果為經(jīng)驗(yàn)，闡述能力驗(yàn)證測量審核方法。

2.1 人員影響因素

規(guī)范人員操作是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的必要環(huán)節(jié)。不能正確操作試驗(yàn)設(shè)備，不掌握測試標(biāo)準(zhǔn)中的程序方法，讀數(shù)時(shí)的時(shí)間延遲等都是造成結(jié)果不精確的原因。因此，能力驗(yàn)證時(shí)人員選擇方面應(yīng)注意：

2.2 試驗(yàn)箱影響因素

本文參與能力驗(yàn)證活動的設(shè)備為CH340C型高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱，試驗(yàn)箱編號101145。依據(jù)JJF 1101-2003《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》和GB/T 5170.5-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法  濕熱試驗(yàn)設(shè)備》校準(zhǔn)并在有效期內(nèi)。某有效期內(nèi)試驗(yàn)箱的溫度及風(fēng)速校準(zhǔn)結(jié)果見表1。

表1  CH340C型高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱（101145）校準(zhǔn)結(jié)果

在進(jìn)行高低溫能力驗(yàn)證測量的過程中，試驗(yàn)箱的選取從試驗(yàn)箱體積、實(shí)測風(fēng)速、校準(zhǔn)溫度點(diǎn)及溫度偏差四個(gè)方面考慮。選取原則和原因分析見表2。

表2  試驗(yàn)箱選取原則及原因分析

2.3 測量環(huán)境的影響

高低溫能力驗(yàn)證試驗(yàn)是在試驗(yàn)箱內(nèi)部進(jìn)行的測試，當(dāng)樣品或感溫探頭放置在試驗(yàn)箱內(nèi)部，電源線或探頭連接線通過試驗(yàn)箱的測試孔連接至試驗(yàn)箱外部，測試孔由保溫棉或保溫塞封堵之后，測量環(huán)境對試驗(yàn)箱內(nèi)部的影響較小，可以忽略不計(jì)。

2.4 測量位置的影響

在2.2的論述中，試驗(yàn)箱內(nèi)部的溫度場穩(wěn)定性，溫度均勻度和溫度梯隊(duì)均對測量結(jié)果有效大的影響。因此，感溫探頭在試驗(yàn)箱內(nèi)部放置位置的選擇變尤為重要。

由于最后讀取的測量結(jié)果是試驗(yàn)箱降溫（或升溫）的動態(tài)過程溫度，試驗(yàn)箱內(nèi)部的溫度梯度對能力驗(yàn)證結(jié)果產(chǎn)生較大影響。冷氣（或熱氣）通過出風(fēng)口進(jìn)入箱體，再由回風(fēng)口排出，在變溫過程中，箱體內(nèi)部因冷氣（或熱氣）的傳遞流動會形成一定的溫度梯度。因此，如果感溫探頭和讀取溫度示值的傳感器不在試驗(yàn)箱體同一位置，造成所感受到的溫度有差別，那么結(jié)果就有可能不準(zhǔn)確而導(dǎo)致此次能力驗(yàn)證結(jié)果不滿意。

目前環(huán)境試驗(yàn)箱自帶的溫度傳感器基本上位于風(fēng)口或回風(fēng)口位置，類型多為鉑電阻。試驗(yàn)箱內(nèi)部風(fēng)場的循環(huán)方式有上出下回，上下出中部回等多種形式。但無論哪種形式，選擇避開出回風(fēng)口的試驗(yàn)箱中部位置是最合適的選擇。鑒于試驗(yàn)箱自帶的溫度傳感器不在試驗(yàn)箱中部，與探溫測頭相距較遠(yuǎn)，存在一定的溫度差異，因此選擇外接的溫度巡檢儀并將溫度巡檢儀的溫度傳感器與探溫測頭放置在一起進(jìn)行溫度測量，結(jié)果準(zhǔn)確性將有進(jìn)一步提高。

為驗(yàn)證上述結(jié)論，在某年的能力驗(yàn)證測量過程中做了對比試驗(yàn)。試驗(yàn)箱溫度傳感器在試驗(yàn)箱回風(fēng)口，感溫探頭與三個(gè)巡檢儀傳感器均放置在試驗(yàn)箱體中心位置，在巡檢儀溫度傳感器偏差和試驗(yàn)箱自帶溫度傳感器偏差均小于1 ℃，擴(kuò)展不確定度均為0.4 ℃（k=2）的情況下，進(jìn)行三次測量。測量結(jié)果見表3。

表3  不同位置傳感器示值讀取結(jié)果比對

由測量比對結(jié)果可知，感溫探頭附近傳感器讀數(shù)比試驗(yàn)箱回風(fēng)口傳感器讀數(shù)更接近感溫探頭指定值。而且試驗(yàn)時(shí)使用多點(diǎn)測量的平均值將更能準(zhǔn)確的模擬感溫探頭所在位置的溫度場，使結(jié)果更加精確。

2.5 測量方法的影響

針對高低溫能力驗(yàn)證，根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)箱溫度變化率大小及樣品或感溫探頭在試驗(yàn)箱的放置位置將對測量結(jié)果產(chǎn)生直接影響，甚至?xí)幸蜻x擇不當(dāng)而造成結(jié)果不滿意的情況。

在測量過程中，試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度在持續(xù)變化，溫場效果和溫度梯度會對樣品動作溫度值的讀取產(chǎn)生較大影響，可能造成試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度與實(shí)際動作溫度不完全一致，溫變率越大，這種不一致性會更高。而較小溫度變化率具有降低試驗(yàn)箱循環(huán)風(fēng)速，使試驗(yàn)箱內(nèi)部溫場更穩(wěn)定、減小溫度梯度的特點(diǎn)，因此更適合在高低溫能力驗(yàn)證測量中選取。

高低溫能力驗(yàn)證的參考標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2423.1-2008和GB/T 2423.2-2008，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度變化率為不超過1℃/min。文獻(xiàn)[3]中也明確指出多個(gè)實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證結(jié)果不滿意的很大原因是溫度變化率超過了規(guī)定要求值。

在溫變率選擇低于1 ℃/min時(shí)，是否風(fēng)速越低對測量結(jié)果的精確度越有幫助。為論證更小的溫變率有利于提高測量精度，在某年的低溫能力驗(yàn)證中做了對比測量。測量結(jié)果見表4。

表4  不同溫變率傳感器示值讀取結(jié)果比對

由測量比對結(jié)果可知，當(dāng)溫變率低于1 ℃/min時(shí)，測量結(jié)果均為滿意，但當(dāng)溫度變化率在0.2 ℃/min~0.5 ℃/min時(shí)，溫度傳感器讀取示值更接近感溫探頭指定值，測量精度更高。

基于以上結(jié)論，在實(shí)際的高低溫能力驗(yàn)證中，應(yīng)嚴(yán)格按照參考標(biāo)準(zhǔn)中的要求，試驗(yàn)箱溫變率盡量選擇在0.2 ℃/min~0.5 ℃/min范圍內(nèi)，可獲得更精確的測量結(jié)果。在實(shí)際操作中，為避免0.2 ℃/min~0.5 ℃/min的溫變率造成升降溫時(shí)間過長，可在開始前先用較大的溫變率對樣品溫度進(jìn)行盲測，確定指示燈變化范圍之后，可在較小的溫度范圍內(nèi)用0.2 ℃/min~0.5 ℃/min的溫變率進(jìn)行精確測量。

2.6 其他因素的影響

除2.1-2.5中論述的人員、設(shè)備、環(huán)境、溫變率和位置選擇等因素的影響之外，溫度巡檢儀與傳感器之間的連接、樣品供電的穩(wěn)定性、溫度巡檢儀所帶傳感器在指定值范圍內(nèi)的溫度偏差等，均會對測量結(jié)果有影響，但總體來分析，這些因素都不是對結(jié)果造成質(zhì)的改變的主要因素，測量過程中稍加注意即可。

實(shí)驗(yàn)室最后的測量結(jié)果x與指定值X（來自能力驗(yàn)證計(jì)劃的中位值）采用Z值法進(jìn)行比對，得出評價(jià)結(jié)果，如下所示：

Z=（x-X）/σ

若公式中|Z|≤2，則評定結(jié)果為滿意；若2<|Z|<3，則評定結(jié)果有問題；若|Z|≥3，則評定結(jié)果為不滿意。Z比分?jǐn)?shù)越小說明測量結(jié)果越精確。

以某年實(shí)驗(yàn)室低溫能力驗(yàn)證測量結(jié)果及評價(jià)為例，見表5。若能力驗(yàn)證測量審核結(jié)果為滿意，則說明該實(shí)驗(yàn)室的溫度試驗(yàn)箱滿足高低溫能力驗(yàn)證的相關(guān)要求，驗(yàn)證該實(shí)驗(yàn)室具備按照GB/T 2423對電工電子產(chǎn)品進(jìn)行低溫測試的能力，同時(shí)也增加了客戶以及相關(guān)方對實(shí)驗(yàn)室的信任。

表5  低溫能力驗(yàn)證測量結(jié)果及評價(jià)

為使實(shí)驗(yàn)室得到更準(zhǔn)確的能力驗(yàn)證測量結(jié)果，本文從人機(jī)料法環(huán)測六方面對可能影響測量結(jié)果的因素進(jìn)行了分析并用某次低溫能力驗(yàn)證數(shù)據(jù)為例說明，最后得出為確保高低溫能力驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確性和提高精度，在人員操作、試驗(yàn)箱的選取、測量位置選取、測量方法使用、溫度變化率選取等方面做了論證，并給出了指導(dǎo)性結(jié)論，對后續(xù)其他實(shí)驗(yàn)室做此類能力驗(yàn)證是獲得滿意結(jié)果有指導(dǎo)性意義。