［劉健 簡笑顏 張瑜］

1 引言

檢測實(shí)驗(yàn)室通過了中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）認(rèn)可，表明其作為第三方檢測機(jī)構(gòu)，所出具的報(bào)告具有權(quán)威性和公信力。檢測報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)室最終輸出的產(chǎn)品，其質(zhì)量關(guān)系到實(shí)驗(yàn)室的信譽(yù)和競爭力，而報(bào)告中檢測結(jié)果的有效性控制又是實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理工作的重中之重。

CNAS-CL01：2018《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》的7.7條款“確保結(jié)果有效性”中規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有監(jiān)控結(jié)果有效性的程序，監(jiān)控包括但不限于以下方式。

（1）使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或質(zhì)量控制物質(zhì)；

（2）使用其他已校準(zhǔn)能夠提供可溯源結(jié)果的儀器；

（3）測量和檢測設(shè)備的功能核查；

（4）適用時(shí)，使用核查或工作標(biāo)準(zhǔn)，并制作控制圖；

（5）測量設(shè)備的期間核查；

（6）使用相同或不同方法重復(fù)檢測或校準(zhǔn)；

（7）留存樣品的重復(fù)檢測或重復(fù)校準(zhǔn)；

（8）物品不同特性結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性；

（9）審查報(bào)告的結(jié)果；

（10）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比對(duì)；

（11）盲樣測試。

上述第1～5項(xiàng)關(guān)注的是測量設(shè)備/檢測儀表的有效性，第7、8和11項(xiàng)關(guān)注的是檢測對(duì)象/樣品的監(jiān)控，第9項(xiàng)關(guān)注的是報(bào)告的審查，而儀表、樣品和報(bào)告這3個(gè)要素監(jiān)控的重要性，在實(shí)驗(yàn)室日常質(zhì)量體系運(yùn)行過程中，普遍都已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，不容易被忽視，因此筆者以目前通信網(wǎng)光纖到戶建設(shè)中最為核心的無源光器件——光分路器插入損耗測試為例，重點(diǎn)從上述第6項(xiàng)“使用相同或不同方法重復(fù)檢測”以及第10項(xiàng)“實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比對(duì)”這兩種方式來探討實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果有效性的控制。

2 光分路器測試系統(tǒng)

2.1 光分路器測試系統(tǒng)

光分路器的插入損耗是指在規(guī)定輸出端口的光功率相對(duì)全部輸入光功率的比值，該項(xiàng)目是光分路器產(chǎn)品最基本的測試參數(shù)。在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2000.1-2014《平面光波導(dǎo)集成光路器件第1部分：基于平面光波導(dǎo)（PLC）的光功率分路器》6.4條款中，明確了“光源+光功率計(jì)”或者“寬帶光源+光譜儀”這兩種檢測方法在進(jìn)行光分路器插入損耗測試時(shí)均可采用。

方法一（圖1）：可調(diào)諧光源（TLS）+光功率計(jì)（PM）

圖1 測試系統(tǒng)圖（TLS+PM）

方法二（圖2）：寬光源（BBS）+光譜儀（OSA）

圖2 測試系統(tǒng)圖（BBS+OSA）

2.2 光分路器樣品

光分路器起著分光的功能，單輸入端口通常有1:2、1:4、1:8、1:16、1:32、1:64甚至1:128的分光比，封裝形式有插片式、盒式、微型、機(jī)架式和托盤式等?？紤]到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比對(duì)時(shí)人員、儀表、檢測方法等因素都會(huì)按預(yù)設(shè)進(jìn)行變動(dòng)，檢測對(duì)象需具備唯一性，檢測結(jié)果的有效性才可以評(píng)估，因此選定常用的1:8盒式光分路器（樣品號(hào)為35A）為檢測對(duì)象（圖3）。

圖3 檢測樣品

3 檢測結(jié)果有效性的控制

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比對(duì)是指按照預(yù)先規(guī)定的條件，在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部對(duì)相同或類似的物品進(jìn)行測量或檢測的組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)。因而，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部通過使用相同或不同方法進(jìn)行重復(fù)檢測實(shí)際上也可以視為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比對(duì)的一種方式。下面以光分路器插入損耗的測試為例，詳細(xì)闡述實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比對(duì)的各種方式及檢測結(jié)果有效性的評(píng)估。

3.1 不同人員的比對(duì)

實(shí)驗(yàn)室人員比對(duì)要求在相同的環(huán)境條件下，采用相同的檢測方法、相同的檢測設(shè)備和設(shè)施，由不同的檢驗(yàn)員對(duì)同一樣品進(jìn)行檢測。

本文探討的光分路器插入損耗測試從自動(dòng)檢測、手動(dòng)檢測、檢測方法和檢測儀表這四方面來闡述實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果的有效性控制，由3位測試經(jīng)驗(yàn)豐富的檢驗(yàn)員對(duì)同一光分路器樣品，在相同環(huán)境條件下，獨(dú)立進(jìn)行檢測。

3.1.1 采用“光源+光功率計(jì)”的檢測方法，使用B廠家的光分自動(dòng)檢測系統(tǒng)

開啟并預(yù)熱儀表B廠家的光分自動(dòng)檢測系統(tǒng)（圖1），由檢驗(yàn)員1先進(jìn)行兩次自動(dòng)測試，保存數(shù)據(jù)；接著檢驗(yàn)員2、檢驗(yàn)員3同樣各進(jìn)行兩次自動(dòng)測試，保存數(shù)據(jù)，得到表1中序號(hào)1～6的6組數(shù)據(jù)。

表1 人員比對(duì)（B廠家儀表自動(dòng)測試）的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)結(jié)果

依據(jù)GB/T 27043-2012《合格評(píng)定能力驗(yàn)證的通用要求》和CNAS-GL002：2018《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南》，對(duì)3位檢驗(yàn)員測試所得的這6組數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性評(píng)估時(shí)采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法，涉及的統(tǒng)計(jì)量有結(jié)果值、中位值、標(biāo)準(zhǔn)化四分位值（NIQR）和Z比分?jǐn)?shù)。

其中，

x：檢測結(jié)果值（自動(dòng)檢測共6組檢測結(jié)果）；

X：指定值（中位值），取6個(gè)檢測結(jié)果的中位數(shù)；

IQR：四分位間距（IQR=Q3-Q1）按6個(gè)檢測結(jié)果來取值。

能力評(píng)定規(guī)則：

│Z│≤2 滿意的結(jié)果，無需采取進(jìn)一步措施；

2＜│Z│＜3 有問題的結(jié)果，產(chǎn)生警戒信號(hào)；

│Z│≥3 不滿意的結(jié)果，產(chǎn)生措施信號(hào)。

從表1可見，本次的比對(duì)結(jié)果中│Z│的最大值為1.2，所有│Z│均小于2，結(jié)果滿意，說明這3位檢驗(yàn)員使用B廠家的光分自動(dòng)檢測系統(tǒng)的結(jié)果具有一致性。

3.1.2 采用“光源+光功率計(jì)”的檢測方法，使用B廠家的儀表進(jìn)行手動(dòng)檢測

關(guān)閉3.1.1中自動(dòng)檢測系統(tǒng)的應(yīng)用程序，選取目前光通信線路上常用的4個(gè)波長點(diǎn)（1 310 nm、1 490 nm、1 550 nm和1 625 nm），由檢驗(yàn)員1、2、3仍然用該B廠家的可調(diào)諧光源和光功率計(jì)分別進(jìn)行手動(dòng)測試兩次，得到表2中序號(hào)1～6共6組數(shù)據(jù)。

表2 人員比對(duì)（B廠家儀表手動(dòng)測試）的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)結(jié)果

同樣采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法的Z比分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，從表2可見，本次的比對(duì)結(jié)果中│Z│的最大值為1.8，所有│Z│均小于2，結(jié)果滿意，說明這3位檢驗(yàn)員使用B廠家的儀表進(jìn)行手動(dòng)檢測的結(jié)果也具有一致性。

3.1.3 采用“寬光源+光譜儀”的檢測方法進(jìn)行手動(dòng)檢測

開啟并預(yù)熱寬帶光源和光譜儀，由檢驗(yàn)員1、2、3分別按“寬帶光源+光譜儀”的方法進(jìn)行兩次測試，記錄1 310 nm、1 490 nm、1 550 nm和1 625 nm波長點(diǎn)的插入損耗值，得到表3中序號(hào)1～6的6組數(shù)據(jù)。

表3 人員比對(duì)（“寬光源+光譜儀”測試）的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)結(jié)果

同樣采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法的Z比分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，從表3可見，本次的比對(duì)結(jié)果中│Z│的最大值為1.8，所有│Z│均小于2，結(jié)果滿意，說明這3位檢驗(yàn)員采用“寬光源+光譜儀”的檢測方法進(jìn)行手動(dòng)檢測的結(jié)果也具有一致性。

3.1.4 采用“光源+光功率計(jì)”的檢測方法，使用A廠家的儀表進(jìn)行手動(dòng)檢測

開啟并預(yù)熱A廠家的光源和光功率計(jì)，檢驗(yàn)員1、2、3分別用該廠家的儀表在1 310 nm、1 490 nm、1 550 nm和1 625 nm波長點(diǎn)進(jìn)行兩次插入損耗的測試，得到表4中序號(hào)1～6的6組數(shù)據(jù)。

表4 人員比對(duì)（A廠家儀表手動(dòng)測試）的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)結(jié)果

同樣采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法的Z比分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，從表4可見，本次的比對(duì)結(jié)果中│Z│的最大值為1.3，所有│Z│均小于2，結(jié)果滿意，說明這3位檢驗(yàn)員使用A廠家的儀表進(jìn)行手動(dòng)檢測的結(jié)果也具有一致性。

3.1.5 三位檢驗(yàn)員均持證上崗超過十年，在進(jìn)行光參數(shù)測試時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富，能借助清潔套件、端面放大鏡等輔助工具，排除測試過程中光纖端面潔凈度或存在端面損傷的干擾因素，能熟練操作相關(guān)儀表，因此無論是從自動(dòng)檢測、手動(dòng)檢測、檢測方法，還是檢測儀表這四方面來進(jìn)行單獨(dú)的人員比對(duì)，均能取得滿意的結(jié)果，也說明3位檢驗(yàn)員的操作水平?jīng)]有太大差異，因此在以下各種比對(duì)試驗(yàn)探討中，仍引用3位檢驗(yàn)員獨(dú)立的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測結(jié)果有效性的分析。

3.2 自動(dòng)檢測系統(tǒng)與手動(dòng)檢測方式的比對(duì)

2020年9月中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì)根據(jù)通信檢測領(lǐng)域的特性對(duì)CNAS-CL01：2018《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》作了進(jìn)一步說明，制定了《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在通信檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》（征求意見稿），其中6.4.4條款明確了實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)所使用的自動(dòng)化檢測系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，而將自動(dòng)檢測系統(tǒng)所獲得的結(jié)果與手動(dòng)檢測方式所獲得的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)是CNAS推薦的方式之一。

表5中序號(hào)1～6的6組數(shù)據(jù)是使用B廠家儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果，序號(hào)7～12的6組數(shù)據(jù)是使用B廠家同樣的儀表進(jìn)行手動(dòng)檢測的結(jié)果。這樣，通過兩種不同的檢測方式，光分路器的插入損耗總共得到表5中的12組檢測數(shù)據(jù)。

表5 自動(dòng)檢測系統(tǒng)與手動(dòng)檢測方式測試數(shù)據(jù)

由于本比對(duì)的目的是驗(yàn)證兩種檢測方式的一致性，依據(jù)GB/T 27043-2012《合格評(píng)定能力驗(yàn)證的通用要求》、CNAS-GL002：2018《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南》，可采用En值進(jìn)行評(píng)定。

其中，

x：試驗(yàn)結(jié)果值（手動(dòng)測試6次結(jié)果的平均值）；

X：指定值（自動(dòng)化測試6次結(jié)果的平均值）；

Ux：手動(dòng)測試結(jié)果的擴(kuò)展不確定度（包含因子k=2）；

UX：自動(dòng)化測試結(jié)果的擴(kuò)展不確定度（包含因子k=2）。

能力評(píng)定規(guī)則：

│En│≤1滿意的結(jié)果，無需采取進(jìn)一步措施；

│En│＞1不滿意的結(jié)果，產(chǎn)生措施信號(hào)。

從表6可見，比對(duì)結(jié)果中│En│的最大值為0.66，所有│En│均小于1，結(jié)果滿意，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室采用自動(dòng)檢測系統(tǒng)與手動(dòng)檢測方式的一致性。

表6 自動(dòng)檢測系統(tǒng)與手動(dòng)檢測方式比對(duì)測試的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.3 兩種檢測方法的比對(duì)

方法比對(duì)試驗(yàn)是指在設(shè)施環(huán)境相同的情況下，采用不同的檢測方法對(duì)同一樣品進(jìn)行檢測。檢測方法是實(shí)驗(yàn)室開展檢測的依據(jù)，方法的有效性對(duì)保證檢測質(zhì)量至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)室采用不同的方法進(jìn)行比對(duì)，有助于進(jìn)行質(zhì)量控制，可驗(yàn)證檢測方法對(duì)檢測結(jié)果準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性的影響。

如2.1所述，光分路器插入損耗的測試有“光源+光功率計(jì)”和“寬帶光源+光譜儀”這兩種檢測方法。表6中序號(hào)1～6的6組數(shù)據(jù)是采用“光源+光功率計(jì)”的檢測方法所得的的檢測結(jié)果，序號(hào)7～12的6組數(shù)據(jù)是采用“寬帶光源+光譜儀”的檢測方法所得的的檢測結(jié)果。這樣，通過這兩種不同的檢測方法，光分路器的插入損耗總共得到表7中的12組檢測數(shù)據(jù)。

同樣地，可采用En值進(jìn)行評(píng)定（以“光源+光功率計(jì)”測試6次結(jié)果的平均值作為指定值）：

從表8可見，比對(duì)結(jié)果中│En│的最大值為0.54，所有│En│均小于1，結(jié)果滿意，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室采用“光源+光功率計(jì)”和“寬帶光源+光譜儀”這兩種檢測方法的一致性。

表7 “光源+光功率計(jì)”和“寬帶光源+光譜儀”測試數(shù)據(jù)

表8 “光源+光功率計(jì)”和“寬帶光源+光譜儀”比對(duì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.4 不同儀表的比對(duì)

儀表比對(duì)試驗(yàn)是指在設(shè)施環(huán)境相同、檢測方法相同的情況下，采用不同的儀表對(duì)同一樣品進(jìn)行檢測，所使用的儀表都應(yīng)該滿足測試要求并在校準(zhǔn)有效期內(nèi)，符合測量溯源性。

表9中序號(hào)1～6的6組數(shù)據(jù)是使用A廠家的儀表所得的檢測結(jié)果，序號(hào)7～12的6組數(shù)據(jù)是用B廠家的儀表所得的檢測結(jié)果。這樣，通過使用兩個(gè)不同廠家的儀表進(jìn)行測試，光分路器的插入損耗總共得到表9中的12組檢測數(shù)據(jù)。

同樣地，可采用En值進(jìn)行評(píng)定（以B廠家儀表測試6次結(jié)果的平均值作為指定值）：

從表10可見，比對(duì)結(jié)果中│En│的最大值為0.26，所有│En│均小于1，結(jié)果滿意，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室使用A廠家和B廠家這兩款儀表檢測的一致性。

本實(shí)驗(yàn)室在光分路器插入損耗的測試上擁有多套測試裝置，這些測試儀表均能夠有效溯源并保持使用狀態(tài)正常，從自動(dòng)檢測、手動(dòng)檢測、檢測方法和檢測儀表這四個(gè)因素全面進(jìn)行比對(duì)所得的測試數(shù)據(jù)分析表明，比對(duì)的評(píng)價(jià)結(jié)果均為滿意，實(shí)驗(yàn)室光分路器插入損耗檢測結(jié)果的有效性得到控制。

表9 A廠家儀表和B廠家儀表比對(duì)測試的測試數(shù)據(jù)

表10 A廠家儀表和B廠家儀表比對(duì)測試的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部比對(duì)是實(shí)驗(yàn)室檢測質(zhì)量控制的有效方式之一，檢測數(shù)據(jù)能否有效控制體現(xiàn)了檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢測水平的高低。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的人員、設(shè)備、環(huán)境條件開展不同方式的比對(duì)測試，可以評(píng)估實(shí)驗(yàn)室人員的檢測能力，驗(yàn)證測試儀表的有效性。比對(duì)過程中如發(fā)現(xiàn)問題，也可以為實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制與改進(jìn)提供依據(jù)，從而進(jìn)一步保證實(shí)驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，確保檢測工作始終保持在實(shí)驗(yàn)室可控水平。