陳宇軍，李馨貴，張宗取

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

能力驗(yàn)證[1]是利用實(shí)驗(yàn)室間比對，按照預(yù)先制定的準(zhǔn)則評(píng)價(jià)參加者能力的一項(xiàng)活動(dòng)。作為一種有效的外部質(zhì)量控制手段，能力驗(yàn)證可促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室檢測能力和實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制水平的提升，在提升整個(gè)檢測行業(yè)水平和政府機(jī)構(gòu)的監(jiān)管中都發(fā)揮了重要作用。

有鑒于此，本文結(jié)合威凱檢測技術(shù)有限公司實(shí)施的能力驗(yàn)證計(jì)劃，對已實(shí)施的能力驗(yàn)證計(jì)劃方案和結(jié)果評(píng)價(jià)涉及的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)、影響因素和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探討，以有助于提升實(shí)驗(yàn)室道路車輛電氣電子設(shè)備供電電壓緩降和緩升試驗(yàn)的檢測能力。

1 能力驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)

1.1 能力驗(yàn)證計(jì)劃實(shí)施過程

能力驗(yàn)證計(jì)劃實(shí)施步驟如圖1所示。

圖1 能力驗(yàn)證計(jì)劃實(shí)施步驟

1.2 能力驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)原理

能力驗(yàn)證計(jì)劃旨在以實(shí)驗(yàn)室間比對的形式，評(píng)價(jià)參加實(shí)驗(yàn)室的能力和監(jiān)控行業(yè)的整體水平。因此，能力驗(yàn)證計(jì)劃方案的“樣品設(shè)計(jì)”、“作業(yè)指導(dǎo)書”、“結(jié)果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則”應(yīng)與能力驗(yàn)證目的相符。

道路車輛電氣電子設(shè)備供電電壓緩降與緩升試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 28046.2-2019的條款4.5[2]，具體測試步驟如下：“對受試設(shè)備的有效輸入端以0.5±0.1 V/min的線性變化率，將供電電壓由Usmin降到0 V，然后從0 V升到Usmax，并判定樣品的功能狀態(tài)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求”，其中Usmin、Usmax為樣品最低、最高供電電壓。

根據(jù)上述檢測標(biāo)準(zhǔn)的描述，該試驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)室的要求主要是能否輸出以0.5±0.1 V/min的變壓速率進(jìn)行Usmin降到0 V，再從0 V升到Usmax的電壓波形。為此考慮設(shè)計(jì)能力驗(yàn)證樣品在供電電壓緩降階段時(shí)，于供電電壓9.0 V時(shí)顯示屏幕熄滅，在供電電壓緩升階段，于9.6 V時(shí)亮起。在“能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書”要求參加實(shí)驗(yàn)室上報(bào)樣品的屏幕熄滅到亮起的時(shí)間（以下簡稱“試驗(yàn)時(shí)間”）作為試驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)此結(jié)果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室的測試能力。

由于屏幕熄滅的電壓U1到再次亮起的電壓U2固定，因此試驗(yàn)時(shí)間的理論值為：

根據(jù)T即可反推出實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的變壓速率。

若采用差值D評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果[3]

式中：

x—參加實(shí)驗(yàn)室結(jié)果；

xpt為指定值。

標(biāo)準(zhǔn)中升降壓速率的允許誤差為0.1 V/min，鑒于升降壓速率的允許變動(dòng)范圍達(dá)20 %，若以此作為評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室能力，較為寬松，為了使能力驗(yàn)證能夠有效地評(píng)價(jià)參加者在所處行業(yè)中的水平，故以參加實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，即采用Z比分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)參加者結(jié)果[3]。

式中：

σpt—能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差，其值為參加者結(jié)果的“穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差”。

對于Z比分?jǐn)?shù)，當(dāng)| Z | ≤2 為滿意結(jié)果；2＜| Z | ＜3為有問題結(jié)果；| Z | ≥3為不滿意的結(jié)果。由于Z比分?jǐn)?shù)的值與σpt有關(guān)，即與參加實(shí)驗(yàn)室結(jié)果有關(guān)，故能真切反映參加實(shí)驗(yàn)室的能力。

1.3 能力驗(yàn)證樣品設(shè)計(jì)與制備

為保證能力驗(yàn)證樣品盡可能與日常檢測樣品相類似，我們選取了12 V供電系統(tǒng)的“車載空調(diào)控制器”作為本次計(jì)劃能力驗(yàn)證樣品，模擬其供電電壓在緩降和緩升時(shí)工作的性能，該樣品在供電電壓緩降階段時(shí)，于供電電壓9.0 V時(shí)顯示屏幕熄滅，在供電電壓緩升階段，于9.6 V時(shí)亮起。

為順利實(shí)施此能力驗(yàn)證項(xiàng)目，同時(shí)確保能力驗(yàn)證中出現(xiàn)的不滿意結(jié)果不歸咎于樣品之間或樣品本身的變異性，需要對制備的多個(gè)能力驗(yàn)證樣品進(jìn)行均勻性和穩(wěn)定性檢驗(yàn)，具體如表1所示。

2 能力驗(yàn)證計(jì)劃實(shí)施

2.1 均勻性和穩(wěn)定性檢驗(yàn)

能力驗(yàn)證計(jì)劃共16個(gè)樣品，樣品是合格分包方根據(jù)計(jì)劃組織方的要求結(jié)合本次計(jì)劃特點(diǎn)制作和出廠檢驗(yàn)的，并由計(jì)劃組織方進(jìn)行了均勻性和穩(wěn)定性檢驗(yàn)（見表1），并根據(jù)下述評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對樣品均勻性、穩(wěn)定性進(jìn)行判定[4]，所得能力驗(yàn)證樣品是均勻、穩(wěn)定的，確保樣品滿足能力驗(yàn)證的要求。

表1 樣品均勻性和穩(wěn)定性檢驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2 參加者結(jié)果能力評(píng)價(jià)

根據(jù)參加者的結(jié)果以算法A[3][5]計(jì)算指定值xpt和能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差σpt如表2所示。

表2 能力驗(yàn)證計(jì)劃統(tǒng)計(jì)量（單位：s）

2.3 影響測試結(jié)果的因素分析

2.3.1 供電電源分析

本次試驗(yàn)要求測試供電電壓緩降與緩升時(shí)間（T），受實(shí)驗(yàn)室所采用的供電電源的變壓速率的顯著影響，無論實(shí)驗(yàn)室采用的是程控電源還是汽車電源模擬系統(tǒng)，其變化速率均會(huì)受到設(shè)備分辨率的影響。

本次試驗(yàn)要求參加實(shí)驗(yàn)室將變壓速率設(shè)置為0.5 V/min，若精確到秒，即為0.008 333 V/s。因此若實(shí)驗(yàn)室采用的直流程控電源是以秒為單位來設(shè)置變壓速率時(shí)，則由于上述變壓速率對精度要求過高，大大超過了實(shí)驗(yàn)室計(jì)量時(shí)的允許誤差，且難以化整，因此便會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

另外實(shí)驗(yàn)室采用的供電電源，若不是由穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電，則受到市電波動(dòng)性的影響較大，亦會(huì)影響測試結(jié)果。若實(shí)驗(yàn)室對供電電源進(jìn)行校零時(shí)，示值不為零，電源的實(shí)際輸出電壓與示值電壓依舊存在差異，且該差異一般無法確定。從而對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。

2.3.2 讀數(shù)時(shí)機(jī)問題

從調(diào)查表中可以看出，有些實(shí)驗(yàn)室采用秒表和萬用表讀取時(shí)間和電壓；有些試驗(yàn)室從示波器中讀取時(shí)間和電壓，但從測試實(shí)物圖中可以看到，較多的試驗(yàn)室僅在示波器上跟蹤電壓。像上述兩種情況，其讀數(shù)的時(shí)機(jī)便顯得相對主觀。比如，若通過視覺觀察屏幕熄滅或亮起作為讀數(shù)時(shí)機(jī)，則誤差較大，且誤差不僅源自人員讀數(shù)時(shí)的延遲，而且亦和設(shè)備的精度有關(guān)。

例如，在計(jì)時(shí)過程中，若用秒表讀取時(shí)間，則需要考慮屏幕亮起或熄滅到秒表計(jì)時(shí)關(guān)閉的延遲時(shí)間。當(dāng)電壓的讀數(shù)來源于外加電壓表時(shí)，則其讀數(shù)也需要經(jīng)過一定的響應(yīng)時(shí)間才能穩(wěn)定，并需要考慮精度帶來的誤差。若從示波器讀取電壓和時(shí)間，則需要考慮示波器內(nèi)部的誤差，許多示波器的精度會(huì)隨著顯示范圍的擴(kuò)大而降低。另外，示波器內(nèi)部的帶寬、存儲(chǔ)深度、分辨率都會(huì)帶來誤差。

有些實(shí)驗(yàn)室對電流進(jìn)行了跟蹤，并將電流突變的時(shí)刻作為讀取電壓和時(shí)間的時(shí)機(jī)。這種情況下，人員誤差如讀數(shù)延遲等帶來的影響便較低，但也需注意示波器的誤差，此外還需要注意光標(biāo)位置的設(shè)置對讀數(shù)的影響。采取此種方法時(shí)，也應(yīng)保證示波器的精度，并注意示波器的示數(shù)范圍的調(diào)整引起誤差的變化。

3 總結(jié)

本文討論了道路車輛電氣電子設(shè)備供電電壓緩降與緩升試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證方案實(shí)施過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，如“能力驗(yàn)證樣品設(shè)計(jì)”、“作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的測試方法”和“能力驗(yàn)證結(jié)果評(píng)價(jià)”。能力驗(yàn)證方案的設(shè)計(jì)充分考察了實(shí)驗(yàn)室的測試人員、測試設(shè)備、環(huán)境及方法等是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。能力驗(yàn)證方案作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的測試方法與依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求一致；能力驗(yàn)證樣品符合道路車輛電氣電子產(chǎn)品日常檢測樣品的類別，并具有考核參加者能力的特性值；能力驗(yàn)證結(jié)果評(píng)價(jià)原則的設(shè)定旨在檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室檢測能力、了解整個(gè)行業(yè)的整體檢測水平及自身所處位置，對于結(jié)果不滿意的參加實(shí)驗(yàn)室可以從中發(fā)現(xiàn)問題，并采取有效措施進(jìn)行整改以確保今后日常檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。