實(shí)驗(yàn)室輸入電流能力驗(yàn)證實(shí)例分析

陳向昀 張 紅 徐衛(wèi)東 葛宇申/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

0 引言

能力驗(yàn)證是判定實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能力和維持其他技術(shù)能力的重要依據(jù)之一，直接展示實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能力，提高實(shí)驗(yàn)室可信度，能力驗(yàn)證與現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審構(gòu)成了互為補(bǔ)充的兩種能力評(píng)價(jià)方式，為實(shí)驗(yàn)室提供有效的外部質(zhì)量控制，也是實(shí)驗(yàn)室作為內(nèi)部質(zhì)量控制程序的補(bǔ)充，改善實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理，提高實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力。

1 能力驗(yàn)證的內(nèi)容和用途

CNAS 能力驗(yàn)證分為能力驗(yàn)證計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)及測(cè)量審核。能力驗(yàn)證計(jì)劃為保證實(shí)驗(yàn)室在特定檢測(cè)、測(cè)量或校準(zhǔn)領(lǐng)域的能力而設(shè)計(jì)和運(yùn)作的實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)；實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)是按照預(yù)先規(guī)定的條件，由兩個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)相同或類(lèi)似被測(cè)物品進(jìn)行校準(zhǔn)/檢測(cè)的組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)；測(cè)量審核是實(shí)驗(yàn)室對(duì)被測(cè)物品（材料或制品）進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與參考值進(jìn)行比較的活動(dòng)[1]。

根據(jù)不同的校準(zhǔn)/檢測(cè)領(lǐng)域CNAS-AL07 《能力驗(yàn)證領(lǐng)域和頻次表》的相關(guān)規(guī)定，如安全領(lǐng)域電學(xué)試驗(yàn)（輸入功率和電流、泄漏電流和電氣強(qiáng)度、接地措施、溫升試驗(yàn)等）1 次/1 a，結(jié)構(gòu)判定、性能測(cè)試、電磁兼容為1 次/2 a[2]。

2 計(jì)劃測(cè)試項(xiàng)目和要求

2011年9月基礎(chǔ)性能安全實(shí)驗(yàn)室參加了廣州威凱組織輸入電流能力驗(yàn)證，其試驗(yàn)操作的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》/IEC60950-1：2005《Information technology equipment-Safety -Part 1：General requirements》、GB8898-2001《音頻、視頻及類(lèi)似電子設(shè)備的安全要求》/ IEC 60065：2005《Audio,video and similar electronic apparatus -Safety requirements 》。方案主要通過(guò)測(cè)試AC-DC 電源盒在一定條件下工作的輸入、輸出電氣參數(shù)，考察實(shí)驗(yàn)室相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的能力和試驗(yàn)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解。

2.1 樣品情況

由于考慮到參加本次能力驗(yàn)證計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)室在實(shí)際日常檢測(cè)活動(dòng)中涉及的IT/AV 類(lèi)產(chǎn)品種類(lèi)繁多，外形、結(jié)構(gòu)、工作原理等都不盡相同，同時(shí)考慮到樣品應(yīng)易于運(yùn)輸，因此本次能力驗(yàn)證選取的樣品為AC-DC 電源盒，額定輸入電壓為交流220 V，50 Hz，輸出為直流。

2.2 統(tǒng)計(jì)分析的設(shè)計(jì)及能力評(píng)價(jià)原則

對(duì)本次能力驗(yàn)證計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果按下式計(jì)算 Z 值：

式中：x—實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果；

X—指定值；

σ—變動(dòng)性度量值（目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差）[3]。

本次能力驗(yàn)證計(jì)劃統(tǒng)計(jì)分析采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)（Robust）技術(shù)處理，以實(shí)驗(yàn)室報(bào)出的AC-DC 電源盒的輸入電流值作為實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果，中位值作為指定值，標(biāo)準(zhǔn)化四分位距（NIQR）為變動(dòng)性度量值（目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差）。本次能力驗(yàn)證計(jì)劃涉及的統(tǒng)計(jì)量有結(jié)果數(shù)、中位值、標(biāo)準(zhǔn)化四分位距（NIQR）、穩(wěn)健變異系數(shù)（CV）、最小值、最大值和極差等。各統(tǒng)計(jì)量的意義及相關(guān)計(jì)算方法參見(jiàn)CNAS-GL02：2006《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南》[4]。

本次能力驗(yàn)證計(jì)劃對(duì)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的評(píng)價(jià)原則：

Z≤ 2 為滿(mǎn)意結(jié)果；

2 ＜ Z ＜ 3，為有問(wèn)題結(jié)果；

Z ≥ 3，為不滿(mǎn)意結(jié)果[5，6]。

3 基礎(chǔ)性能實(shí)驗(yàn)室的配置和測(cè)量結(jié)果

此次試驗(yàn)按主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的要求，試驗(yàn)布置如圖1 和圖2所示，需要在溫度(25±3)℃、濕度不大于75%的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量，輸入電源線采用0.75 mm2、長(zhǎng)度為1 m的導(dǎo)線，輸出線采用0.75 mm2、長(zhǎng)度為0.5 m的導(dǎo)線，按照AC-DC 電源盒標(biāo)識(shí)進(jìn)行連接，所需測(cè)量?jī)x器清單如表1。

圖1 試驗(yàn)布置圖

表1 測(cè)量所需儀器清單

圖2 試驗(yàn)布置照片

WT210 功率計(jì)測(cè)得的結(jié)果即為輸入電流值，作業(yè)指導(dǎo)書(shū)要求調(diào)節(jié)負(fù)載使樣品的輸出電流為0.80 A時(shí)進(jìn)行測(cè)量，鑒于SH-300 直流電子負(fù)載電流值顯示有一定誤差，用8846A 數(shù)字多用電表對(duì)其電流讀數(shù)進(jìn)行了修正，由兩名工程師分別對(duì)其進(jìn)行了10 組測(cè)量，被測(cè)輸入量為交流電流I（單位：mA）如表2。

4 統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果及能力評(píng)價(jià)

本次能力驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)量匯總表見(jiàn)表3所示。

根據(jù)公式1 計(jì)算得到Z=0.103 ＜ 2,本次能力結(jié)果為滿(mǎn)意。

表2 測(cè)試記錄 單位：mA

表3 測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)參數(shù)匯總表

5 技術(shù)分析和建議

5.1 試驗(yàn)供電電源種類(lèi)的選擇

關(guān)于試驗(yàn)供電電源種類(lèi)的選擇，從統(tǒng)計(jì)的結(jié)果來(lái)看，試驗(yàn)供電電源使用穩(wěn)壓電源的（含穩(wěn)壓電源60 家，變頻電源1 家，可調(diào)凈化交流穩(wěn)壓電源柜1 家）占全部參加實(shí)驗(yàn)室的89%，使用市電占全部參加實(shí)驗(yàn)室的10%，使用F2253 電力模擬電源占全部參加實(shí)驗(yàn)室的1%。在使用市電的實(shí)驗(yàn)室中，有實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果為不滿(mǎn)意，說(shuō)明在本次試驗(yàn)中供電電源直接使用市電可能對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響。建議實(shí)驗(yàn)室在本試驗(yàn)中盡量選擇穩(wěn)壓電源進(jìn)行試驗(yàn)。

5.2 帶載工作時(shí)間

在本次能力驗(yàn)證中，對(duì)于輸入電流的測(cè)量，帶載測(cè)試時(shí)間的長(zhǎng)短（即產(chǎn)品是否達(dá)到穩(wěn)定）成為影響結(jié)果的重要因素，而實(shí)驗(yàn)室對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)書(shū)的解讀以及對(duì)AC-DC 電源盒工作特性的了解成為試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)意的關(guān)鍵。如果帶載測(cè)試時(shí)間過(guò)短，實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果很可能成為不滿(mǎn)意結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室在試驗(yàn)過(guò)程中要注意樣品的輸入電流是否已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，確保樣品有足夠長(zhǎng)的工作時(shí)間以達(dá)到穩(wěn)定，一般需要對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本次實(shí)驗(yàn)中，AC-DC 電源盒在規(guī)定的負(fù)載條件下工作1 h 左右輸入電流可以達(dá)到穩(wěn)定。輸出電流的精確與否與測(cè)試結(jié)果有很大的關(guān)系，在輸出電流的控制上，負(fù)載的選擇成為關(guān)鍵。雖然從最后實(shí)驗(yàn)室返回結(jié)果看，無(wú)論使用哪種電阻，輸出電流的控制均能達(dá)到滿(mǎn)意的程度，但從調(diào)查結(jié)果看，如果使用電子負(fù)載，有些實(shí)驗(yàn)室并不能很好控制電流值在800 mA。

5.3 輸出電流的控制

（1）可以使用電子負(fù)載的恒阻模式，通過(guò)微調(diào)電阻值，以達(dá)到期望的輸出電流值（排除測(cè)量?jī)x器本身的誤差）。

（2）如果使用滑線變阻器，可以將兩個(gè)一大一小的額定電流合適的滑線變阻器（如一個(gè)全電阻為50 Ω，另一個(gè)全電阻為1 Ω）進(jìn)行串接，通過(guò)微調(diào)1 Ω的滑線變阻器，可以較容易達(dá)到理想的輸出電流值。

5.4 輸入電流測(cè)試設(shè)備的選擇

測(cè)量產(chǎn)品的輸入電流時(shí)，分析一下被測(cè)量的產(chǎn)品工作過(guò)程中是否會(huì)引起波形的畸變，同時(shí)也要關(guān)注一下測(cè)量?jī)x器對(duì)諧波的響應(yīng)能力，由于現(xiàn)在電子線路在電子電器產(chǎn)品上的大量使用，產(chǎn)生諧波是很常見(jiàn)的。但是也注意到，現(xiàn)在的儀器校準(zhǔn)一般采用輸入純正弦波對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，而沒(méi)有驗(yàn)證儀器對(duì)諧波的響應(yīng)能力，所以如果測(cè)量?jī)x器對(duì)畸變波形的響應(yīng)能力較差，即使計(jì)量沒(méi)有問(wèn)題，測(cè)量值也可能產(chǎn)生比較大的偏差。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證是判定實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能力和維持其技術(shù)能力的重要依據(jù)之一，也為實(shí)驗(yàn)室提供了有效的外部質(zhì)量控制，更是作為內(nèi)部質(zhì)量控制程序的補(bǔ)充。通過(guò)能力驗(yàn)證直接展示了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能力，提高了可信度。

[1]中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).ISO/IEC 17025：2005 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[2]中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-RL02：2007 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[3]全國(guó)法制計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF 1117-2010 [S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

[4]中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-GL02：2006 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[5]Asia Pacific Laboratory Accreditation Cooperation.APLAC PT002：[S].Sydney：2008.

[6]International Organization for Standardization.ISO 13528：2005 [S].Geneva：2009.