利用能力验证开展实验室质量控制

魏晓梅，刘晶华

（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

0 引言

能力验证是质量控制的重要组成部分，也是认可委员会及管理机构判断实验室能力的一项重要手段，并可以增强客户及相关方对实验室检测能力的信任程度。根据中国合格评定国家认可委员会以及国家市场监督管理总局等主管机构的要求，参加能力验证活动已逐渐成为实验室认可及保持能力的强制要求。

国家无线电监测中心检测中心在无线电射频检测领域拥有丰富的经验，技术能力为业界公认，已经作为能力验证提供者开展多次射频能力验证计划。下面以该中心2021年开展的编号为SRTC T018 GSM终端最大输出功率项目为例，探讨一下能力验证项目的组织过程。

1 能力验证概述

在中国合格评定国家认可委员会制定的CNAS RL02《能力验证规则》中，能力验证被详细描述为：“利用实验室间比对，按照预先制定的准则，评价参加者的能力[1]。”能力验证也是实验室现场评审技术的补充，实验室认可机构对评定机构的能力开展评价主要包括两种方式：一种是现场评审，另一种就是能力验证，CNAS要求在首次认可以及在扩大认可范围时，每个子领域应至少参加过1次能力验证，并且获得“满意”结果；在复评审和监督评审时实验室参加能力验证的领域和频次应满足规定的领域和频次的要求；对能力验证领域和频次表中未列入的领域，只要存在可获得的能力验证，鼓励实验室寻找并积极参加能力验证。由此可见，能力验证在实验室认可中的重要性。

2 射频测试与能力验证策划流程

射频是可以辐射到空间的电磁频率，频率范围300 kHz～300 GHz。射频模块是用于发射和/或接收两个装置之间的无线电信号的电子设备，是无线通信设备实现信号收发的核心模块[2]。国家无线电监测中心检测中心拥有多年射频检测经验，技术能力为业界公认，并且是经过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可的能力验证的提供者，可在射频领域开展能力验证计划，目前经过CNAS认可的射频实验室近1 000家。为了加强无线电设备管理的有效性，确保检测实验室测试数据准确、可靠，从源头上减少无线电干扰，提升实验室的技术能力和检测质量，2021年国家无线电监测中心检测中心按照计划开展了GSM终端最大输出功率能力验证项目。最大输出功率是指增益为最大时，满足系统其他所有指标要求时，系统所能达到的最大功率电平，该指数对射频参数具有代表性。

本次能力验证的样品采用标准的移动电话机，检测项目为最大输出功率。本计划从2021年3月开始方案策划，样品制备，编制作业指导书；2021年4月开始进行召集，并对样品进行均匀性、稳定性检验；2021年5月至9月对样品进行顺序传递，并对检测结果进行回收；2021年10月对检测数据进行统计、分析，编制能力验证结果报告；2021年11月对外发布能力验证报告。本次计划工作小组的技术专家与统计专家，共同对此次能力验证计划的结果开展了技术分析与统计分析工作。

能力验证计划的第一步就是展开策划，这也是能力验证能否取得成功的关键环节。该项目经专家技术组探讨后，形成能力验证设计方案书，作为指导文件组织、运作整个能力验证计划的过程。

接下来展开的工作是样品制备。在能力验证中，所选择的样品要求和实验室日常检测中使用的样品一致或相似，所以本次计划选用移动电话机作为能力验证样品。只有使样品的均匀性、稳定性符合要求，才可以客观反映出该参与实验室的真正的测试能力，因此，实验室必须严格控制样品的制备过程，该项目的样品经过均匀性和稳定性检验后，证明有良好的均匀性和稳定性[4]。

该项目采用顺序传样方式，按区域将报名实验室进行分组，样品按照报名先后顺序传递，待样品在该区域检测完成后，样品返回实施机构进行特性值核查，检查样品变异性，如果发生样品的不稳定情况，分析该不稳定对检测结果的影响，根据影响情况，提供补充测试条件。

检验参数为最大输出功率，按照作业指导书中所要求的方法进行检测，均按照YD/T 1215-2006《900/1800 MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备测试方法：移动台》标准进行，具体如下。

（1）最大输出功率：《GSM终端最大输出功率测试能力验证项目作业指导书》检测GSM终端样品的最大输出功率测试项。包括：①900 MHz频段GSM模式下的最大输出功率；②900 MHz频段GPRS模式下的最大输出功率；③1800 MHz频段GSM模式下的最大输出功率；④1800 MHz频段GPRS模式下的最大输出功率。

（2）要求参数实验室的范围：①大型手机设备制造厂家；②各类GSM移动电话机设备检测实验室；③及各类其他机构。

该项目共计11家实验室报名，出于保密的要求，我们用代码来定义每一家参与的实验室。在本次报告中，均会用代码来表示各家实验室的检测结果与能力评价，并将结果报告发送至各实验室。

3 统计分析与能力评价

在能力验证计划中，所有的统计分析是基于结果服从于正态分布的假设。正态分布是一个连续的，对称的“钟型”曲线，并且被定义为大约有68%的值处于平均值的一倍标准差内，95%的值约处于两倍标准差内，99%的值约处于三倍标准差内[3]。

稳健统计法抗干扰性强，统计量受异常值、极限值的影响较小，在统计分析试验数据时，不需要剔除离群值。所以本次项目将指定值设定为各实验室提供的试验结果的中位值（med），并且把标准四分位间距（NIQR）作为能力评价的标准差。

本次共有11家实验室参与能力验证活动，按照报名表中的检测要求，在规定时间内提交了检测结果报告单，该项目按照标准四分位距进行统计后指定值如表1所示。

表1 检测结果统计量汇总表

该项目根据3GPP TS 51.010-1中给出的最大输出功率的不确定度，即1.0 dB作为判定结果满意和离群的判定值。本次能力验证计划以D值来评价实验室的结果，即：D≤1.0 dB为满意结果；D＞1.0 dB为不满意结果（离群值）。

表2 参加实验室结果评价汇总表

表3 检测能力验证计划结果汇总表

4 技术分析和技术建议

从本次能力验证统计结果可以看出，大部分的实验室都测试出了满意的数据，只有少部分的实验室测试出了数据离群。结合本次能力验证检测方法的特点，对本次计划中不满意结果的影响因素进行了分析，可能存在的问题如下。

（1）一些实验室的仪器仪表等设备可能测量精度未达标，并且没有对这些检测设备进行定期的校准，导致检测工作中的测试结果出现了偏差。

（2）部分实验室可能在操作过程中，没有按照正确的链接方法搭接测试链路，导致出现了误差。

（3）实验室未保证被测设备状态及测试环境状态满足试验要求。

（4）该项目GPRS模式下的最大输出功率，需要在测试的时候，将手机的上行时隙配置到最大，如果没有按照该标准进行配置，也可能影响到测试的结果。

（5）GSM终端最大输出功率的测试方法，没有按照标准和作业指导书中要求的测试步骤进行操作，或没有满足相关检测仪器的配置要求，也会导致无法正确计算出最终的测试结果。

能力验证可以保证实验室的检测水平比较高，有利于实验室自我评定；同时能够检查出各实验室出现的问题，以便提出相应的补救建议与措施，这些措施可以完善各实验室的检测质量与管理流程，增加实验室的自信心，并加强了客户的信任，保证实验室可以持续出具可行的检测结果。

能力验证不仅可以监控、判断各家实验室的能力，还可以从外部为各实验室的内部质量管理体系持续提供切实可行的改进建议，是提高检测水平的一项重要手段。因此，笔者也建议各实验室在参加能力验证时，能够严格控制、管理能力验证的全流程，同时建议相关机构也能够认识能力验证的作用，积极参加实验室能力验证活动。■