工作场所工频电磁场测量仪器实验室间比对分析

赖小平

（广西工程技术研究院有限公司，广西 南宁 530201）

0 引言

工频电磁场广泛存在于人们的工作、生活中，许多工业、工作场所都会受到工频磁场的影响[1]。目前，我国职业健康工作中的工频电磁场检测技术还不够成熟，各种标准对其指标的要求也很高，而且不统一。但随着检测技术的提高，实验室间比对分析逐渐在现场采样和检测方面展开应用，对于提高实验室能力发挥了重要的作用[2]，通过对工频电磁场的实验室比对，了解其在使用中出现的问题，初步建立其实验室间的比较法，对于做好工频电磁场的检测工作具有一定的指导作用[3]。本文利用高压线路作为基准电源，对工频电磁场进行了比较，并分析了其存在的问题和影响因素，为进一步改进实验室内工频电磁测试仪器的比对技术打下了良好的基础。

1 实验对象和方法

1.1 研究对象

本文以广西40 个职业健康技术服务单位（简称参比机构）自行组织的40 套工频场测量仪器（简称参比仪器）作为参照。参评单位40 家，地市级单位10 家，区县级单位6 家，第三方公司24 家。

1.2 研究方法

1.2.1 标准源稳定性检验

为了减少户外环境对实验的影响，确保实验的方便，本文提出了一个标准电源，即一个单位的室内变压器，其工作状态良好，能够稳定地产生工频电场。在距离变压器1.0m 的地方，组织机构根据《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》（CNAS—GL03：2006）的相关要求，对标准源进行稳定性测试，实验过程中每5mim 进行一次测试，每10 次记录为一组，进行比对分析[4]。

1.2.2 校准证书收集及检查

采集参考单位的基准设备的最新一次校验证明，确认其在校准期之内，并且校验结果在允许的范围之内。

1.2.3 定点测量比对

各参照单位的职业健康技术服务人员按距离标准源1.5m（A）、2.0m（B）为测点，按顺序进行测量，并对原始数据进行记录。比对完毕，现场进行比对。根据《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》（CNAS—GL03：2006），利用z 比得分法，对实验室间z 得分进行了计算。zB、zW分别按式（1）～式（4）进行计算。

式中：xA——A 点的测量值；xB——B 点的测量值；MS——S 的中位数；MD——D 的中位数；IQRS——D 的四分位间距；IQRD——S 的四分位间距；标准化IQR=0.7413IQR。

1.3 比对结果

根据《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》（CNAS—GL03：2006）。利用四分位稳定统计技术的z比率分数，对各基准设备的工作频场和磁场进行了现场测量，其中z 比分数包括zB和zW。将z 比值分成3 个等级：|z|≤2.00 为满意结果；2.00＜|z|＜3.00 是问题的结果；|z|≥3.00 是非同寻常的。本次工频电场试验装置的实验室比对，只依据现场实测的z 比分数，若出现2 个问题或超过1 个离群值，则不符合要求[5]。

1.4 统计学分析

数据处理采用SPSS 23.0 软件进行统计分析。测量数据用x±s 表示，采用正态分布；3 组之间使用单因子变异数进行比较；检查水平值α 为0.05。

2 结果

2.1 仪器基本情况

此次40 个参考设备中，包括7 个类别，涵盖了当前职业健康技术服务单位使用的设备。各参考仪器的型号、数量和参数如表1 所示，图1、图2 为设备样式。

表1 40 台工频电场测量仪器基本情况

图1 德国NARDA 公司NBM550 宽带场强计

图2 美国Holaday 公司HI.3604 工频电磁场测试仪

2.2 稳定性检验结果

在此标准源前端1.0m 处，各组织单元测量了3 个不同时期的电场强度，其平均电场强度为（209.52±0.38）V/m、（209.96±0.51）V/m、（209.74±0.60）V/m，3 个时段的电场强度测定值无显著性（F=1.898，P=0.169）。标准源前1.0m 处的稳定性检验结果如表2 所示。

表2 标准源前1.0m 处的稳定性检验结果 单位：V/m

2.3 校准证书检查结果

40 个参照单位中，1 个没有为参照物提供标定证明；39 个参照物的标定证明中，2 个标定不合格，1 个标定值超过允许值。点测的比较结果：定点测量比较中，40 个基准光源1.5m 的基准源的实测值在9.10 ～725.11V/m，而在2.0m 的基准源范围内，基准源为2.00 ～334.00V/m，zB值 为-1.16 ～13.41，zW值 为-1.29 ～25.26。参比设备|zB|或|zW|＞3.00，参比设备|zB|＞3.00，为离群值；有4 个参考设备|zB|或|zW|＞2.00，是有问题的结果；其他33 个参考装置的精度都在2.00 以下，为满意结果。比较结果：40 个参比仪器中，3 个参比仪器有1 个或更多的离群值，被认定为不合格；另外37 个参考装置被评定为合格。

3 结果讨论

工频电场分布于各行各业、工作场所，很多科研人员都会对其进行工频电场的识别与检测，而工频电场是国家安全监管总局对职业卫生技术服务机构甲级和乙级资质认可条件中的重点检测的项目，是职业卫生技术服务机构重要的检测项目之一，开展工频电场测量仪器的实验室间比对是检验职业卫生技术服务机构工频电场测量能力的有效方式。目前，实验室间比对在国外已用于各种领域的实验室间检验能力，而我国目前普遍采用的是盲样法，对工频电场实验室间比对分析的相关研究较少，赵福祥等[5]曾以高压线路的地面投影为测点，与江苏省各城市环境监测站的工频测量仪进行比较，发现有几项比较没有达到预期的效果。鉴于高压电线下面的工作会受到气候的影响，很容易引起人们的误会，而且为了方便，本文选择了一家单位的一台变压器作为标准源，通过标准源的稳定性测试，其稳定性符《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》（CNAS—GL03：2006）的规定。

通过比较，发现40 个单位所使用的仪器种类有7种，基本上涵盖了当前我国职业卫生技术服务机构所使用的各种型号，其中有国内外的、三轴和单轴的、配置有连接线和没有配置连接线的。《电力行业劳动环境监测技术规范 第7 部分：工频电场、磁场监测》（DL/T799.7—2010）提出了不采用单轴测试仪的建议，而在早期的对比中，由于手持式单轴装置无法避免相邻效应，导致电场强度的测定值有较大的偏差。此次比对的时候，由于主办方准备了非金属的干燥支架，所以检验人员在进行测试时，大都将其固定在支架上，然后在一定的距离上进行读数。从测试结果来看，大多数仪器的测试结果并无明显偏差，表明在不用手操作的情况下，已有的测试结果也是可以比较的。但是，在实际的工作中，测试人员不会在没有安装接线的情况下进行脚架支承，而且单轴装置需要转动探针来寻找最大值的方向，所以目前职业卫生技术部门所配备的工作频率电场测量仪器还不能满足要求。由于国内的仪器都是20世纪80 年代研制的，其性能指标和操作舒适度都有待改进，而且无法测量工频磁场，而国外的设备价格又比较高。因此，如何研制出一种既能测量磁场又能测量磁场、操作简便、性价比高的仪器，值得深入研究。

计量设备的年度计量校准和检测结果符合标准是计量认证实验室对计量器具的基本要求。该研究发现，1 个参比仪没有送到检验，2 个参比仪器的校准证书到期，1 个参比仪器的标定值超过允许值，表明有些参比单位没有按照实验室认可的标准和要求进行检验和检验，没有对质量进行有效的控制，导致测量的精度无法得到保证。此次比对的13 个设备校验证明在高强度场强时，检验结果超过了容许值，而此次比对的场源磁场强偏小，故在现场比对z 比分数满意，但在实际使用中如测量高强度场强仍可能出现测量结果不准确的情况。这一研究发现，3 个参考仪器此次不符合要求，其主要原因是没有及时送检仪器，无法确保测量结果的准确度，也有可能是由于现场操作，例如，手持测量仪器，测量数据不稳定，即读数等。职业健康技术人员应加强对设备的日常维护和维修，定期送检，并对检验结果进行核实；为了确保测试的精度和稳定性，必须对现场测试中的各种影响因素进行全面的分析。

4 结语

总之，通过对广西部分专业技术服务企业工频电场检测装置的实验室对比，得出结论：此方法比较容易实现，标准源相对稳定，便于现场比对，为今后开展工频电场实验室间比对提供了重要的参考。由于工频电场的测量存在很多问题，如探头与探头的距离、探头的位置等，所以能够对工作频率电场的测量操作进行对比，从而发现技术人员熟悉、操作能力等问题。总体上，本文采用高压线路作为标准源，在实验室内对工频电磁测量设备进行了比较，了解了一些单位工作频率电磁测量设备的工作特性，并对其进行比较分析，为以后能够更好地在实验室之间进行工作场所工频电磁场比对工作具有一定的借鉴意义。