雷电防护装置检测的实验室间比对在确保结果有效性中的应用

雷电防护装置检测的实验室间比对在确保结果有效性中的应用

伊莎贝尔·胡

（上海市避雷装置检测站有限公司，上海 200030）

摘要：本文研究了实验室间比对在雷电防护装置检测中对确保结果有效性的应用。首先评定比对参数的测量不确定度，然后采用CNAS-GL002：2018中值算法对比对结果进行分析来验证参比实验室检测能力的有效性，为雷电防护装置检测领域中的检测项目开展实验室间比对提供了参考。

关键词：雷电防护装置检测；实验室间比对；不确定度评定

引言

雷电防护装置又称防雷装置，根据GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》的解释是指用于减少闪击击于建（构）筑物上或建（构）筑物附近造成的物质性损害和人身伤亡，由外部防雷装置和内部防雷装置组成。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成；内部防雷装置由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成[1]。

随着我国国民经济的迅速发展，各种高层建筑物越来越多，雷电灾害也时有发生。为把雷电灾害减少到最低程度，我们必须增强防雷减灾意识，定期开展建筑物防雷检测工作，及时发现防雷装置中存在的雷击安全隐患，提出合理维护和整改方案，并督促实施整改，保证防雷装置能正常运行并使其性能发挥出安全可靠的防雷作用，避免或减少受到雷击灾害带来不必要的经济损失和人民生命财产安全。因此，防雷装置安全检测尤其值得我们重视。 但是，当前防雷工作却存在不少隐患因素，如防雷检测人员技术水平不同，防雷检测设备精度不同，不同实验室间的测试数据就会存在差异，容易造成损失生命财产的后果。因此就需要开展实验室间比对测试，以确保不同实验室测试数据的准确可靠。

实验室间比对是按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的物品进行测量或检测的组织、实施和评价。是检测实验室持续维持能力的一种外部监控手段。中国合格评定国家认可委员会（CNAS）在2018年发布的CNAS-CL01:2018《检测和校准实验室能力认可准则》中要求，实验室应参加除能力验证之外的实验室间比对，通过与其他获得CNAS认可或多边承认协议成员认可的实验室进行比对[2]。

为此，本单位组织策划了一场实验室间比对，有一家通过CNAS认可的防雷检测实验室参加。比对项目分别为：接地电阻、过渡电阻、土壤电阻率、压敏电压、泄漏电流。根据CNAS-GL002:2018《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》中按值评定。若，则判定参加者的结果为满意，否则判定为不满意[3]。

1.雷电防护装置检测实验室间比对方案

1.1参与比对单位编号

为了更加直观，方便的进行数据统计，把参与本次实验室间比对的上海市避雷装置检测站有限公司、某防雷检测实验室，分别命名为A、B。

1.2比对执行技术标准

（1）GB/T21431-2015《建筑物防雷装置检测技术规范》

（2）GB/T 32937-2016《爆炸和火灾危险场所防雷装置检测技术规范》

1.3试验方法

两家实验室采用相同的方法、不同的仪器、在相同的环境条件下，在某单位内对本次实验室间比对的参数进行5次重复测试，见表1：

表1本次实验室间比对参数

两家实验室测试数据详见表2与表3，n=检测次数:

表2：A实验室测试数据（n=5）

表3：B实验室测试数据（n=5）

2.比对试验结果判定过程

2.1测量不确定度的评定

测量不确定度的评定方法应依据JJF 1059进行。该规范现分两部分：JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》，又称为GUM评定方法或GUM法[4]：JJF 1059.2-2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定》或称MCM。本文用GUM评定方法，以压敏电压为范例讨论不确定度的评定。通常，用GUM法进行不确定度评定的流程如图1所示:

图1GUM法评定不确定的流程图

2.2以压敏电压为范例讨论不确定度的评定

2.2.1评定模型

根据测量过程，建立数学模型：

本次检测项目的被测量是

电源SPD的压敏电压，其结果取决于SPD综合测试仪的测得值。该测量结果不确定度的评定模型为：

U1mA=UX，式中：

U1mA—压敏电压值，UX—压敏电压的测得值

2.2.2主要的不确定度分量来源

（1）在压敏电压测量过程中重复性引入的标准不确定度分量

（2）SPD综合测试仪的分辨力引入的标准不确定度分量

（3）SPD综合测试仪测量不准引入的标准不确定度分量

2.2.3标准不确定度分量的评定

（1）测量过程中重复性引入的标准不确定度分量

采用A类方法进行评定，将表1中压敏电压的数据使用贝塞尔公式带入，获得单次测量标准偏差

以单次测量作为测量结果，由重复测试引起的标准不确定度为:

=0.92570.414（V）  (n=5)

（2）SPD综合测试仪压敏电压的分辨力引入的标准不确定度

SPD综合测试仪的压敏电压的分辨力为0.1V,分辨力导致的不确定度为均匀分布，取包含因子k=,由此得出的标准不确定度

=0.12=0.029（V）

（3）SPD综合测试仪测量不准引入的标准不确定度分量

SPD综合测试仪压敏电压测量不准，主要由压敏电压的示值误差带来的。采用B类方法进行评定。根据仪器校准证书提供的扩展不确定度： Urel=0.6%(k=2)

=0.6%684.682=2.054（V）

2.2.4 合成标准不确定度评定

各个标准不确定度之间不相关，相互独立，所以压敏电阻直流参数仪的合成标准不确定度评定：灵敏系数根据求导得出：c=1

2.2.5扩展不确定度的确定

取包含因子k=2，扩展不确定度的表达式为：

U=k×   (k=2)

U=2×2.2531=4.5062≈4.5（V）

2.2.6 测量不确定度报告

本次测量不确定度报告结果为=(684.74.5) （k=2）

将本次所有参数的测试数据带入上述公式整理后得到表4数据

表4：两家实验室测得值以及扩展不确定度

3.比对结果分析

根据CNAS-GL002:2018《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》本次实验室间的比对采用值法进行统计分析。由于本次参加实验室间比对的两家实验室并不是能力验证提供者，也不是国家级实验室，无法提供比较权威的比对参量的参考值。在各参加实验室报告的不确定度处以统一水平的前提下，采用各个参加实验室测量值的算术平均值作为参考值，即：

式中：

yref为参数的参考值，取各实验室测量结果的算术平均值，按如下公式计算；

ylabi为各个实验室的测得值，取每个参数结果的平均值或中位值；n为参加实验室间比对的实验室数目

Uref为参考值的扩展不确定度，按如下公式计算：

式中：

为各个实验室测得值相应的扩展不确定度；n为参加实验室间比对的实验室数目

在参考值的计算过程中，根据GB/T 6379.2-2004《测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法》需按格拉布斯检验法对接地电阻、导通电阻、压敏电压、泄漏电流的测得值分别进行离群值检验[5]。公式如下：

；

和为样本均值和样本标准偏差，显著水平为α=1-p=0.05。经检验均不是离群值。根据公式求yref与Uref，得出表5：

表5各参数的参考值与扩展不确定度

根据公式，得出两家实验室的值，见表6：

表6两家实验室的值

根据值的公式计算得出，各参数的数值都小于1，如表5所示，表明申请参比的实验室结果满意。若发生值>0.7和值>1的情况应分别采取适当的预防措施和纠正措施。

结束语

虽然雷电防护装置需在非固定场所开展检测，无法制备能力验证样品，对于保证结果有效性与一致性的质控手段相对单一。但是本文通过进行外部的实验室间比对试验，保证了实验室能力的可靠性和准确性。同时对于无法提供参考值的实验室提供了利用各参加实验室的测量值的算术平均值作为参考值进行比对试验，为其他防雷领域中申请参比的实验室进行实验室间比对试验提供了参考思路。

[1] GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》[S]. 中国计划出版社,2010

[2] CNAS-CL01:2018《检测和校准实验室能力认可准则》[S].中国标准出版社,2018

[3] CNAS-GL002:2018《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》[S].中国标准出版社,2018

[4] JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[S].中国计量出版社,2012

[5]GB/T 6379.2-2004《测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法》[S]. 中国标准出版社,2004

作者简介：伊莎贝尔·胡（1990.12），女，汉族，江苏无锡人，本科，助理工程师，从事质量体系管理工作。