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【摘要】  本文是对在线分析仪全部性能试验的汇总和归纳，用于分析仪研发工程师的研发技术培训。以重复性误差为例，公开了实验操作的技巧细节，有助于启迪分析仪研发工程师的创新思维。

【关键词】  在线分析仪  全性能试验  重复性误差  技术风险  计量准确度

1   全性能试验的题解

新产品研发完成之前，应该进行的全部试验，包括产品型式试验要求的全部试验和主任工程师根据自己的技术见解主动增加的试验。全性能试验是成熟工程师应有的表现，也是成熟产品研发过程中必须经历的为关键的阶段。

2   全性能试验项目的分类

2.1  分析仪出厂检验的项目

    （1）气路密封性

    （2）预热时间

    （3）稳定性：

      零点漂移（标志性的技术指标）

      量程漂移

    （4）线性误差

    （5）重复性误差（ZUI有实质性的技术指标）

    （6）输出波动（与输出噪声、小检测量等相当或相关）

    （7）反应速度：

      滞后时间

      上升时间（或响应时间）

      下降时间

    （8）安全性能：

      泄漏电流

      绝缘电阻

      绝缘强度

    （9）成套性

2.2  分析仪型式试验的项目（即新产品定型试验）

    （1）环境温度影响误差（困难的技术指标）

    （2）大气压影响误差

    （3）样气流量影响误差

    （4）振动试验（属可靠性）          

    （5）电磁兼容性试验： 

      静电放电抗扰度

      射频场感应的传导骚扰抗扰度

      电快速瞬变脉冲群抗扰度

    （6）干扰误差试验：

      水蒸气干扰

     典型干扰组分的干扰

    （7）储存试验（主要是温度和湿度）

2.3  必要的补充试验

    （1）拟扩展规格分析仪的灵敏度试验

    （2）分析仪（机箱内）的自热温升（℃），分析仪的自热功率

    （3）传感器（特别是电桥类）的电气参数（上桥电压、上桥电流、电桥的电源功率）

    （4）电源电压、频率的影响误差

    （5）分析仪极限温度试验

    （6）安装倾斜（±10°）的影响误差

    （7）空气流速的影响（<0.5m/s流速）

    （8）核心部件重复装拆的影响（考核互换性）

    （9）重复开机（条件基本相同），性能的重复程度

    （10）分析仪正常运行的流量范围

3    全性能试验的合理实施

“合理”是主任工程师富有实践经验和科学理性的表现。

    （1）不可以省略项目，但可以增加想得到的试验项目，所谓想得到，就是有创新思维和责任心。

    （2）合理安排试验程序，大量节省试验时间，缩短试验周期。

    （3）贯通相关联试验项目之间技术上的内在关系，了然于心：如预热时间、稳定性、温度误差、自热温升等关系密切。

    （4）每一试验项目只考核一个影响参数，其他诸参数都尽可能保持不变。

    （5）事前设计好记录格式，不遗漏试验的条件及试验数据，试验可重复、可追溯。

    （6）违反常规或令人惊异的试验结果及现象，更应准确、详尽记录，或许这是重要发现，一项技术创新的引爆点。

4   重复性误差的试验方法的创新改进

4.1  改进的出发点及目的

    （1）试验时间尽可能缩短，此项目争取少用70%以上时间；

    （2）试验结果尽可能准确，其他影响误差尽可能不出现；       

    （3）试验程序尽可能合理，必须在稳定性考核完成后进行。

4.2  改进后的试验方法（用秒表计时，数据的可比性大为增强）

    （1）零信号并不参与重复性误差的计算，缩短回零时间就不必顾虑，每次回零时间为3分钟；

    （2）量程信号要参与计算，每次读出量程气示值时间为6分钟（还可缩短）；

    （3）气路中不得使用干燥剂（干燥器），以防止不准或延时；

    （4）整个试验时间大约为1小时（常量规格可在半小时内完成，自然没有漂移和温度影响误差出现）。

4.3  改进后的计算方法

   （1）将6次试验数据计算重复性误差，相当麻烦费时（采用软件技术之前）,重复性是用相对标准偏差C_V表示，见公式：

    （2）改进后的简化计算公式（供参考）见公式

4.4  关于重复性误差（Cv）的评论

   （1）笔者研发的新产品磁力机械式氧分析器（1%O2量程）、磁压力式氧分析器（5%O2量程）、热导式氩分析器（15%Ar量程），重复性误差实测结果分别是0.04%、0.08%和0.023%。

   （2）笔者曾对80台引进产品红外线分析仪的重复性误差进行统计分析，80台重复性误差（均为生产工人操作）的平均值是0.096%，<0.1%的占70%比例，没有出现>0.3% 的。   如果是笔者自己用本文新方法亲自做试验，效果还会好得多。

    （3）因为重复性误差很容易做到<0.2%，指标定在<0.5%较为合理，有的企业标准生搬硬套，定在1%或2%，显然不宜。

5  全性能试验的其他（间接）目的

确定该分析仪性能和质量的真实水平。

    （1）将生产工艺，特别是核心工艺确定下来，用于今后的大批量生产。

    （2）全性能试验的科学试验结果有助于主任工程师确定后续技术攻关的内容，也有助于企业在打造成熟产品和无形资产时做出技术决策

     （3） “以使命为校”、“以老带新”，锻炼专业技术队伍。

     （4）探索节省标准气，缩短生产周期的生产工艺及管理。

6  全性能试验的核心

在线分析仪在研发设计中，就要堵住所有技术漏洞和有效防止所有的潜在技术风险。

在线分析仪作为计量仪器，采用它的根本目的是保障必要的计量准确度，保障在恶劣样气条件下工程应用的计量准确度。

7  全性能试验的根据

    （1）产品企业标准（或技术条件）

    （2）产品所属分析仪类别的行业标准和标准

    （3）专业厂在研发、生产、应用中的实践经验