基于PA值法的擠奶機(jī)脈動性能檢測實(shí)驗(yàn)室間比對結(jié)果分析

王明磊，肖建國，劉輝，陳立丹，王京宇

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機(jī)械化總站，北京 100122；2.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化協(xié)會，北京 100122）

擠奶環(huán)節(jié)是奶牛養(yǎng)殖的核心環(huán)節(jié)，擠奶機(jī)作為擠奶環(huán)節(jié)的核心設(shè)備，其作業(yè)工況的優(yōu)劣既與奶牛的健康養(yǎng)殖息息相關(guān)，也與牛奶品質(zhì)的安全相關(guān)密切。隨著我國奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、信息化程度的不斷提升，確保擠奶機(jī)實(shí)現(xiàn)安全、高效、高質(zhì)的作業(yè)意義重大。脈動性能作為擠奶機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)，其工作狀況的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性是評價擠奶機(jī)運(yùn)行質(zhì)量是否符合要求的重要依據(jù)，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)通過專用的設(shè)備儀器對擠奶機(jī)脈動性能進(jìn)行檢測，是目前客觀評價擠奶機(jī)工作狀態(tài)是否達(dá)標(biāo)的有效手段。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室體系管理的要求，對檢測結(jié)果會產(chǎn)生影響的儀器設(shè)備均應(yīng)進(jìn)行量值溯源，但目前國內(nèi)計量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)對擠奶機(jī)專用測試設(shè)備的檢定、校準(zhǔn)業(yè)務(wù)工作開展較少。根據(jù)中國合格評定國家認(rèn)可委員會發(fā)布的《測量結(jié)果的溯源性要求》CNAS-CL06中“4.4當(dāng)測量結(jié)果無法溯源至國際單位制（SI）單位或與SI單位不相關(guān)時，測量結(jié)果應(yīng)溯源至RM、公認(rèn)的或約定的測量方法/標(biāo)準(zhǔn)，或通過實(shí)驗(yàn)室間比對等途徑，證明其測量結(jié)果與同類實(shí)驗(yàn)室的一致性”的相關(guān)規(guī)定[1]，實(shí)驗(yàn)室比對可以作為量值溯源的依據(jù)。這就需要我們通過對擠奶機(jī)脈動性能參數(shù)開展實(shí)驗(yàn)室間比對，一方面可以對擠奶機(jī)檢測設(shè)備測量的精度、準(zhǔn)確度進(jìn)行監(jiān)控，獲得滿意結(jié)果來提供溯源的證據(jù)，確保實(shí)驗(yàn)室檢測設(shè)備的有效性及檢測數(shù)據(jù)的可靠性，另一方面也可以統(tǒng)一對試驗(yàn)方法的理解及尺度把握，確保檢測方法的合理性，提升鑒定檢測工作的規(guī)范化水平，為擠奶機(jī)農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策實(shí)施提供高效的技術(shù)支撐，推動我國奶業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 當(dāng)前我國擠奶機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)與推廣鑒定基本情況

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部近幾年也先后發(fā)布了《擠奶機(jī)》（DG/T 050-2019）、《自動擠奶設(shè)備》（DG/T 216-2019）、《擠奶作業(yè)監(jiān)控設(shè)備》（DG/T 218-2019）三項(xiàng)與擠奶機(jī)設(shè)備相關(guān)的推廣鑒定大綱，規(guī)定了開展擠奶機(jī)推廣鑒定的技術(shù)要求。在2021年發(fā)布的《2021—2023年全國通用類農(nóng)業(yè)機(jī)械中央財政資金最高補(bǔ)貼額一覽表》中，擠奶機(jī)按照杯組數(shù)、脫杯方式和產(chǎn)品型式等共劃分為7個檔次進(jìn)行分檔補(bǔ)貼，補(bǔ)貼額從1 200～120 000元，并且首次將自動擠奶設(shè)備列入補(bǔ)貼品目中，對于自動擠奶設(shè)備，分檔參數(shù)要求套杯時間≤120s，補(bǔ)貼最高額度為120 000元。

目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站、內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督管理站、廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站等10家單位具備擠奶機(jī)推廣鑒定檢測能力，有12家企業(yè)34個型號的擠奶機(jī)產(chǎn)品已獲得農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定證書且證書在有效期內(nèi)，產(chǎn)品型式主要包括并列式擠奶機(jī)、魚骨式擠奶機(jī)、轉(zhuǎn)盤式擠奶機(jī)等。

2 擠奶機(jī)脈動性能檢測的主要參數(shù)與檢測設(shè)備

擠奶機(jī)脈動性能檢測的主要參數(shù)包括脈動頻率、脈動比率、脈動相位。其中脈動頻率是指每分鐘脈動循環(huán)的次數(shù)。脈動比率是指真空增加時相（a時相）、最大真空時相（b時相）之和與真空增加時相（a時相）、最大真空時相（b時相）、真空下降時相（c時相）、最小真空時相（d時相）之和之比。脈動相位由真空增加時相（a時相）、最大真空時相（b時相）、真空下降時相（c時相）、最小真空時相（d時相）4部分組成[2]。

為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的脈動信號源，本次實(shí)驗(yàn)室比對所需的脈動頻率、脈動比率、脈動相位的指定值由IMC-100型脈動發(fā)生儀統(tǒng)一提供（圖1）。該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)不同脈動頻率、脈動比率組合狀態(tài)下的脈動信號的產(chǎn)生，并且該設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，可靠性好，能夠保證比對時脈動信號的穩(wěn)定。

圖1 IMC-100型脈動發(fā)生儀

本次參加實(shí)驗(yàn)室間比對的各檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)統(tǒng)一采用VaDia擠奶系統(tǒng)綜合測試儀（圖2）。VaDia擠奶系統(tǒng)綜合測試儀是由BioControl公司生產(chǎn)的一種擠奶機(jī)專用檢測設(shè)備，可以對擠奶機(jī)工作時的脈動頻率、脈動比率、脈動相位參數(shù)進(jìn)行測定。

圖2 VaDia擠奶系統(tǒng)綜合測試儀

3 實(shí)驗(yàn)室間比對基本情況

實(shí)驗(yàn)室間比對是按照預(yù)先規(guī)定的條件，由兩個或多個實(shí)驗(yàn)室對相同或類似的物品進(jìn)行測量或檢測的組織、實(shí)施和評價。實(shí)驗(yàn)室間比對作為一種有效的外部質(zhì)量控制手段，可以評定實(shí)驗(yàn)室從事檢測或測量的能力和水平，并監(jiān)視其持續(xù)能力。

本次比對共有三家實(shí)驗(yàn)室參與，分別編號為A、B、C，每個實(shí)驗(yàn)室提供兩臺VaDia真空測試儀進(jìn)行測試，分別編號為A1、A2、B1、B2、C1、C2，測試環(huán)境為室內(nèi)，環(huán)境溫度23.4～23.5℃，相對濕度54.1%～54.5%，大氣壓為101.24kPa，工作真空度為40.5kPa。

山塘水庫魚鱉混養(yǎng)采用的是綠色生態(tài)養(yǎng)殖模式，一般情況下病害發(fā)生較少，但偶爾會有些常見病害發(fā)生。草魚病害主要是“三大病”和斜管蟲病。魚病診治需要請有專業(yè)水平的漁醫(yī)生來處理，這里就不作詳細(xì)介紹。山塘水庫中華鱉病害少見，適當(dāng)預(yù)防一下即可。

由IMC-100型脈動發(fā)生儀提供三種不同參數(shù)情況下脈動參數(shù)，脈動頻率分別為40次/min、60次/min、122次/min，脈動比率分別為40%、50%、70%，脈動相位分別為：1 500ms、1 000ms、491.8ms。

3.1 脈動參數(shù)檢測結(jié)果

在不同的脈動運(yùn)行狀態(tài)下，各實(shí)驗(yàn)室分別用VaDia擠奶系統(tǒng)綜合測試儀對脈動參數(shù)進(jìn)行測試，檢測結(jié)果見表1～3。

表1 脈動頻率檢測值 單位：次/min

表2 脈動比率檢測值 單位：%

表3 脈動相位檢測值 單位：ms

3.2 檢測結(jié)果比對判定分析

3.2.1 實(shí)驗(yàn)室比對結(jié)果的評定方法

依據(jù)《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》附錄C《測量審核結(jié)果的評定》C2.2.3-按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定評定中的規(guī)定：“如果相應(yīng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測試結(jié)果允許差，可按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評定參加者結(jié)果[3]。按下式計算PA值：

式中：XLAB為參加者結(jié)果；

XREF為被測物品的參考值（指定值）；

δE為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的允許差。

若︱PA︱≤1，則參加者的結(jié)果為滿意；︱PA︱＞1，則參加者的結(jié)果為不滿意。

3.2.2 指定值的確定

參加實(shí)驗(yàn)室比對的全部儀器的脈動頻率、脈動比率、脈動相位分別取中位值作為相應(yīng)的指定值。中位值是一組數(shù)據(jù)（x1、x2、…xi、…xp）按遞增順序排列后中間位置上的代表值，不受數(shù)據(jù)極端值的影響。中位值（med）選取按照以下公式進(jìn)行，本次比對所選中位值見表4。

表4 中位值（med）選取結(jié)果

med(x)=X(p+1)/2，P為奇數(shù)。

med(x)={Xp/2+Xp/2+1}/2，P為偶數(shù)。

3.2.3 允許差（δE）的確定

根據(jù)《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》附錄C中要求，提及的“允許差”（δE）在單位上應(yīng)與XLAB、XREF相統(tǒng)一。

按照《擠奶設(shè)備 試驗(yàn)方法》（GB/T 8187-2011）中規(guī)定：“用于測量脈動器性能的儀器（包括連接管），測量脈動頻率的精度應(yīng)達(dá)到±1次/min，測量脈動相位和脈動比率精度應(yīng)達(dá)到百分之一”。因此脈動頻率精度應(yīng)達(dá)到±1次/min，則脈動頻率δE=±1次/min。脈動比率精度應(yīng)達(dá)到1%，則脈動比率δE=1%。測量脈動相位取a時相、b時相、c時相、d時相之和進(jìn)行比對，脈動相位精度應(yīng)達(dá)到1%，則脈動相位δE=1%·XREF。本次實(shí)驗(yàn)室間比對所選取允許差見表5。

表5 允許差（δE）選取結(jié)果

3.2.4 實(shí)驗(yàn)室比對判定結(jié)果

表6 PA值的確定

4 結(jié)論與建議

4.1 本次三家實(shí)驗(yàn)室在脈動頻率、脈動比率和脈動相位上的檢測結(jié)果的︱PA︱≤1，實(shí)驗(yàn)室比對結(jié)果為滿意。也說明這六臺VaDia擠奶系統(tǒng)綜合測試儀工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，測量精度滿足檢測的要求，符合實(shí)驗(yàn)室管理的相關(guān)要求，可繼續(xù)使用該設(shè)備開展擠奶機(jī)的推廣鑒定檢測工作。

4.2 參加比對的六臺VaDia擠奶系統(tǒng)綜合測試儀的軟件系統(tǒng)版本不統(tǒng)一，建議各實(shí)驗(yàn)室將該軟件升級至最新版本，加快信息化、自動化、云存儲等功能的運(yùn)用。

4.3 隨著實(shí)驗(yàn)室人員流動程度的不斷加大，建議可適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)室比對的次數(shù)，至少保持一年一次，及時對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時也規(guī)范實(shí)驗(yàn)室操作人員的操作流程和檢測方法。