林宏,蘇輝,劉煜,黃蕊慰,黃淑華
(1.廣東省惠州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所,廣東 惠州 516000;2.國(guó)家鞋材及鞋產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(廣東),廣東 惠州 516321)
定位鞋是指能提供LBS 位置信息的可穿戴式設(shè)備,大多采用LBS基站、GPS、北斗衛(wèi)星或SWB 無(wú)線(xiàn)多通道高精度定位技術(shù),利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù),通過(guò)將定位芯片內(nèi)置于鞋子某個(gè)部位,提供探測(cè)范圍、定位精度、抗干擾性、通道效應(yīng)等,將信息同步于手機(jī)APP 端,實(shí)現(xiàn)對(duì)穿戴者的信息化、智能化的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。定位鞋擁有隱蔽性相對(duì)較好、丟失和遺忘率較低等優(yōu)勢(shì),逐漸得到了消費(fèi)者的青睞和認(rèn)可。然而,市場(chǎng)上的定位鞋質(zhì)量可謂參差不齊,時(shí)常出現(xiàn)斷底、開(kāi)膠、定位失靈、損壞等質(zhì)量問(wèn)題,而且,國(guó)內(nèi)外沒(méi)有相關(guān)的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),因此,給我國(guó)消費(fèi)者的選購(gòu)帶來(lái)一定的困惑。為了滿(mǎn)足人們對(duì)定位鞋的需求,提高定位鞋的檔次,擴(kuò)大定位鞋在國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)份額,不僅需要定位鞋制造企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提升產(chǎn)品質(zhì)量,更需要相關(guān)市場(chǎng)監(jiān)管部門(mén)客觀評(píng)價(jià)定位鞋的各種性能指標(biāo),加強(qiáng)對(duì)定位鞋的質(zhì)量監(jiān)管。筆者根據(jù)多年從事質(zhì)量檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),探尋影響定位芯片和鞋的關(guān)鍵質(zhì)量項(xiàng)目,參考國(guó)內(nèi)外的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求并對(duì)其進(jìn)行了研究、整合,提出定位鞋質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法,用于判定定位鞋是否達(dá)到消費(fèi)者預(yù)期功能的要求。
定位鞋是由定位芯片和鞋組成的,按鞋的款式分可以分為:定位休閑鞋、定位旅游鞋、定位皮鞋等。定位芯片一般鑲嵌在鞋舌、后幫或者鞋底(見(jiàn)圖1)。
圖1 三種定位芯片的鑲嵌位置
目前定位鞋所涉及的鞋產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有QB/T 2955-2017 休閑鞋[1]、GB/T 15107-2013 旅游鞋[2]、QB/T 4331-2012 兒童旅游鞋[3]等等。
目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有定位芯片相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)檢索,國(guó)內(nèi)現(xiàn)行有效的定位芯片相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有:GB/T 37344-2019 可穿戴產(chǎn)品應(yīng)用服務(wù)框架[4]、GB/T37037-2018可穿戴產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范[5]、GB/T 35766-2017 地圖導(dǎo)航定位產(chǎn)品通用規(guī)范[6]、DB44/T 1557-2015 移動(dòng)智能終端軟件安全性測(cè)試規(guī)范[7]、DB44/T578-2009 衛(wèi)星定位汽車(chē)行駛記錄儀通用技術(shù)規(guī)范[8]、GB/T 19392-2003 汽車(chē)GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)通用規(guī)范[9]、GB/T 19056-2012 汽車(chē)行駛記錄儀[10]等。
通過(guò)對(duì)定位鞋質(zhì)量進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),并對(duì)定位芯片相關(guān)的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究、整合,筆者認(rèn)為定位鞋的質(zhì)量需從鞋產(chǎn)品的質(zhì)量及定位芯片的質(zhì)量入手考慮,鞋產(chǎn)品的質(zhì)量我們有現(xiàn)行有效的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià),而定位芯片我們可以參考、整合現(xiàn)有的定位芯片質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,建議從定位芯片的接收靈敏度、定位精度、在鞋內(nèi)氣候環(huán)境及機(jī)械環(huán)境的適應(yīng)性、靜電放電抗擾度、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、表面抗腐蝕等方面考慮。
應(yīng)符合對(duì)應(yīng)鞋產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求。如定位旅游鞋應(yīng)符合GB 30585[11]、QB/T 4331[3]、GB/T 15107[2]的要求,定位休閑鞋應(yīng)符合GB 30585[11]、QB/T 2955[1]的要求,定位皮鞋應(yīng)符合GB 30585[11]、QB/T 1002[12]、QB/T 2880[13]的要求等。
通過(guò)參考、研究及整合現(xiàn)有的定位芯片質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,建議從定位芯片的接收靈敏度、定位精度、在鞋內(nèi)氣候環(huán)境及機(jī)械環(huán)境的適應(yīng)性、靜電放電抗擾度、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、表面抗腐蝕對(duì)定位芯片的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),具體如下:
3.2.1 接收靈敏度[8]
接收靈敏度就是接收機(jī)能夠正確地把有用信號(hào)拿出來(lái)的最小信號(hào)接收功率。無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)慕邮侦`敏度類(lèi)似于人們溝通交談時(shí)的聽(tīng)力,提高信號(hào)的接收靈敏度可使無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品具有更強(qiáng)地捕獲弱信號(hào)的能力。這樣,隨著傳輸距離的增加,接收信號(hào)變?nèi)酰哽`敏度的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品仍可以接收數(shù)據(jù),維持穩(wěn)定連接,大幅提高傳輸距離。普通產(chǎn)品的接收靈敏度一般為-85 dBm,而專(zhuān)業(yè)的接收機(jī)的接收靈敏度可以達(dá)到-120 dBm,每增加3dB,接收靈敏度提高一倍。因此,為了使定位鞋能發(fā)揮應(yīng)有的作用,其接收靈敏度必須達(dá)到-120 dBm[14]。
(1)主要儀器
模擬衛(wèi)星信號(hào)測(cè)試所用設(shè)備:多體制衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)源NSS8030(模擬北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、Glonass 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、Galileo 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)下行導(dǎo)航信號(hào)的設(shè)備。包括信號(hào)源控制軟件和信號(hào)生成單元兩部分)、錐形小暗室。
真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)測(cè)試所用設(shè)備:衛(wèi)星高精度定位檢測(cè)軟件、北斗RTK接收機(jī)。
(2)試驗(yàn)方法
在定位芯片所屬衛(wèi)星接收模塊中接入標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星信號(hào),從-100 dBm 開(kāi)始逐步減小輸入信號(hào),直到不能輸出定位信息為止。此時(shí)信號(hào)的大小即為接收機(jī)的靈敏度。
(3)性能要求
定位芯片的接收靈敏度優(yōu)于-120 dBm。
3.2.2 定位精度[8]
定位精度是指空間實(shí)體位置信息(通常為坐標(biāo))與其真實(shí)位置之間的接近程度。位置信息越接近真實(shí)位置說(shuō)明精度越高。一般情況下,定位鞋產(chǎn)品會(huì)在鞋盒或者其他顯著位置標(biāo)識(shí)定位精度,如定位精度15 米等。
(1)主要儀器
模擬衛(wèi)星信號(hào)測(cè)試所用設(shè)備:多體制衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)源NSS8030(模擬北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、Glonass 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、Galileo 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)下行導(dǎo)航信號(hào)的設(shè)備。包括信號(hào)源控制軟件和信號(hào)生成單元兩部分)、錐形小暗室。
真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)測(cè)試所用設(shè)備:衛(wèi)星高精度定位檢測(cè)軟件、北斗RTK接收機(jī)。
(2)試驗(yàn)方法
連續(xù)測(cè)試超過(guò)1000 組數(shù)據(jù),定位芯片所確定的穿戴者位置至少95%與實(shí)際位置的偏差不大于標(biāo)稱(chēng)定位精度的米數(shù)。
(3)性能要求
定位芯片所確定的穿戴者位置與實(shí)際位置的偏差不小于產(chǎn)品標(biāo)稱(chēng)的定位精度。
由于定位芯片鑲嵌在鞋底、鞋舌或鞋后幫上,其工作環(huán)境較其他可穿戴設(shè)備惡劣,因此,需要我們模擬其可能的工作環(huán)境,試驗(yàn)后,確認(rèn)其電氣是否會(huì)出現(xiàn)故障和機(jī)殼、插接器等是否會(huì)發(fā)生變形以及記錄反饋功能是否還能正常工作。氣候環(huán)境試驗(yàn)包括:高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、高低溫沖擊試驗(yàn)、恒定濕熱試驗(yàn)。
3.3.1 高溫試驗(yàn)[8]
高溫試驗(yàn)是把試樣暴露在高溫且空氣干燥的環(huán)境中進(jìn)行的試驗(yàn),其目的是確定定位芯片在高溫條件下儲(chǔ)存和工作的適應(yīng)性。
(1)主要儀器
恒溫恒濕箱SH-01F。
(2)試驗(yàn)方法
先對(duì)定位芯片進(jìn)行預(yù)處理:定位芯片按正常工作方式接入信號(hào),接入1.25 倍的標(biāo)稱(chēng)電源電壓正常工作。將連接完畢的定位芯片放入高溫試驗(yàn)箱,在(+70±2)℃的溫度下連續(xù)放置72 h,其間定位芯片1 h 接通電源,1 小時(shí)斷開(kāi)電源,連續(xù)通、斷電循環(huán)直至試驗(yàn)結(jié)束。
(3)性能要求
試驗(yàn)結(jié)束后,定位芯片無(wú)任何電氣故障,機(jī)殼、插接器等不應(yīng)有嚴(yán)重變形;其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等應(yīng)保持正常;試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失或改變。
3.3.2 低溫試驗(yàn)[8]
低溫試驗(yàn)是把試樣暴露在低溫且空氣干燥的環(huán)境中進(jìn)行的試驗(yàn),其目的是確定定位芯片在低溫條件下儲(chǔ)存和工作的適應(yīng)性。
(1)主要儀器
低溫試驗(yàn)箱WD270B。
(2)試驗(yàn)方法
先對(duì)定位芯片進(jìn)行預(yù)處理:定位芯片按正常工作方式接入0.85 倍的標(biāo)稱(chēng)電源電壓正常工作。將連接完畢的定位芯片放入低溫試驗(yàn)箱,在(-20±2)℃的溫度下連續(xù)放置72 h,其間定位芯片1 h 接通電源,1 h 斷開(kāi)電源,連續(xù)通、斷電循環(huán)直至試驗(yàn)結(jié)束。
(3)性能要求
試驗(yàn)結(jié)束后,定位芯片無(wú)任何電氣故障,機(jī)殼、插接器等不應(yīng)有嚴(yán)重變形;其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等應(yīng)保持正常;試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失或改變。
3.3.3 高低溫沖擊試驗(yàn)[8]
高低溫沖擊試驗(yàn)是把試樣暴露在一個(gè)溫度急速變化的環(huán)境中進(jìn)行的試驗(yàn),利用物體中所含物質(zhì)在不同溫度情況下因熱脹冷縮所產(chǎn)生的應(yīng)力來(lái)確定定位芯片在高低溫沖擊條件下儲(chǔ)存和工作的適應(yīng)性。
(1)主要儀器
步入式高低溫濕熱試驗(yàn)室SEWTH-Z-080US。
(2)試驗(yàn)方法
首先,在2.5 h 內(nèi)將放有待測(cè)定位芯片的試驗(yàn)箱降溫至(-40±2)℃,保持2 h;然后,在1.5 h 內(nèi)將該試驗(yàn)箱升溫至(+85±2)℃,保持2 h;最后,1.5 h 內(nèi)將該試驗(yàn)箱降溫至(+23±5)℃,保持2 h。按這個(gè)程序循環(huán)4 次,即總時(shí)間為24 h。
(3)性能要求
試驗(yàn)結(jié)束后,定位芯片無(wú)任何電氣故障,機(jī)殼、插接器等不應(yīng)有嚴(yán)重變形;其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等應(yīng)保持正常;試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失或改變。
3.3.4 恒定濕熱試驗(yàn)[8]
(1)主要儀器
恒溫恒濕箱SH-01F。
(2)試驗(yàn)方法
將已按正常工作方式接入信號(hào),但處于不通電狀態(tài)下的定位芯片放入試驗(yàn)箱。定位芯片在溫度為(+40±2)℃,相對(duì)濕度為(90~95)%非冷凝環(huán)境中保持24 h 后,接通定位芯片標(biāo)稱(chēng)電源電壓,在正常工作狀態(tài)再保持24 h。整個(gè)周期為48 h。
(3)性能要求
試驗(yàn)結(jié)束后,定位芯片無(wú)任何電氣故障,機(jī)殼、插接器等不應(yīng)有嚴(yán)重變形;其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等應(yīng)保持正常;試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失或改變。
由于鞋在穿著過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)、沖擊等機(jī)械環(huán)境,因此,需要我們模擬其可能的工作情況,試驗(yàn)后,確認(rèn)其有無(wú)永久性結(jié)構(gòu)變形,零部件有無(wú)損壞,有無(wú)電氣故障,緊固部件有無(wú)松脫現(xiàn)象,插頭、通信接口等接插件有無(wú)脫落或接觸不良現(xiàn)象,其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等是否保持正常,試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息是否丟失。機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)包括:震動(dòng)試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)。
3.4.1 震動(dòng)試驗(yàn)[8]
振動(dòng)試驗(yàn)是指評(píng)定產(chǎn)品在預(yù)期的使用環(huán)境中抗振能力而對(duì)受振動(dòng)的實(shí)物或模型進(jìn)行的試驗(yàn),其目的是確定定位芯片在規(guī)定的震動(dòng)條件下儲(chǔ)存和工作的適應(yīng)性。
(1)主要儀器
振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)R0100S-SP600。
(2)試驗(yàn)方法
將定位芯片按X、Y、Z 三個(gè)互相垂直的軸線(xiàn)上進(jìn)行震動(dòng)試驗(yàn),振動(dòng)頻率從5 Hz 到300 Hz,掃頻速度1otc/min,其中(5~11)Hz 頻段范圍內(nèi)時(shí),振幅為10 mm;(11~300)Hz 頻段范圍內(nèi)時(shí),振動(dòng)加速度值為50 m/s2,每個(gè)軸向震動(dòng)試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)均為8 h。
(3)性能要求
試驗(yàn)結(jié)束后,定位芯片無(wú)永久性結(jié)構(gòu)變形,零部件無(wú)損壞,無(wú)電氣故障,緊固部件無(wú)松脫現(xiàn)象,插頭、通信接口等接插件無(wú)脫落或接觸不良現(xiàn)象,其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等保持正常,試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失。
3.4.2 沖擊試驗(yàn)[8]
沖擊試驗(yàn)是確定設(shè)備在經(jīng)受外力沖撞或作用時(shí)產(chǎn)品的安全性、可靠性和有效性的一種試驗(yàn)方法,其目的是確定定位芯片在規(guī)定的沖擊條件下儲(chǔ)存和工作的適應(yīng)性。
(1)主要儀器
氣動(dòng)垂直沖擊試驗(yàn)臺(tái)SY11-100。
(2)試驗(yàn)方法
將定位芯片除面板外的各個(gè)面用峰值加速度為490 m/s2、脈沖持續(xù)時(shí)間為11 ms 的沖擊錘各沖擊三次。
(3)性能要求
試驗(yàn)結(jié)束后,定位芯片無(wú)永久性結(jié)構(gòu)變形,零部件無(wú)損壞,無(wú)電氣故障,緊固部件無(wú)松脫現(xiàn)象,插頭、通信接口等接插件無(wú)脫落或接觸不良現(xiàn)象,其記錄功能、存儲(chǔ)功能、與手機(jī)同步功能等保持正常,試驗(yàn)前存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失。
在低濕度情況下,通過(guò)摩擦等因素,使人體積累了電荷。當(dāng)帶有電荷的人與設(shè)備接觸時(shí),就可能產(chǎn)生靜電放電。靜電放電可能直接通過(guò)能量交換引起半導(dǎo)體器件的損壞或者放電所引起的電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化,造成設(shè)備的誤動(dòng)作,其目的是確定定位芯片的抗靜電干擾的能力。
3.5.1 主要儀器
靜電放電測(cè)試儀NSG438。
3.5.2 試驗(yàn)方法
將待測(cè)定位芯片通電并使其正常工作,機(jī)殼按使用要求接地。放電點(diǎn)選擇在正常使用定位芯片時(shí)操作人員易觸及的表面進(jìn)行放電試驗(yàn),試驗(yàn)速率為2s 放電1 次,每個(gè)放電點(diǎn)應(yīng)對(duì)正極性或負(fù)極性各放電10 次,試驗(yàn)等級(jí)為3 級(jí)。
3.5.3 性能要求
試驗(yàn)中及試驗(yàn)后定位芯片不應(yīng)出現(xiàn)電氣故障,信息記錄功能應(yīng)正常,存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失或發(fā)生變化。
射頻輻射電磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備的干擾往往是由使用移動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)電臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)等電磁輻射源產(chǎn)生的(以上屬有意發(fā)射),或者由汽車(chē)點(diǎn)火裝置、電焊機(jī)、晶閘管整流器、熒光燈工作時(shí)產(chǎn)生的寄生輻射(以上屬無(wú)意發(fā)射)產(chǎn)生。其目的是確定定位芯片的抗射頻輻射電磁場(chǎng)干擾的能力。
3.6.1 主要儀器
高頻信號(hào)發(fā)生器SMB100A、寬帶功率放大器BBA150-D400、功率計(jì)NRP-Z81、高增益對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)HL046E。
3.6.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)按GB/T 17626.3-2016[15]中規(guī)定的方法進(jìn)行,試驗(yàn)等級(jí)為3 級(jí)。
3.6.3 性能要求
試驗(yàn)中及試驗(yàn)后定位芯片不應(yīng)出現(xiàn)電氣故障,信息記錄功能應(yīng)正常,存儲(chǔ)的信息不應(yīng)丟失或發(fā)生變化。
抗腐蝕性是指金屬材料抵抗周?chē)橘|(zhì)腐蝕破壞作用的能力,其目的是確定定位芯片文字標(biāo)識(shí)在汗液等環(huán)境中的抗腐蝕能力。
3.7.1 主要儀器
人工汗液、棉布
3.7.2 試驗(yàn)方法
用蘸有人工汗液的干凈棉布連續(xù)擦拭定位芯片表面的文字標(biāo)識(shí)15 秒。
3.7.3 性能要求
試驗(yàn)后,定位芯片表面的文字、圖形、標(biāo)志符號(hào)不應(yīng)有變化。
按定位芯片安裝位置可以分為鞋底式定位鞋、鞋舌式定位鞋、后幫式定位鞋;按鞋產(chǎn)品類(lèi)別可以分為休閑鞋、旅游鞋、皮鞋等。我們?cè)谑袌?chǎng)上隨機(jī)各購(gòu)買(mǎi)3 雙鞋子進(jìn)行檢測(cè),測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1、表2。
表1 鞋產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)
表2 定位芯片質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)
通過(guò)測(cè)試,由表1 和表2 數(shù)據(jù)可以看出,所選定位鞋產(chǎn)品所檢項(xiàng)目均能滿(mǎn)足試驗(yàn)設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。
通過(guò)對(duì)定位鞋質(zhì)量進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),并對(duì)定位芯片相關(guān)的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究、整合,尋求共性,我們參照相關(guān)現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)方法設(shè)計(jì)出了定位鞋的檢驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法及性能要求,然后隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)市場(chǎng)上的定位鞋產(chǎn)品按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢驗(yàn),未發(fā)現(xiàn)與定位鞋質(zhì)量無(wú)關(guān)的檢驗(yàn)項(xiàng)目以及高于現(xiàn)有質(zhì)量指標(biāo)的項(xiàng)目,筆者認(rèn)為此質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可以用來(lái)客觀、全面的評(píng)價(jià)定位鞋質(zhì)量,判定其是否達(dá)到消費(fèi)者預(yù)期功能的要求。