張　超

（91550部隊(duì)，遼寧 大連 116023）

無(wú)線電檢測(cè)中測(cè)量的不確定度的計(jì)算與應(yīng)用分析

張超

（91550部隊(duì)，遼寧 大連 116023）

無(wú)線電是目前電子技術(shù)利用中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而所謂的無(wú)線電檢測(cè)就是利用儀器和設(shè)備對(duì)無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)聽(tīng)以及測(cè)量的一種技術(shù)活動(dòng)。從無(wú)線電檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，因?yàn)槭艿江h(huán)境因素的干擾以及測(cè)量系統(tǒng)誤差的影響，所以無(wú)線電檢測(cè)存在著精準(zhǔn)度方面的缺陷。為了在進(jìn)行無(wú)線電檢測(cè)時(shí)更好地把握對(duì)測(cè)量的不確定度，文章在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的基礎(chǔ)之上，利用校準(zhǔn)領(lǐng)域測(cè)量不確定度的方法，并結(jié)合實(shí)際無(wú)線電檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)無(wú)線電檢測(cè)中測(cè)量不確定度的分析和計(jì)算以及評(píng)定方法進(jìn)行探討，旨在提高測(cè)量的質(zhì)量和可信度。

無(wú)線電檢測(cè)；測(cè)量；不確定度；計(jì)算

測(cè)量不確定度指的是在測(cè)量系統(tǒng)中不能肯定的程度，是目前測(cè)量中普遍存在的內(nèi)容。測(cè)量不確定度作為一項(xiàng)表示測(cè)量結(jié)果的重要指標(biāo)，反應(yīng)的是測(cè)量結(jié)果的可信賴程度。在無(wú)線電檢測(cè)中，不同的測(cè)量方法會(huì)得出不同的測(cè)量結(jié)果，而每一種結(jié)果所對(duì)應(yīng)的不確定度也是不盡相同的，通過(guò)對(duì)不確定度的可靠性分析，測(cè)量結(jié)果的可比性便可以體現(xiàn)出來(lái)。在目前的世界范圍內(nèi)，不確定度的計(jì)算和表達(dá)具有一致性，因?yàn)橥ㄟ^(guò)這種一致性的計(jì)算和表達(dá)，科學(xué)、工程以及工業(yè)等方面的問(wèn)題會(huì)更加容易理解和說(shuō)明，在不同實(shí)驗(yàn)室或者是國(guó)家間進(jìn)行測(cè)量結(jié)果對(duì)比的時(shí)候也會(huì)更加的方面。

1　測(cè)量不確定度的評(píng)定方法

1.1 A類不確定度評(píng)估

在進(jìn)行不確定度測(cè)量的時(shí)候，對(duì)其評(píng)定有不同的方法，A類不確定度評(píng)估主要分為3種。第一種是當(dāng)進(jìn)行輸入量Xi的n次獨(dú)立的等精度測(cè)量的時(shí)候，得到的結(jié)果是X1，X2……Xn，最終取算術(shù)平局值。第二種是當(dāng)測(cè)量結(jié)果是單次所得的時(shí)候，A類的分量可以事先的得到預(yù)先評(píng)估的u（Xi）。第三種是當(dāng)A類評(píng)估重復(fù)測(cè)量次數(shù)足夠多的時(shí)候，單詞測(cè)量是計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)差就可能受影響而降低，所以需要用t分布來(lái)確定的包含因子。

1.2 B類不確定度評(píng)估

B類不確定度評(píng)估也是在無(wú)線電測(cè)量中進(jìn)行不確定度評(píng)估的重要方法。當(dāng)輸入量的估計(jì)量Xi是在不重復(fù)觀測(cè)的情況下所獲得的時(shí)候，獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差需要依照Xi的有關(guān)信息資料來(lái)進(jìn)行評(píng)估。而Xi的有相關(guān)信息資料主要包括技術(shù)說(shuō)明說(shuō)、產(chǎn)品的校準(zhǔn)證書(shū)以及檢定證書(shū)等多項(xiàng)內(nèi)容。在實(shí)際評(píng)定的過(guò)程當(dāng)中，如果Xi資料對(duì)不確定度和包含因子k進(jìn)行了給出，那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式為：

如果在評(píng)定的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Xi值的可能分布區(qū)間半寬度和a，那么公式就變成了

以上兩個(gè)公式就是B類不確定度的具體評(píng)定方法。

1.3 合成不確定度的計(jì)算

合成不確定度的計(jì)算評(píng)定較為復(fù)雜，在經(jīng)過(guò)綜合化簡(jiǎn)之后，此計(jì)算公式為：1.4 擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

擴(kuò)展不確定度也是不確定度計(jì)算的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在具體的計(jì)算中包含了3種評(píng)定方法：第一是當(dāng)擴(kuò)展不確定度是由適當(dāng)?shù)陌蜃觡和合成不確定度相乘得到的時(shí)候。此時(shí)期的不確定度分量如果為正態(tài)分布，那么k=2便會(huì)決定具有95%的置信水平區(qū)間。如果在合成不確定度當(dāng)中，占據(jù)支配地位的分量概率呈現(xiàn)矩形分布，那么此時(shí)的k=1.65。第二種是當(dāng)合成不確定度當(dāng)中的A類評(píng)估占有的分量比重較大的時(shí)候，如果出現(xiàn)了A類評(píng)估重復(fù)測(cè)量次數(shù)n較少的情況，那么包含因子k必須要在文獻(xiàn)查找中進(jìn)行確定。第三種情況是擴(kuò)展不確定度的取值比較穩(wěn)定，一般為兩位有效的數(shù)字。

2　測(cè)量不確定度報(bào)告

測(cè)量不確定度報(bào)告是測(cè)量結(jié)果中的重要內(nèi)容，在具體的報(bào)告當(dāng)中，應(yīng)該明確注明“擴(kuò)展不確定度U是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和包含因子相乘得到的”。

3　無(wú)線電檢測(cè)中測(cè)量不確定度評(píng)定的分析計(jì)算

3.1 無(wú)線電檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng)的組成

在進(jìn)行無(wú)線電測(cè)量的時(shí)候，檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng)主要由4部分構(gòu)成，分別是測(cè)量天線、射頻電纜、信號(hào)分析儀和控制電腦，圖1為檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng)的組成圖。

圖1 無(wú)線電檢測(cè)系統(tǒng)框圖

這4部分組成一個(gè)完整的系統(tǒng)之后，可以對(duì)20～3000MHz范圍內(nèi)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的寬帶占用以及功率通量密度等參數(shù)也可以次用此系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

3.2 無(wú)線電信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量不確定度分析計(jì)算

無(wú)線電場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量的不確定度是一項(xiàng)較為復(fù)雜的內(nèi)容，因?yàn)槠渲胁粌H包含了測(cè)試儀器和環(huán)境變化所引起的不確定度，同時(shí)還包含了由于檢測(cè)信號(hào)變化、傳輸電纜耗損以及環(huán)境溫度變化等引起的不確定度，當(dāng)然，接收天線和監(jiān)測(cè)天線之間的不適配引起的不確定度也是需要測(cè)量的內(nèi)容。在不確定度的計(jì)算中，通常適用的數(shù)學(xué)模型式是：

在這個(gè)式子中，P0表示的是實(shí)際測(cè)量的值，ΔP表示的是鏈路耗損的補(bǔ)償值，ΦPS表示的是由儀表自身精度所引入的修正值；ΦPM指的是在史配損耗產(chǎn)生時(shí)引入的修正值；ΦPV表示的是電壓穩(wěn)定情況下引入的修正值；ΦPT表示的是環(huán)境溫度變化引入的修正值。

在計(jì)算中，天線因子的一般計(jì)算公式為：Ke/dB（m-1）=-29.77-g+20logf在這個(gè)公式中，g表示的是天線的增益，而f則表示的是頻率。

因?yàn)檎麄€(gè)公式涵蓋了在無(wú)線電實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中所包含的所有不確定度因子，所以無(wú)線電場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量的不確定度，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)帶入公式即可運(yùn)算出結(jié)果。因?yàn)榻Y(jié)果是在綜合因素的參與下獲得的，所以其綜合評(píng)價(jià)的可靠性較為顯著。

4　結(jié)語(yǔ)

無(wú)線電檢測(cè)是無(wú)線電技術(shù)利用中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過(guò)檢測(cè)工作的進(jìn)行，可以對(duì)無(wú)線電進(jìn)行科學(xué)的分析和利用。但是在目前的無(wú)線電檢測(cè)中，由于不確定度的分析和計(jì)算存在一些問(wèn)題，所以測(cè)量結(jié)果的可靠性不強(qiáng)。為此，強(qiáng)化無(wú)線電檢測(cè)中測(cè)量不確定度的分析和計(jì)算方法，對(duì)于測(cè)量質(zhì)量的提升幫助巨大。在實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中，積極地利用現(xiàn)有的方法對(duì)不確定度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量，這樣，整個(gè)測(cè)量工作的統(tǒng)一性便可以得到保證，在統(tǒng)一性前提下，利用變量的因素實(shí)現(xiàn)對(duì)不確定度的精準(zhǔn)計(jì)算，那么在實(shí)際產(chǎn)品檢測(cè)的過(guò)程中，便可以有效地解決成本投入增加得較為顯著的問(wèn)題。

［1］薛長(zhǎng)利，張名毅，丁勤，等.測(cè)量不確定度在國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.航天器環(huán)境工程，2013（6）：652-658.

［2］殷錦堂，謝軍.測(cè)量不確定度在ELISA檢測(cè)中的評(píng)定和應(yīng)用［J］.甘肅醫(yī)藥，2014（3）：163-167.

［3］狄一安，孫海容，孫培琴，等.用質(zhì)控圖和穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)—迭代法評(píng)估環(huán)境檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不確定度［J］.巖礦測(cè)試，2014（1）：57-66.

Calculation and application analysis of uncertainty of measurement in radio detection

Zhang Chao
（Unit 91550， Dalian 116023， China）

Radio is an important content in the use of electronic technology， and the so-called radio detection is the use of instruments and equipment for real-time detection of radio signal monitoring and measurement of a technical activities. From the practical application of radio detection， disturbed by environmental factors and infuence of measurement system error， so there are defects in radio detection accuracy. In order to better detect the radio on the uncertainty measurement of grasp， based on laboratory tests， the article uses the uncertainty calibration methods in measurement feld， and combined with the actual radio detection system， it discussed the analysis and calculation of uncertainty measurement in radio detection and evaluation methods in order to improve the quality and reliability of the measurement.

radio detection； measurement； uncertainty； calculation

張超（1981― ），男，山東煙臺(tái)，工程師；研究方向：無(wú)線電測(cè)量。