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        頻譜儀頻率測(cè)量不確定度的評(píng)定

        2018-06-04 03:42:10鄒宇甘文剛貴州航天電子科技有限公司
        數(shù)碼世界 2018年5期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量

        鄒宇 甘文剛 貴州航天電子科技有限公司

        1.引言

        頻譜分析儀是一種帶有顯示裝置的超外差接收設(shè)備。由預(yù)選器、本振、混頻、中頻放大、中頻濾波、檢波、視頻放大和顯示等電路組成,具有靈敏度高、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)??煞奖愕孬@得時(shí)域測(cè)量中不易得到的獨(dú)特信息,如頻譜純度、信號(hào)失真、寄生、三階交調(diào)、相位噪聲等各種參數(shù)、頻譜分析儀是科研、生產(chǎn)、試驗(yàn)、計(jì)量等必備的儀表,隨著頻譜分析儀的廣泛應(yīng)用,開(kāi)展對(duì)頻譜分析儀的檢定是計(jì)量部門的重要工作之一,確保在科研、生產(chǎn)中使用的頻譜分析儀是合格的。所以開(kāi)展頻譜分析儀的頻率測(cè)量不確定度的評(píng)定,可以準(zhǔn)確反映測(cè)量結(jié)果的可信程度。

        2.頻譜參數(shù)影響量

        很多因素會(huì)影響測(cè)量結(jié)果,由測(cè)量得到的結(jié)果只能是被測(cè)值的近似值或估計(jì)值,正確評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果是測(cè)試的重要任務(wù)之一。因此,在檢定頻譜分析儀時(shí),除了出具檢定結(jié)果外,還必須給出測(cè)量不確定度。由于頻譜分析儀主要表征的是頻率和功率電平參量,所以在此選擇頻率進(jìn)行測(cè)量不確定度的評(píng)定。

        3.頻率測(cè)量不確定度的評(píng)定

        3.1 測(cè)量方法

        選擇E8267D信號(hào)源作為被測(cè)對(duì)象,E4440A頻譜分析儀作為測(cè)試儀。將信號(hào)源的輸出端與頻譜分析儀的輸入端用射頻電纜連接,信號(hào)源的頻率為標(biāo)稱值,頻譜分析儀的頻率讀數(shù)為測(cè)量值。

        3.2 測(cè)量不確定度的評(píng)定(以頻譜分析儀的中心頻率10GHz,掃頻寬度10MHz為例)

        3.2.1 A類測(cè)量不確定度的評(píng)定

        E8627D信號(hào)源和E4440A頻譜分析儀通電開(kāi)機(jī)預(yù)熱30分鐘后,E4440A頻譜分析儀的中心頻率設(shè)置為10GHz,掃頻寬度為10MHz,打開(kāi)頻率計(jì)數(shù)功能。在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測(cè)試十次,測(cè)量結(jié)果為:9.999999341、9.999999345、9.999999348、9.999999352、9.999999356、9.999999362、9.999999358、9.999999378、9.999999398、9.999999411。用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差Sn(x)表征A類不確定度。

        3.2.2 頻率測(cè)量合成不確定度

        不確定度分量主要有:測(cè)量重復(fù)性、頻率讀數(shù)準(zhǔn)確度、計(jì)數(shù)器頻率讀數(shù)準(zhǔn)確度和頻率顯示的分辯率。

        由于各分量之間彼此獨(dú)立不相關(guān),所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為:

        3.2.3 頻率測(cè)量擴(kuò)展不確定度

        查t分布表,置信概率p=95%時(shí),取k=2 ,則U為:

        3.2.4 測(cè)量結(jié)果報(bào)告

        頻率為10GHz,掃頻寬度為10MHz,測(cè)量結(jié)果為:

        4.降低頻譜儀測(cè)量不確定度的方法

        對(duì)頻譜分析儀進(jìn)行校準(zhǔn),一般頻譜儀都具備內(nèi)部校準(zhǔn)信號(hào),在測(cè)量前,開(kāi)機(jī)預(yù)熱30分鐘后可對(duì)儀器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn),提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。E4440A頻譜分析儀具有自校程序,測(cè)量一段時(shí)間后,可自行對(duì)儀器內(nèi)部各參數(shù)進(jìn)行自校,使儀器處于最佳測(cè)量狀態(tài)。自校程序可以確保整個(gè)測(cè)量過(guò)程的準(zhǔn)確度,減少某些參數(shù)改變(如改變分辨率帶寬)所帶來(lái)的不確定性。

        5.結(jié)束語(yǔ)

        頻譜分析儀被廣泛的用于公司的科研和生產(chǎn)中,具有動(dòng)態(tài)范圍大,頻帶寬,測(cè)試精度高,測(cè)試速度快等特點(diǎn)。E4440A頻譜分析儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)在同類產(chǎn)品中是比較高的,開(kāi)展對(duì)頻率測(cè)量不確定度的評(píng)定,掌握了測(cè)量結(jié)果的可信程度。

        [1]電子測(cè)試與測(cè)量,安捷倫公司,2008/09。

        [2]JJF1059-2012 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013年2月。

        [3]頻譜分析原理,羅德與施瓦茨公司出版,中文版第一版。

        [4]JJG501-2000《頻譜分析儀檢定規(guī)程》,國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,2005年8月。

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