脈沖群抗擾度設(shè)備校準(zhǔn)不確定度的評定研究

王斌 栗曉冉 李夏 張偉 王莉

摘? 要：提出對脈沖群抗擾度設(shè)備校準(zhǔn)試驗不確定度評價的方法，評定結(jié)果優(yōu)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，表明試驗系統(tǒng)的測量結(jié)果是可信可靠的。

關(guān)鍵詞：電快速瞬變脈沖群;不確定度;校準(zhǔn)

中圖分類號：TH77 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）22-0070-02

Abstract： A method for evaluating the uncertainty of the calibration test of burst immunity equipment is proposed， and the evaluation results are better than the requirements of the relevant standards， which shows that the measurement results of the test system are believable and reliable.

Keywords： electrical fast transient pulse group; uncertainty; calibration

引言

對于電快速瞬變脈沖群抗擾度設(shè)備校準(zhǔn)的測量不確定度的評定與表示，按照CISPR 16-4-2要求進行試驗，不確定度的大小影響測量結(jié)果的質(zhì)量，因此完整的測量結(jié)果須附有相關(guān)的不確定度說明。

1 測量系統(tǒng)

對于信息技術(shù)設(shè)備，用50Ω同軸高壓衰減器連接發(fā)生器輸出端口和示波器，對脈沖群抗擾度設(shè)備的輸出的波形進行校準(zhǔn)。

2 測量不確定度的評定

2.1 不確定度評定方法

測量不確定度是表征被測量值的分散性與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。一般來說不確定度評定可以分為A類不確定度評定和B類不確定度評定。

不確定度的A類評定是用統(tǒng)計分析的方法來評定，一般可以通過貝塞爾公式來計算標(biāo)準(zhǔn)差。

不確定度的B類評定是用不同于統(tǒng)計分析的方法來評定不確定度。如分散區(qū)間的半寬為a，可對其分布的估計得出標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u（xi）=a/k

式中k為包含因子。

2.2 電壓幅值的校準(zhǔn)

2.2.1 測量不確定度的分析

根據(jù)實際的校準(zhǔn)環(huán)境，電快速瞬變脈沖群抗擾度設(shè)備的輸出電壓幅值測量結(jié)果的不確定度來源主要有以下幾個因素：

（1）高壓衰減器的衰減系數(shù)不確定度分量，作為B類不確定度。

（2）示波器輸入端口阻抗不確定度分量，作為B類不確定度。

（3）示波器測量精度不確定度分量，作為B類不確定度。

（4）重復(fù)測量不確定度分量，作為A類不確定度。

2.2.2 高壓衰減器引入的不確定度u1

高壓衰減器引入的不確定度為±1%，認為是矩形分布，包含因子k=。

u1=1%/=0.58%

2.2.3 示波器輸入端口阻抗引入的不確定度u2

在示波器的技術(shù)指標(biāo)中，端口輸入阻抗的精度應(yīng)為±1%，可以認為矩形分布，其中包含因子k=。

u2=1%/=0.58%

2.2.4 示波器垂直測量精度引入的不確定度u3

示波器的技術(shù)指標(biāo)中，其垂直測量精度為±2%，認為是矩形分布，包含因子k=。

u3=2%/=1.15%

2.2.5 重復(fù)測量引入的不確定度u4

對0.5kV、1kV、2kV、4kV四個測量點分別進行10次重復(fù)測量，并計算標(biāo)準(zhǔn)差，得到重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.1%、1.0%、1.3%、1.8%，通過實際測量，可知在整個測量范圍內(nèi)重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差近似相等，取重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差最大值作為重復(fù)測量引入的不確定度u4，得：

u4=1.8%

2.2.6 電壓幅值校準(zhǔn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和系統(tǒng)擴展不確定度

根據(jù)表1，電壓幅值的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uc==2.3%

由于電壓幅值校準(zhǔn)的四個不確定度分量均為在整個測量范圍內(nèi)適用，因此該合成不確定度適用于整個測量范圍。

電壓幅值的擴展不確定度U=kuc=4.6% （k=2）

2.3 電壓上升時間的校準(zhǔn)

2.3.1 測量不確定度的分析

根據(jù)實際的校準(zhǔn)環(huán)境，電快速瞬變脈沖群抗擾度設(shè)備的輸出電壓上升時間測量結(jié)果的不確定度來源主要有以下幾個因素：

（1）示波器峰值讀數(shù)引入的不確定度，作為B類不確定度。

（2）示波器90%峰值電壓讀數(shù)引入不確定度，作為B類不確定度。

（3）示波器10%峰值電壓讀數(shù)引入不確定度，作為B類不確定度。

（4）示波器水平測量精度引入不確定度，作為B類不確定度。

（5）重復(fù)測量引入不確定度分量，作為A類不確定度。

2.3.2 示波器峰值讀數(shù)引入的不確定度u1

示波器峰值讀數(shù)引入的不確定度為4.6%，認為是正態(tài)分布，包含因子k=2。

u1=4.6%/2=2.3%

2.3.3 示波器90%峰值電壓讀數(shù)引入的不確定度u2

由于示波器的采樣率為2.5G信號/s，即每25ps采樣一個點，由此引入的不確定度為13ps（0.001%），認為是矩形分布，包含因子k=。

u2=0.001%/=0.001%

2.3.4 示波器10%峰值電壓讀數(shù)引入的不確定度u3

由于示波器的采樣率為2.5G信號/s，即每25ps采樣一個點，由此引入的不確定度為13ps（0.001%），認為是矩形分布，包含因子k=。

u3=0.001%/=0.001%

2.3.5 示波器水平測量精度引入的不確定度u4

示波器的時間準(zhǔn)確度為0.01%，認為是均勻分布， 包含因子k=。

u4=0.01%/=0.058%

2.3.6 重復(fù)測量引入的不確定度u5

對0.5kV、1kV、2kV、4kV四個測量點分別進行10次重復(fù)測量，并計算標(biāo)準(zhǔn)差，得到重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差為分別為0.206ns（4.12%）、0.166ns（3.32%）、0.191ns（3.82%）、0.147ns（2.94%），通過實際測量，可知在整個測量范圍內(nèi)重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差近似相等，取重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差最大值作為重復(fù)測量引入的不確定度u4，得：

u5=4.12%

2.3.7 電壓上升時間校準(zhǔn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和系統(tǒng)擴展不確定度

根據(jù)表2，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uc==4.7%

擴展不確定度

U=kuc=9.4% （k=2）

參考文獻：

[1]倪育才.實用測量不確定度評定[M].北京：中國計量出版社，2009.

[2]周洵.不確定度評估在電磁兼容領(lǐng)域應(yīng)用分析[M].電子質(zhì)量，2005（10）：74-76+73.

[3]葉德培.測量不確定度[M].北京：國防工業(yè)出版社，1996.