N5531S测量接收机检定装置测量不确定度评定

[摘 要]依据JJG173-2003《信号发生器检定规程》建立数学测量模型，按照JJG1033-2008《计量标准考核规范》的要求步骤，详细阐述了用N5531S测量接收机标准检定系统在检定信号发生器这一过程中测量不确定度分量的来源，表明了各分量对测量结果影响的置信度，并测量不确定度加以评定。

[关键词]测量不确定度； 测量模型； 分量来源

中图分类号：O441.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0016-02

一、引言

信号发生器属通信领域内为产品研制生产提供模拟无线电信号的复合型源类电子仪器设备，技术指标繁多，大体总结归纳为频率、幅度、波形参数、调制参数四类，面对各不同的技术指标在检定时其标准装置的测量不确定度指标尤为重要，关系到科研生产的产品质量。本文依据JJG173-2003《信号发生器检定规程》检规要求，简述测量过程，按照JJG1033-2008《计量标准考核规范》建立数学测量模型，对各技术指标测量不确定度加以评定。

二、测量过程

如图所示，N5532A功率探头具有单端输入，内部通过功分器，一路将信号送入PSA进行频率测量、信号解调分析和相对调谐射频电平测量，另外一路通过3dB PAD与经典的848X系列功率探头相连，送入功率计进行射频功率测量，并配合PSA进行绝对调谐射频电平测量。通过N5532A功率探头，可以很方便地与DUT相连，无需改变接口就可以直接进行频率测量、功率测量、调谐射频电平测量、解调分析等。

三、测量模型及测量不确定度评定

测量不确定度按A类不确定度评定和B类不确定度评定，由重复性测量引入的不确定度按A类不确定度评定；对被测仪器实施测量时计量标准器的性能指标误差及其它影响测量的各因素引入的不确定度分量按B类不确定度评定。（为节约篇幅评定仅选取的个别，谨以示例）

1.载波频率测量不确定度

1.1 测量模型

频率示值误差可表示为：

式中：---被测仪器读数；---频率计读数

1.2 标准不确定度评定

由测量模型可知，测量不确定度分量来源如下：

a.时基引入的不确定度

（1），，（频率）

（2），，（频率）

b.1字引入的不确定度，，

c.重复性引入的不确定度

在短时间内重复测量频率信号，结果如下：

测量点（1）：（见表1）

测量点（2）：（见表2）

（1） 由重复性实验数据得：（频率）

（2） 由重复性实验数据得：（频率）

1.3 合成标准不确定度

（1） 频率，

（2） 频率，

1.4 扩展不确定度

2. 功率测量的不确定度

2.1 测量模型

功率示值误差可表示为：

式中：---被测仪器读数；---N5531S读数

2.2 标准不确定度评定

由测量模型可知，测量不确定度分量来源如下（以为例）：

a.线性度引入的不确定度，，

b.绝对电平测量准确度引入的不确定度，，

c. 1字引入的不确定度，，

d. 重复性引入的不确定度

在短时间内重复测量功率信号，结果如下：

测量点： （见表3）

由重复性实验数据得：

2.3 合成标准不确定度

2.4 扩展不确定度

3. 调幅度测量不确定度（按30%调幅）

3.1 测量模型

调幅度示值误差可表示为：

式中：---被测仪器读数；---N5531S读数

3.2 标准不确定度评定

由测量模型可知，测量不确定度分量来源如下：

a. 调幅度测量准确度引入的不确定度

，， （调幅深度）

b.平坦度引入的不确定度，，

c.1字引入的不确定度，，（分辨力为）

d.FM抑制引入的不确定度，，（FM抑制最大值为

e.剩余AM引入的不确定度，，（剩余AM最大值为

f. 重复性引入的不确定度

在短时间内重复测量调幅深度，结果如下：

（见表4）

由重复性实验数据得：

3.3合成标准不确定度（调幅深度）

3.4 扩展不确定度

4. 频率调制测量不确定度（按频偏）

4.1 测量模型

调频度示值误差可表示为：

式中：---被测仪器读数； ---N5531S读数

4.2 标准不确定度评定

由测量模型可知，测量不确定度分量来源如下：

a. 调频频偏测量准确度引入的不确定度

，，（查比率β值所得）

b.1字引入的不确定度，，（分辨力为）

c.AM抑制引入的不确定度，，（AM抑制最大值为

d.剩余FM引入的不确定度，，（剩余FM最大值为

e.重复性引入的不确定度

在短时间内重复测量调频度，结果如下：

测量点： （见表5）

由重复性实验数据得：

4.3合成标准不确定度

（1）

4.4扩展不确定度

四、测量不确定度评定报告

N5531S标准装置测量结果的扩展不确定度（见表6）

结束语：测量不确定度评定是计量检定人员必须掌握的一项基本技术，自JJG1033-2008《计量标准考核规范》颁布实施以后要求各种计量器具进行依法计量时，对检定/校准结果应给出标准装置测量扩展不确定度，以最大限度保证计量器具量值传递准确性。以上用有代表性的项目描述了N5531S测量接收机检定装置测量不确定度评定，供广大计量工作人员参考。

参考文献

[1] JJG1033-2008《计量标准考核规范》

[2] JJG173-2003《信号发生器检定规程》

[3] N5531S测量接收机操作指南

作者简介：郑金焕（1961-），男，陕西宝鸡人，陕西烽火电子股份有限公司工程师。