电源端口骚扰电压测量中的不确定度分析

摘 要： 测量不确定度是测量系统最重要的特性指标，也是测量质量的重要标志。为了评估实验室电源端口骚扰电压测试项目的测量质量，确保实验室出具数据的可靠性。根据CNAS电磁干扰测量不确定度的评定指南，通过实验室的实地测量，充分考虑实验室设备、环境、人员等因素对不确定度的影响，对LED照明产品EMC检测项目电源端口骚扰电压测试中的不确定度分量进行了详细地分析和评定。在计算过程中，对相关数据进行了合理的简化，评定结果完全符合标准要求，且置信度高。

关键词： 测量不确定度； 电磁兼容； 骚扰电压； 接收机

中图分类号： TN919?34； TM937.3 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）22?0105?03

0 引 言

电磁兼容（EMC）测试中，一个完整的测量结果应由测量的观测值和测量结果的不确定度组成。不确定度依据其评定方法可以分为A、B两类，按误差的不同性质可分为随机误差引起的不确定度和系统误差引起的不确定度，不能简单地将A类不确定度对应于随机误差引起的不确定度，把B类不确定度对应于系统误差引起的不确定度。A类由观测列统计分析所评定的不确定度，用试验标准偏差S表征；B类由不同于观测列统计分析所做评定的不确定度，用以前的观测数据和测量仪器特性的使用经验或资料及假设的概率分布估计的标准偏差表征。通过对实验室检测项目不确定的研究，对实验室检测能力的提升和检测质量的保障具有积极的作用。

1 电源端口骚扰电压测量方法

电源端口骚扰电压测量由线路阻抗稳定网络（LISN）和EMI测试接收机组成，其中LISN在给定频率范围内为骚扰电压的测量提供标准规定的50欧姆阻抗，并使受试设备（EUT）与电源相互隔离[1?2]。测量配置示意图如图1所示。

2 不确定度来源

EMC测试中，引起测量不确定度的因素很多，寻找不确定度来源时，可以从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法、被测量等方面全面考虑[3?5]。故电源端口骚扰电压测量不确定度的来源有：系统测量重复性引起的不确定度，接收机脉冲幅度引起的不确定度，脉冲重复频率响应引起的不确定度，LISN电压分压系数，接收机、LISN和被测设备之间阻抗不匹配引起的不确定度，测量环境和实验室布置引起的不确定度[6?7]。

A类不确定度计算方法是从随机误差的计算方法中发展得来的，通过多次测量而得到其分散性，都是通过计算实验标准偏差来表征，所以一般主要体现随机误差的不确定度分量都采用A类评定方法，通常使用贝塞尔公式计算[9?10]。使用非统计的方法进行B类不确定度的评定方法用估计的标准偏差表征，一般根据经验或有关技术信息和资料分析判断被测分量可能值的区间[a，-a]和被测量的值落在可能区间的概率分布，由要求的置信水平P和选取的包含因子k，估计标准偏差[u（xi）=ak]，k与分布状态的关系见表1。

表1 常用分布与k，[u（xi）]的关系

3 数学建模与不确定度评定

在实际测量的很多情况下，被测量Y（输出量）不能直接测得，而是由N个分量X1，X2，…，XN通过函数关系f来确定，当Xi具有某概率分布时，这个符号的含义就是随机变量[10]。如果被测量Y的估计值为y，输入量Xi的估计值为xi，则有y=f（X1，X2，…，XN），Y的合成标准不确定度为：

Y的扩展不确定度为：[U（Y）=kUc（Y）]，k为包含因子。

根据电源端口的传导骚扰不确定度的来源可得被测量V按下式计算：

3.1 系统测量重复性

系统测量重复性引起的不确定度Vr属于随机误差导致的不确定度，通过A类评定方法来确定，用平均值的实验标准偏差[s（x-）]来表征。

在频率为0.25 MHz处，对电源端子N线的骚扰电压进行6次独立的测量，实验室内测试数据如表2所示。

3.2 脉冲幅度

脉冲幅度引起的不确定度δVpa，根据仪器操作手册可知，接收机正弦波电压测量误差δ11

3.3 脉冲重复频率响

脉冲重复频率响应引起的不确定度δVpr，接收机脉冲电压测量误差符合CISPR16?1标准，则修正值的δVpr的估计值为0，具有半宽度为1.5 dB的矩形分布。得[u（δVpr）=1.53=0.866 dB。]

3.4 人工电源网络分压系数

人工电源网络（LISN）电压分压系数Lamn可由仪器校准报告获得，具有半宽度为0.5 dB的正态分布。故[u（Lamn）=0.51.96=0.255 dB。]

3.5 阻抗不匹配

接收机和LISN之间阻抗不匹配引起的不确定度[δM]的修正值为：

3.6 测量环境

测量环境引起的不确定度δC ，包括环境温湿度和环境噪声电平的影响，但是实验室的工作环境一般都符合标准的要求，对测量结果基本没什么影响，可以忽略[11]。

3.7 测量布置

实验室测量布置引起的不确定度δS，标准要求试验要在被测物最典型的工作状态产生最大骚扰时测量，因此在测试中，让被测物在典型工作状态下工作达到稳定状态，则该因素可以不予考虑。

4 测量结果表述

电源端口的传导骚扰不确定度的来源Vr使用A类评定方法确定，其他因素使用B类评定方法确定，且各来源互不相关。综上所述，由第3节中描述的合成标准不确定度公式可得测量合成不确定度为：

完整的测量结果应包含两个基本量，一是被测量的最佳估计值，一般由数据测量的算术平均值给出；另一个是描述测量结果分散性的量，即测量不确定度[10，12]。因此，在0.25 MHz处，电源端子骚扰电压值为VN=59.37 dBμV，其扩展不确定度为U=2.76 dB，包含因子k=2，置信水平p=95%。

5 结 语

根据CNAS标准要求的要求，实验室电源端子骚扰电压测试不确定度的限值是4 dB，经分析实验室的测量不确定度符合标准要求，测量结果可靠性高。本文对接收机噪声本底、测量布置等因素引人的不确定度未做考虑，这些还有待进一步深入研究。

参考文献

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