探析信号发生器频率示值误差测量的评定

【摘 要】根据JJG 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的不确定度的评定原则，介绍了对信号发生器频率示值误差测量结果的不确定度评定。

【关键词】信号发生器频率示值；测量结果；不确定度；评定

一、概述

（1）测量依据：JJG173-2003《信号发生器检定规程》。（2）环境条件：环境温度（20±5）℃，相对湿度（65±15）%。（3）测量标准：E327A通用计数器，频率0Hz～1000MHz±5×10-8。（4）被测对象：标准信号发生器，频率低于1GHz，±5×10-6。（5）测量方法：测量信号发生器调幅度是利用E327A通用计数器直接读出被测信号发生器输出信号的频率，重复测量3次，信号发生器频率示值与E327A通用计数器读数的差值除以E327A通用计数读数的算术平均值即为被测对象的示值误差。（6）评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，可使用本不确定度的评定结果。

二、数学模型

δ=■式中：δ―信号发生器频率的示值误差；fi―被测信号发生器的频率值；fs―E327A通用计数器频率读数的算术平均值。

三、标准不确定度分量的评定

（1）输入量fi的标准不确定度u（fi）的评定。输入fi的标准不确定度主要来自被测标准信号发生器频率量值的重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。对一台标准信号发生器选择10MHz的频标，连续测量10次，固定通用计数器读数不变（10MHz），对被测信号发生器输出频率作重复性测量，得到测量列：9.99997MHz；9.99998MHz；9.99997MHz；9.99998MHz；9.99997MHz；9.99997MHz；9.99997MHz；9.99997MHz；9.99998MHz；9.99997MHz。fi=9.999973MHz，S=4.83×10-8。再任选2台同类型的标准信号发生器，每台在10MHz重复条件下，连续测10次，共得3组测量列，每组测量列分别按上述方法，计算单次实验标准差。如表1所示

表1 单次实验标准差

合成样本标准差：Sp=■=4.433×10-8，标准差的标准差S'(Sj)=■=3.522×10-9。由于S'(Sj)

四、合成标准不确定度的评定

（1）数学模型：δ=■，灵敏系数c1=■ c2=■=■afs。

（2）标准不确定度汇总于表2。

表2 标准不确定度汇总表

（3）合成标准不确定度的计算。输入量fi和fS彼此独立不相关，所以合成不确定度可按下式得到urel(δ)=■=2.898×10-7。

五、扩展不确定度的确定

取k=2，扩展不确定度U=2×2.898×10-7=5.8×10-7，扩展不确定度Urel=5.8×10-7/10=5.8×10-8。

六、测量不确定度的报告与表示

标准信号发生器频率在10MHz点示值误差测量结果的扩展不确定度为：Urel=5.8×10-8，k=2。

参 考 文 献

[1]JJG 173-2003信号发生器检定规程

[2]JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示