脉冲群抗扰度设备校准不确定度的评定研究

王斌 栗晓冉 李夏 张伟 王莉

摘  要：提出对脉冲群抗扰度设备校准试验不确定度评价的方法，评定结果优于相关标准的要求，表明试验系统的测量结果是可信可靠的。

关键词：电快速瞬变脉冲群;不确定度;校准

中图分类号：TH77 文献标志码：A 文章编号：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

对于电快速瞬变脉冲群抗扰度设备校准的测量不确定度的评定与表示，按照CISPR 16-4-2要求进行试验，不确定度的大小影响测量结果的质量，因此完整的测量结果须附有相关的不确定度说明。

1 测量系统

对于信息技术设备，用50Ω同轴高压衰减器连接发生器输出端口和示波器，对脉冲群抗扰度设备的输出的波形进行校准。

2 测量不确定度的评定

2.1 不确定度评定方法

测量不确定度是表征被测量值的分散性与测量结果相联系的参数。一般来说不确定度评定可以分为A类不确定度评定和B类不确定度评定。

不确定度的A类评定是用统计分析的方法来评定，一般可以通过贝塞尔公式来计算标准差。

不确定度的B类评定是用不同于统计分析的方法来评定不确定度。如分散区间的半宽为a，可对其分布的估计得出标准不确定度：

u（xi）=a/k

式中k为包含因子。

2.2 电压幅值的校准

2.2.1 测量不确定度的分析

根据实际的校准环境，电快速瞬变脉冲群抗扰度设备的输出电压幅值测量结果的不确定度来源主要有以下几个因素：

（1）高压衰减器的衰减系数不确定度分量，作为B类不确定度。

（2）示波器输入端口阻抗不确定度分量，作为B类不确定度。

（3）示波器测量精度不确定度分量，作为B类不确定度。

（4）重复测量不确定度分量，作为A类不确定度。

2.2.2 高压衰减器引入的不确定度u1

高压衰减器引入的不确定度为±1%，认为是矩形分布，包含因子k=。

u1=1%/=0.58%

2.2.3 示波器输入端口阻抗引入的不确定度u2

在示波器的技术指标中，端口输入阻抗的精度应为±1%，可以认为矩形分布，其中包含因子k=。

u2=1%/=0.58%

2.2.4 示波器垂直测量精度引入的不确定度u3

示波器的技术指标中，其垂直测量精度为±2%，认为是矩形分布，包含因子k=。

u3=2%/=1.15%

2.2.5 重复测量引入的不确定度u4

对0.5kV、1kV、2kV、4kV四个测量点分别进行10次重复测量，并计算标准差，得到重复测量的标准差分别为1.1%、1.0%、1.3%、1.8%，通过实际测量，可知在整个测量范围内重复测量的标准差近似相等，取重复测量的标准差最大值作为重复测量引入的不确定度u4，得：

u4=1.8%

2.2.6 电压幅值校准的合成标准不确定度和系统扩展不确定度

根据表1，电压幅值的合成标准不确定度

uc==2.3%

由于电压幅值校准的四个不确定度分量均为在整个测量范围内适用，因此该合成不确定度适用于整个测量范围。

电压幅值的扩展不确定度U=kuc=4.6% （k=2）

2.3 电压上升时间的校准

2.3.1 测量不确定度的分析

根据实际的校准环境，电快速瞬变脉冲群抗扰度设备的输出电压上升时间测量结果的不确定度来源主要有以下几个因素：

（1）示波器峰值读数引入的不确定度，作为B类不确定度。

（2）示波器90%峰值电压读数引入不确定度，作为B类不确定度。

（3）示波器10%峰值电压读数引入不确定度，作为B类不确定度。

（4）示波器水平测量精度引入不确定度，作为B类不确定度。

（5）重复测量引入不确定度分量，作为A类不确定度。

2.3.2 示波器峰值读数引入的不确定度u1

示波器峰值读数引入的不确定度为4.6%，认为是正态分布，包含因子k=2。

u1=4.6%/2=2.3%

2.3.3 示波器90%峰值电压读数引入的不确定度u2

由于示波器的采样率为2.5G信号/s，即每25ps采样一个点，由此引入的不确定度为13ps（0.001%），认为是矩形分布，包含因子k=。

u2=0.001%/=0.001%

2.3.4 示波器10%峰值电压读数引入的不确定度u3

由于示波器的采样率为2.5G信号/s，即每25ps采样一个点，由此引入的不确定度为13ps（0.001%），认为是矩形分布，包含因子k=。

u3=0.001%/=0.001%

2.3.5 示波器水平测量精度引入的不确定度u4

示波器的时间准确度为0.01%，认为是均匀分布， 包含因子k=。

u4=0.01%/=0.058%

2.3.6 重复测量引入的不确定度u5

对0.5kV、1kV、2kV、4kV四个测量点分别进行10次重复测量，并计算标准差，得到重复测量的标准差为分别为0.206ns（4.12%）、0.166ns（3.32%）、0.191ns（3.82%）、0.147ns（2.94%），通过实际测量，可知在整个测量范围内重复测量的标准差近似相等，取重复测量的标准差最大值作为重复测量引入的不确定度u4，得：

u5=4.12%

2.3.7 电压上升时间校准的合成标准不确定度和系统扩展不确定度

根据表2，合成标准不确定度

uc==4.7%

扩展不确定度

U=kuc=9.4% （k=2）

參考文献：

[1]倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社，2009.

[2]周洵.不确定度评估在电磁兼容领域应用分析[M].电子质量，2005（10）：74-76+73.

[3]叶德培.测量不确定度[M].北京：国防工业出版社，1996.