混响室内时延特性测量关键不确定度分量分析

混响室内,信道特性测量的不确定度决定了基于混响室进行的无线通信设备性能测试的准确性。本文以测量实验为基础,针对均方根时延扩展这一核心信道参数,对两个关键不确定度来源,给出了不确定度分析的方法和流程。首先,利用蒙特卡洛法分析了由核心测量设备网络分析仪引入的不确定度。其次,分析了固有场不确定度。对不确定度的深入分析为测量中一些关键设置的设定提供了量化的参考依据,有助于测量系统的设计与优化。     

0.005级压力式水深测量仪器检定装置的测量不确定度评定

通过GUM法和自适应蒙特卡洛法分别对0.005级压力式水深测量仪器检定装置进行测量不确定度评定,并对GUM法进行了验证。结果表明,压力测量模型比较复杂,2种方法均适合用来评定其测量不确定度,并且在标准不确定度有效位数取1位时,GUM法在各个检测点均通过了验证。同时,合理的数值容差取值非常重要,实际测试中,测量结果位数的选取应考虑仪器的测量精度和使用要求,还要考虑标准仪器的标准不确定度的有效位数。     

失配误差的蒙特卡洛分析

针对极限相位法评定失配误差引入的测量不确定度普遍偏大的问题,提出了采用蒙特卡洛法对其评定的新方法。以交替比较法校准功率座为实例,研究了蒙特卡洛法评定失配误差引入的测量不确定度的具体实现方法,并将其得到的结果与极限相位法进行比较。结果表明,蒙特卡洛法更适合用于失配误差引入的测量不确定度进行评定。     

自适应蒙特卡洛法评定全站仪测距不确定度

全站仪测距精度的校准需要在标准基线场上进行,由于野外环境不可控和气象条件波动剧烈,因此判断全站仪的测量结果的可靠程度具有重要意义。为了解决全站仪测距不确定度评定模型的非线性和输入量强相关等问题,本文首先采用了自适应蒙特卡洛法进行不确定度评定,然后与GUM的不确定度评定结果进行对比,当测距距离为1 176 m时,自适应蒙特卡洛法评定的不确定度结果为2.2 mm,GUM为2.6 mm,结果显示两种不确定度评定方法的测量结果均在合理预期之内,且自适应蒙特卡洛法评定的不确定度置信区间更窄。自适应蒙特卡洛法结合了大量数据样本和自适应优化仿真次数的优势,不仅对全站仪测距过程中的各项误差源引入的不确定度分量评估更为全面,而且在保证了全站仪测距不确定度评定结果准确的同时,相比于蒙特卡洛法节约了70%的样本数量。     

三天线法环天线校准系统建立及测量结果不确定度评定

在350kHz~30MHz频段内,为了准确得到环天线所处位置的场强,环天线的天线系数需要校准。三天线法是一种校准天线系数的绝对方法,需要3个环天线,两两组对测量,且不需要任何参考标准。介绍了三天线法校准环天线的原理,基于矢量网络分析仪建立校准系统,并评定校准系统的测量结果不确定度。基于K(i,j)的计算公式复杂,很难计算出其引入的不确定度,因此采用数字电磁学代码(NEC)建模评定K(i,j)的不确定度。评定结果表明,在350kHz~30MHz频段内4个典型频点的扩展不确定度小于0.81dB(k=2)。     

温度试验箱校准的测量不确定度

温度试验箱的校准包括温度均匀度、温度波动度和温度偏差三个基本项目。测量系统由若干支铂电阻传感器和数据采集器构成,测量系统的测量不确定度必须满足国家有关规定。由于铂电阻都有自己的电阻-温度特性,并且需要考虑它们之间的相关性,造成测量不确定度的计算比较复杂,GUM的框架式分析法(Analytical Method)对于非线性测量很不实用,蒙特卡洛法(Monte Carlo Method)可以通过模型仿真避免这些困难。     

对GUM法量块测量不确定度评定的验证

我国新颁布了JJF1059.2-2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》,该规范规定了用蒙特卡洛法(MCM)评定与表示测量不确定度的方法,并提供了检查GUM法是否适用的验证方法。本文以量块校准为例,详细介绍了用蒙特卡洛法验证GUM法结果的具体步骤。     

工作用廉金属热电偶测量结果的不确定度评定

本文介绍了校准工作用廉金属热电偶应该分别考虑校准系统和被校准系统测量仪器的影响，以及测量结果不确定度的评定方法。     

考虑非正定相关性的测量不确定度蒙特卡洛评定方法

当采用蒙特卡洛法评定测量不确定度考虑输入量相关性时,需基于Nataf逆变换产生服从任意边缘概率分布的相关多维随机变量。为了解决Nataf逆变换过程中输入量相关系数矩阵非正定时,无法产生线性变换矩阵的问题,提出了基于Barzilai-Borwein梯度法的迭代修正算法。进而探讨了输入量服从非正态分布且相关的蒙特卡洛法实施步骤。最后,采用提出的迭代修正算法并基于Nataf逆变换的蒙特卡洛方法,对高速轮轨试验台轮轨纵向蠕滑率不确定度进行了评定,验证了该算法的可行性及有效性。     

双氧法测量烟气再循环率及不确定度分析

为准确测量、计算得到烟气再循环率,在燃气组分及浓度不变的情况下,基于化学反应平衡方程式推导得到烟气再循环率的计算公式,进而提出测量燃气锅炉烟气氧浓度和烟气-空气混合气氧浓度的双氧法。为定量分析测量结果的质量,基于国标中的GUM法对双氧法进行不确定度评定,并根据不确定度要求为仪器选择提出指导意见。研究发现,当烟气氧浓度测量结果为1.91%、混合气氧浓度测量结果为18.64%时,通过双氧法计算烟气再循环率R为13.45%,扩展不确定度为1.56%。混合气氧浓度测量不确定度对双氧法扩展不确定度影响很大,在选择测量仪器时,混合气氧浓度测量仪器的扩展不确定度可小于烟气氧浓度测量仪器。     

标准数字时钟同步偏差测量不确定度评定

测量不确定度及其评定不仅适用于计量领域中的检定、校准、检测,也可应用于社会经济、科学研究、工程建设、生活环境等一切与测量有关的其它领域。标准数字时钟在医院、学校、机场、工厂等需要提供高性能时间的场所具有广泛应用,因此标准数字时钟的测量不确定分析也很有实际应用意义。本文简单介绍了测量不确定度的历史起源及基本概念,着重阐述了标准数字时钟同步偏差的测量不确定度的评定步骤和计算方法,为从事计量检定工作的人员进行测量不确定度评定时提供参考。     

降低发动机试验稳态压力测量不确定度方法研究

为降低系统不确定度,分析试验台稳态压力测量系统的各不确定度来源,对降低稳态压力测量系统不确定度的重要因素进行分析并提出相应改进方法。采用压力传感器现场校准方法降低测量系统与检定系统差异引入不确定度,采用三次样条插值法对压力传感器进行温度补偿降低工作环境温度对压力传感器影响引入不确定度。经验证,两种改进方法有效降低了系统的不确定度,该改进方法在其他型号发动机试验以及相关组合件试验中具有重要的推广和应用价值。     

四种不同量程温度变送器0℃时的测量误差不确定度评定

参照JJF 1183-2007《温度变送器校准规范》,对四种不同量程温度变送器进行校准,本文仅选用了温度0℃时的校准状态,并对其测量误差的不确定度进行评定。温度变送器在其他温度下的校准状态和测量误差的不确定度评定与本文描述过程等同。     

Advances of Barkhausen Emission Measurement

Barkhausen emission (BE) is a well-known phenomenon used in nondestructive testing techniques of ferromagnetic materials. The weaknesses of methods based on BE are related to the difficulties of ensuring measurement reproducibility because of the influence of the specimen on the measurement channel. In this paper, we propose a method of sensor calibration prior to measurement. To implement the calibration, a BE sensor is equipped with an additional calibration coil. The electrical pulse induced in the calibration coil is then used to reconstruct measured magnetic field pulses at the specimen surface.     

An Improved Method for the Evaluation of Uncertainty of Channel Power Measurement With a Spectrum Analyzer

This paper discusses issues in the uncertainty of power measurement performed with a superheterodyne spectrum analyzer. In particular, the channel power technique is considered, and an original and effective method is proposed based on the "Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement" for the uncertainty evaluation of channel power measurement. The method is based on the measurement of some suitable parameters associated to the input signal's spectrum and the use of a proper postprocessing formula. It allows a user to greatly simplify the computation of measurement uncertainty without loss of accuracy. The effectiveness of the method is verified experimentally. In particular, experiments are performed involving both laboratory- generated signals and some typical real-world digital communication signals. Helpful information and hints for the optimization of the spectrum analyzer setup and the reduction of uncertainty are Anally provided.     

Evaluating Uncertainties in Interpolations Between Calibration Data for Thermocouples

Two methods for evaluating thermocouple calibration uncertainty over the temperature range of the calibration are presented, when the thermocouple is calibrated at only a few temperatures. The evaluation of the uncertainty at fixed-point temperatures is well established, but it is often not clear how the uncertainty arising from interpolation between fixed points can be determined. We present a conventional method, based on that described in the “Guide to the expression of uncertainty in measurement” (GUM), and a numerically-based Monte Carlo method, for quantifying the calibration uncertainty arising from the use of an interpolating polynomial defined by calibration data. The two methods are compared and found to be in excellent agreement, but the Monte Carlo method is, in general, more flexible, e.g., when measurements are described by non-normal distributions.     

大距离运动的直线度测量

机床轴沿轴向运动的直线度是最重要的性能指标.描述了不同的直线度测量方法(直尺法、钢丝绳法、激光干涉仪法、局部垂直度测量及球板和球杆法等),并讨论了这些方法对测量移动长度超过2000 mm的机床的适用性.详细叙述了无重叠的球板拼接,估计了测量的不确定度,测量结果不确定度U为3.4μm(因子κ=2).给出了减小主要影响测量不确定度,也就是影响机床轴重复性的主要因素的一些可能性.示出了500mm×500mm球板拼接测量,并且和轴向移动量900mm的比较仪进行了比对,两种测量结果的偏差小于0.6μm.因此不会超出原有的测量不确定度范围.球板拼接法也可应用于大距离移动中的垂直度测量.无论是利用垂直平面进行测量或者用近来引进的精密三维机床检测,无重叠的球板拼接均可用于水平和垂直的直线度测量,还可用于定位、倾斜、俯视及偏转等方面的测量.     

An Approach Method to Calibrate the Autocollimator with Small Angle Measurement Range

A new method to calibrate the autocollimator with small angle measurement range has been developed. This method used a system based on rotary encoder for angle measurements with self-calibration function (SelfA47). The SelfA47 has 18,000 graduation lines with angle interval of 0.02°, corresponds to 72 arcsec. Thereby this system cannot be used to calibrate the autocollimator with measurement range <72 arcsec. On the other hand, SelfA47 can be used to calibrate an electronic level. The deviation of electronic level shaped linear gradient. Therefore a small nominal gradient of electronic level can be approximated by interpolation. Since the gradient of a curve corresponds to the angle quantities, it is feasible to calibrate the autocollimator with nominal angle <72 arcsec using SelfA47 and an electronic level. In this proposed method, SelfA47 is placed horizontally on the same plane with electronic level and mirror reflector position. The electronic level value that have been corrected by SelfA47 is used as a reference. This reference value was converted to the angle, thus the angle deviation of autocollimator can be determined. The prominent uncertainty of angle measurement using this new technique derived from the uncertainty of electronic level and rotary encoder. Using this method, the expanded uncertainty of 0.36 arcsec is obtained from calibration of autocollimator with measuring range of ±20 arcsec and it is consistent statistically with the manufacturer calibration result shown by E _n value is <1. In conclusion, this approach method can be applied to calibrate the autocollimator with a resolution smaller than SelfA47 as standard, but it is not recommended for the calibration of highly accurate autocollimator.     

CMM尺寸测量的不确定度评定模型研究

研究了坐标测量机(CMM)尺寸测量的不确定度评定方法。建立了符合ISO国际标准的测量不确定度评定黑箱模型。利用测量系统分析的方法,对6项量值特性指标引入的不确定度分量进行量化分析或实验标定,依据产品几何技术规范给出了各不确定度分量的评定模型。最后,通过工件直径测量的不确定度评定实例验证该方法的可行性。实验结果表明CMM尺寸测量的不确定度主要来源是偏倚和线性,不确定度分量为1.88μm,是所有其他分量合成的2倍以上,而温度补偿引入的不确定度分量仅为0.04μm,在实际测量中可忽略不计。     

激光跟踪仪测量曲面的测量不确定度研究

针对激光跟踪仪用于曲面轮廓度测量的不确定度评定问题,在论述了激光跟踪仪的标定和面向任务的测量不确定度的基础上,重点研究了Monte-Carlo模拟方法评价面向任务的不确定度的基本思想,并提出了虚拟激光跟踪仪的概念.最后通过实验研究,验证了采用Monte-Carlo模拟方法评价激光跟踪仪测量曲面轮廓度的不确定度是可行的.