多探头球面近场测试系统校准方法及对准角度误差分析

针对多探头球面近场天线测试系统的通道不一致性提出了校准方法,并对对准角度误差引入的近场测量幅度相位误差进行了仿真分析。分析表明,当对准角度误差Δφ=0. 5°时,引入的近场测量幅度误差0. 1dB,相位误差1°。采用高精度转台机械臂并结合激光对准等技术手段,可以将对准角度误差控制在±0. 1°之内,近场测量幅度误差及相位误差也将大幅减小。     

NIM球面近场法天线校准装置的测量不确定度评定

介绍了中国计量科学研究院（NIM）开发的一套精密球面近场扫描法天线校准装置(400 MHz～110 GHz)在测量天线归一化方向图（限于幅度）时的不确定度评定。以“自我比较法”为基础,简介了探头、安装对准、数据采样和射频系统等引入的18个不确定度分量的评定结果,重点针对天线暗室反射引入的不确定度不易评估的难题,基于射线追踪法提出了一种分析、测量和计算相结合的“干扰法”。评估结果表明该套近场系统在-40 dB副瓣电平内,重复性优于0.1 dB (26 GHz)、在忽略探头极化误差时的扩展不确定度优于2.7 dB。最后分析了球面近场天线测量的不确定度特点。     

一种低交叉极化小口径超宽带天线的设计

在高精度近场法天线测量、平面波发生器应用等场合,工作频段通常受限于近场探头。为了克服开口波导探头的带宽限制,出现了基于Vivaldi天线的超宽带、小口径天线作为近场探头。然而,常见的Vivaldi天线是非对称结构,导致交叉极化性能较差。设计了一款低交叉极化小口径超宽带天线,采用5层对称结构改进了传统Vivaldi天线的非对称性,利用贝塞尔曲线设计渐变槽辐射结构、加载电阻和贴片以及刻蚀矩形斜槽,减小了交叉极化比和天线驻波,改善了天线辐射方向性图。该探头口径宽70 mm、长201 mm,在0.9～6 GHz频段内天线仿真所得交叉极化比优于40.9 dB,增益为-5.5～9.53 dBi,端口反射系数幅度低于-10 dB,其辐射方向性图在全频段不开裂、主波束指向不变。     

平均值法交流共模抑制比测量不确定度评定北大核心CSCD

介绍了使用幅度绝对值的平均值法进行数据采集系统交流共模抑制比的测量不确定度分析和评价过程。使用测量幅度绝对值的平均值计算干扰分量值和本底噪声分量值,并采用直接代数相减方式剔除本底噪声的影响。讨论了主要的不确定度来源,包括信号源误差、数据采集系统增益误差、幅度测量误差、幅度分辨力误差,以及测量重复性等,给出了不确定度模型。并结合一个实例,给出了交流共模抑制比的不确定度评价结果。     

随机相幅误差对舷侧阵MVDR波束形成器阵增益的影响

舷侧阵正常工作时,由于海洋环境比较复杂,以及每路水听器通道的传输特性不完全一致,使舷侧阵每一个水听器输出信号的相位和幅度叠加了一个随机误差。在作MVDR自适应波束形成时,该随机误差的存在将影响到基阵的阵增益,降低检测能力。仿真结果表明:幅度和相位误差的存在会降低MVDR波束形成器的阵增益,两类误差越大,阵增益就越小;输入信噪比越高,MVDR波数形成器的阵增益就越小。文中从统计学角度分析了随机相幅误差对协方差矩阵的影响,然后通过数值仿真得到阵增益的变化规律。     

采样序列长度及周波数对正弦参数拟合的影响

针对波形拟合法估计正弦参数时,测量条件对拟合参数带来的误差影响,进行了拟合误差界的搜索研究。选取的条件变量分别是A/D位数、幅度、序列所含波形的周波数、初始相位、直流分量以及序列数据点数。以两两联动的双条件组合方式进行误差界搜索,获得了幅度、频率、相位、直流分量、动态有效位数等拟合参数的误差界随不同条件变化而变化的曲线规律,筛分出了显著影响量和不显著影响量。并对A/D位数、序列所含波形的周波数、以及序列数据点数带来的影响进行了深入研究,获得了拟合参数的误差界呈现量子化阶梯特征的显著规律,并获得了量子化阶梯边界点估计的经验公式。该结果可用于拟合正弦参数的误差评价和不确定度估计,也可以用于在设定拟合误差和不确定度情况下,选择测量条件。     

激光测振仪直流增益和直流偏移的测量不确定度

介绍了用最小二乘法评价外差式激光测振仪信号处理电路直流增益和直流偏移指标时,测量结果的不确定度分析和评定过程.讨论了影响直流增益测量不确定度的几个主要误差来源,包括信号源误差、被校仪器响应误差、被校仪器直流增益、标准仪器测量误差的影响等等.给出了减小直流增益测量不确定度的主要措施:①环境控制措施,以减少环境带来的不确定度;②选取高精度信号,以减少信号源误差带来的不确定度;③选取高精度标准测量仪器,以减少测量误差带来的不确定度.通过一个实例,给出了激光测振仪信号处理电路直流增益和直流偏移指标不确定度分析和评定结果.该过程及结论可应用在相应参数的计量校准中.     

线性测量系统输入频带宽度的测量不确定度评定

介绍了用稳幅正弦波激励法评价线性测量系统输入频带宽度指标时的不确定度分析和评价过程．讨论了主要的不确定度来源，包括信号源频率误差、幅度误差、线性测量系统幅度测量误差、频带边缘点处增益随频率变化率的影响等等，给出了减小不确定度的主要措施．并结合一个实例，给出了频带宽度的不确定度评价结果．     

端基直线法测量直流增益和直流偏移的不确定度

介绍了用端基直线法评价线性测量系统直流增益和直流偏移指标时,测量结果的不确定度,包含了测量结果的不确定度分析和评价过程.讨论了影响评价结果不确定度的几个主要误差来源,包括信号源误差、被校系统测量误差、被校系统量化误差的影响等等,给出了端基直流增益和直流偏移测量结果的不确定度.在一个实际评价例子上,给出了直流增益和直流偏移指标不确定度分析和评价结果;不确定度验证表明了该过程的正确性和切实可行性.该过程及结论可应用在对于计量标准进行直流增益和直流偏移指标的不确定度分析上.     

一种2.4GHz印刷单极天线的电磁辐射特性研究

建立了2.4 GHz单极天线的电磁辐射特性仿真模型,分析了天线的远场辐射方向图、辐射效率、实际增益等性能参数特性,研究了天线长度和高度与电磁辐射的关系.根据仿真的远场辐射特性与近场的对应关系设计了印刷单极天线,实测了其近场辐射特性.仿真和实验结果表明:所设计的天线具有最优的电磁辐射特性,为实际2.4 GHz天线设计提供了理论依据和实验指导.     

一种改进的变步长LMS算法在天线失配通道校正中的应用

天线阵列通道之间幅相特性的不一致会对天线阵列的性能有很大影响,故在其工作前要对其各通道的幅度和相位特性进行校正.本文针对天线阵列通道之间与频率无关的恒定通道失配问题,考虑到天线阵列常常工作在干扰噪声比较严重的低信噪比环境下,提出了一种改进的变步长LMS算法对失配通道的幅度和相位进行校正.仿真结果表明,采用误差自相关和遗忘累加均值调节步长的本文算法,可以很好地校正与频率无关的通道失配,与变步长LMS算法相比,在低信噪比环境下所能校正的幅度和相位精度更高,具有收敛速度更快、稳态误差更小、抗干扰能力较强的特点,且易于工程实现.     

有效值法交流共模抑制比测量不确定度评定

为解决影响工业现场的数据采集系统精度的共模干扰问题,以波形分析方式研究了交流共模干扰的表现形式,揭示了其同时含有直流偏移叠加交流波动和本底噪声的典型特征。提出以波形有效值幅度进行干扰强度表征,并进行共模抑制比的定量表述;同时使用有效值叠加模型对系统本底噪声的影响予以剔除,提高了共模抑制比的测量精度。基于该方法与流程讨论了其主要的不确定度来源—信号源误差、数据采集系统增益误差、幅度测量误差、幅度分辨力误差以及测量重复性等。进行了测量不确定度分析和评价,结合实例给出了通道共模抑制比的不确定度评价结果,验证了所述方法的实用性与可行性。     

角度块示值误差测量审核及En值的应用

申请实验室用示值误差优于2″的测量角仪对角度块的示值A1进行测量,分析测量过程中测量重复性、光学瞄准、仪器误差等影响,得到示值误差的测量不确定度U1(k=2);参考实验室用多齿轮分度台对角度块的示值A2进行测量,评估测量过程的不确定度来源,得到示值误差的测量不确定度U2(k =2);用公式计算得到示值误差测量审核的En值为0.4,角度块示值误差的测量审核的结果为满意.     

12Bit量化误差对正弦参数拟合影响的误差界

针对12 Bit量化误差对四参数正弦拟合带来的误差影响，分别在有效位数、幅度、频率、初始相位和直流分量五项参数上进行了拟合误差界的搜索。选取的条件变量分别是幅度、序列所含波形的周波数、初始相位、直流分量以及序列数据点数。以两两联动的双条件组合方式进行误差界搜索，获得了上述五项参数的误差界随不同条件变化而变化的曲线规律，筛分出了显著影响量和不显著影响量，以及明确的误差上界和下界。该结果可用于拟合参数的误差和不确定度估计，也可以在设定拟合误差和不确定度情况下，选择测量条件。     

一种多接收通道的增益与相移失配均衡方法

针对多个接收通道增益、相移特性的不一致给测向带来很大误差,提出一种通过标准测试信号,建立通道频率传输特性补偿数据库的方法,对实际接收信号进行精确的通道均衡补偿,有效解决了接收通道增益失配与相移失配问题及减少了测向误差.仿真证明:在比幅法测向系统中.间距d越小,幅度补偿带来的好处越明显;在比相幅法测向系统中,间距d在较大的变化范围内.相位补偿对测向误差都有明显改善.这种算法具有简洁、运算速度快的特点,适合天线数目、信道数目不多的中、小型可移动测向设备.     

基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究

基于约瑟夫森量子电压标准设计了交流功率差分测量系统。通过分析差分采样系统的误差分布及误差传递函数,提出换向差分测量方法,减小了差分采样系统的增益误差,提高了电压幅值测量准确度;通过分析衰减系数η,证明了采用换向差分测量较容易实现10-7量级电压幅值测量。通过评估差分采样系统零相位,结果证明了差分采样系统具有较好的相位测量稳定性。分析了交流功率差分测量系统的不确定度分量,评估了功率因数为1.0,0.5 L和0.5 C时的功率测量不确定度,通过与国家交流功率基准装置进行实验比对,证明了基于约瑟夫森量子电压交流功率测量系统不确定度评估的合理性。     

非正交轴系全站仪坐标测量系统误差分析技术研究

基于非正交轴系全站仪坐标测量系统的结构特点和测量模型,用数学分析的手段对其进行误差分析和测量不确定度评定。确定系统的主要误差分量是转台旋转角误差和激光跟踪仪测距值误差,并用GUM法评定各分量的不确定度。通过测量模型推导出系统的测量不确定度,并用MATLAB进行仿真,结果表明:当测距值不变时,测量不确定度几乎不受水平角变化的影响,而随着垂直角绝对值的增大而增大,当角度值不变时,测量不确定度随着被测点到视准轴上标定点的距离值增大而增大。实验初步验证了仿真结果的准确性。     

直流增益和直流偏移的不确定度

介绍了用最小二乘法评价线性测量系统直流增益和直流偏移指标时测量结果的不确定度分析和评价过程。讨论了影响评价结果不确定度的几个主要因素 ,包括信号源误差、被校系统量化误差、被校系统重复性影响、非线性误差影响等等。对一个实例 ,给出了直流增益和直流偏移几项指标不确定度分析和评价结果。该过程及结论可用于分析计量标准相应指标的不确定度 ,也可用于估计直流增益和直流偏移的测量不确定度     

超声波检测焊缝缺陷深度的不确定度评定

采用GUM法对超声波检测焊缝缺陷深度的测量不确定度来源进行了分析,并对检测过程中的测量不确定度进行了评定。结果表明:超声波检测焊缝缺陷深度的不确定度来源主要有超声波探伤仪水平线性误差、斜探头性能以及试块规格;为了得到精确的测量结果,测试前应对超声波探伤仪水平线性误差进行检查并确保其在合适范围内,然后选用合适的探头及试块。     

万能角度尺示值误差的不确定度分析

文章依据不确定度传播定律介绍了万能角度尺的测量方法、不确定度来源及测量模型,根据万能角度尺的测量方法和测量程序分析得到影响万能角度尺示值误差结果的因素。再通过对万能角度尺进行10次重复性测量后,利用贝塞尔公式计算得到其单次实验标准差,从而计算得到A类标准不确定度,然后从角度块的资料计算得到万能角度尺的B类标准不确定度,最后经过合成得到万能角度尺的合成标准标不确定度,取置信因子k=2进而得到其扩展不确定度。