示波器上升时间测量不确定度评定.pdf

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1、示波器上升时间测量结果不确定度评定报告测量不确定度评定1校准仪输出上升时间的校准/检定1.1测量模型fX=fN式中，fX---被校/检示波器校准仪的上升时间；fN---86100C&86105C取样示波器测量值。1.2不确定度分量来源标准器不准引入的不确定度分量；标准器上升沿建立时间引入的不确定度分量；标准器数据采集引入的不确定度分量；系统不稳定因素引起的不确定度分量。1.3计算各分量标准不确定度1.3.1标准器不准引入的标准不确定度分量u(1)查标准器86100C&86105C取样示波器技术资料

2、，其时间间隔精度指标为“1ps+1.0%的增量时间读数”。其测量不确定度分量可用下式进行估算：u(1)＝（1ps+被测快沿脉冲上升时间×1.0%）/k式中，一般取k＝3，引入的不确定度分量为：u(1)＝（1ps+150ps×0.01）/3＝1.44ps@Tr=150psu(1)＝（1ps+70ps×0.01）/3＝0.98ps@Tr=70ps1.3.2标准器Y轴建立时间引入的标准不确定度分量u(2)由于标准仪器测量脉冲的上升时间时，其自身的带宽有限，即其建立时间不充分小，所以要引入一定的测量误差，

3、其测量误差一般用下式进行估算：1δ＝1－12n式中，n＝被测上升时间/标准仪器的建立时间因为86100C&86105C取样示波器的建立时间约为17ps（来源于检定证书），所以引入误差为：172δ＝√1+−1≈0.64%@Tr=150ps1502172δ＝√1+−1≈2.9%@Tr=70ps702因此，因为86100C&86105C取样示波器的建立时间所引入的不确定度分量为：u(2)＝0.64%×150ps/3＝0.56ps@Tr=150psu(2)＝2.9%×70ps/3＝1.17ps@Tr=7

4、0ps1.3.3标准器数据采集引入的标准不确定度分量u(3)由于上升时间是脉冲幅度从10%到90%所经历的时间，在使用光标自动测量功能读取数据的过程中，幅度测量不准会引入误差，这里把它们归结为在数据读取、采集中引入的，其测量不确定度分量可用下式进行估算：u(3)=（被测快沿脉冲上升时间×0.5%+1ps）/k式中，一般取k＝2，引入的不确定度分量为：u(3)=（150ps×0.005+1ps）/2=0.88ps@Tr=150psu(3)=（70ps×0.005+1ps）/2=0.68ps@Tr=7

5、0ps1.3.4系统不稳定性引入的标准不确定度分量，用测量重复性表征u(4)被校/检示波器校准仪输出150ps@阻抗50Ω,测量数据如下表：x1x2x3x4x5152.69152.70153.08153.02153.03
_x6x7x8x9x10152.90153.13152.97153.05153.08
̅152.97s0.16被校/检示波器校准仪输出70ps@阻抗50Ω,测量数据如下表：x1x2x3x4x577.7077.7977.8377.8477.85
_x6x7x8x9x1077.767

6、7.8077.8277.7977.47
̅77.77s0.11由于1.3.3和1.3.4的不确定度分量的数据相关，取其大者作为计算合成标准不确定度的分量。1.4标准不确定度一览表(见表1)表1@Tr=150ps标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度值u(1)标准装置精度引入的不确定度1.44ps标准器上升沿建立时间引入的不确u(2)0.56ps定度分量标准器数据采集引入的不确定度分u(3)0.88ps量u(4)系统不稳定性引入的不确定度0.16ps表2@Tr=70ps标准不确定度分量不确定度来源

7、标准不确定度值u(1)标准装置精度引入的不确定度0.98ps标准器上升沿建立时间引入的不确u(2)1.17ps定度分量标准器数据采集引入的不确定度分u(3)0.68ps量u(4)系统不稳定性引入的不确定度0.11ps1.5合成标准不确定度由于的不确定度分量u(3)和u(4)的数据相关，取其中较大者u(3)作为计算合成标准不确定度的分量。??=√?2(1)+?2(2)+?2(3)=1.8ps@Tr=150ps（1.6/1.553）??=√?2(1)+?2(2)+?2(3)=1.7ps@Tr=70ps

8、(1.5/1.530)1.6扩展不确定度取k=2，则：U=k×uc=3.6ps@Tr=150psU=k×uc=3.4ps@Tr=70ps