数字示波器上升时间测量值的不确定度评定-论文.pdf

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1、冯继伟等：数字示渡器上升时阌测量值的不确定度译定数字示波器上升时间测量值的不确定度评定冯继伟柏航黄运来(中国人民解放军63981部队测试计量队，湖北武汉430311)摘要：示波器的上升时问是检定示波器的一个重要参数，本文根据JJG262—1996(模拟示波器检定规程》建立相应的数学模型，通过对检定示波器上升时间的各个影响因素进行数值计算，完成示波器上升时间的测量误差不确定度的评定。关键词：上升时间；测量；不确定度评定中图分类号：TB973文献标识码：A国家标准学科分类代码：410．55DigitalOscilloscopeRiseTimeUncertaint

2、yEvaluationofMeasurementResultsFengJiweiBaiHangHuangYunlai1概述应外接5012通过式负载，以达到阻抗匹配，框图如图1。1．1测量依据．2测量模型JJG262—1996(模拟示波器检定规程》Y=X—01．2环境条件式中：y-_上升时间的示值误差；温度(20±5)℃，相对湿度(45—80)％RI-I，电源电压一示波器校准仪的实测值；(220V±10％)一被检示波器表示值。I．3测量标准3灵敏系数Fluke9500B示波器校准仪aY．。1砑1．4被测对象aY，泰克数字示波器TDS3012。2—3X—一lo1

3、．5测量方法4测量结果的不确定度来源主要有以下几方面对于数字示波器，如果用线性内插来测量脉冲的上4．1测量结果的重复性引入的不确定度升时间，可能显示的上升时间从0．8到1．6取样间隔之示波器校准仪因为所配测试头为150ps，根据脉冲上间裱花，这取决于采样点落在所测量脉冲上升时间的哪升时间和对应频带宽度的关系个部位。=，k／A依据示波器上升时间的定义，示波器屏幕上显示的t，一上升时间，单位为S；阶跃信号波形从脉冲幅度的10％到9o％所经历的时间一高端截止频率(幅度下降3dB频率)，单位为Hz；问隔即为上升时间。一常数，当频率响应特性为RC积分网络时，k=示波器

4、校准仪被检示波器0．35；当频率响应特性为高斯型响应网络时，k=0．34。⋯—[]⋯这里我们取k=0．35来计算。上升沿方式输出5OQ负载输入端=350／150ps=2．33(rls)(注意此时示波器输入阻抗必须设置为5012)图1将示波器校准仪的上升沿方式输出接至被检示波器因此标准阶跃信号在被检示波器上面的显示标称值的通道1，检定被检示波器通道1的上升时间是否合格。若应为2．33ns。但是因为设备、环境等因素，对被检示波器被检示波器为多通道，还需要对其他通道各档位进行同样进行重复6次测量，实际测得数据为2．42ns、2．42ns、步骤的检定。注意，如被检示

5、波器的输入阻抗不是500时，2．41ns、2．42ns、2．41ns、2．42ns平均值为2．417ns。收稿日期：2014—03—04t耐童与灏试技,g)2ot4丰tt41卷第7期。因为测量重复性引入的不确定度，属于A类不确定4．5合成标准不确定度度，利用贝塞尔公式，计算厂—————。=√+=0．020(Ils)s()=√蓦(—)=o．0052(璐)4．6扩展不确定度U=2Xu。=2×0．020=0．04(ns)(k=2)“√6：0．0021(ns)5结束语4．2测量标准装置示波器校准仪因为系统及探头组件从以上分析可以看出，对于示波器上升时间的测量，引人的

6、不确定度必须选择与之相适应的测量探头，使得被检示波器的带因为标准设备及探头组件引入的不确定度属于B宽、上升时间满足要求，从而可以很好的避免因为测量标类不确定度，根据示波器校准仪Fluke9500B技术说明书准探头选择不恰当引人的误差，提高测量精度。可知，系统引入的上升时间不确定度为：25ps，按照均匀参考文献误差分布，取k=√3，[1]日r德培．测量不确定度．北京：国防工业出版社，1996．25[2]沙定国．误差分析与测量不确定度评定．北京：中国计量出版社，_td,B1：：0．0144(ns)2003．j4．3因为人为测量引入的误差[3]GJB3756—19

7、99不确定度表示与评定．由于操作人员目视屏幕而产生的人为误差，按照水[4]JJF1059—1999测量不确定度的评定与表示．[5]JJG262—1996(模拟示波器检定规程》．平l0格，分辨率为1／4来计算，按照均匀误差分布，取k[6]泰克数字示波器TDS3012使用说明书．=．[7]福禄克9500B示波器校准仪说明书．：：_0U．·0144(ns。)作者简介：冯继伟，男，工程师。工作单位：中国人民解放军63981部队测4．4因为是在标准实验室中，其他环境等因素带来的不试计量队。通讯地址：430311湖北省武汉市黄陂区滠口街。确定度在此可以忽略不计。柏航，黄

8、运来，中国人民解放军63981部队测试计量队(武汉4