中國航天科工集團三十五研究所  賈旭  胡同祥  常冬梅  王成遠

　　一、測量原理

　　1.檢定裝置的組成
　　公司的微波衰減檢定裝置由S_3-1型三厘米標準衰減器、信號源、檢波器、駐波計、隔離器等組成，其中S_3-1型標準衰減器為主標準器，其余儀器屬于配套設備。測試連接圖如圖1所示。
    

    圖1  測試原理框圖

　　2.測量原理
　　采用高頻串聯(lián)替代法(同頻率比較法)的原理對被測衰減器進(jìn)行檢定:改變被測衰減器和標準衰減器的衰減量時(shí)，保持駐波計指示器的示值不變，由標準衰減器直接替代被檢衰減器的衰減量。    

　　二、測量不確定度的來(lái)源與評定

　　1.隨機因素所引入的不確定度的評定
　　由于信號源輸出頻率和功率不穩定，環(huán)境條件、操作人員讀數視差等隨機因素的影響引入的不確定度，按A類(lèi)方法評定。
　　選用TS7型精密極化衰減器作為被檢衰減器，在f₀頻率點(diǎn)分別于10、20、30、40、50dB量程點(diǎn)上，各測量10次。
    (1)按照公式，計算出測量列的平均值；
    (2)按照貝塞爾公式
    
    計算出單次測量的實(shí)驗標準差S(x_i)，測量和計算結果見(jiàn)表1。
    

    注:表中的刻度值依次表示10、20、30、40、50dB量程點(diǎn)對應的極化面轉角。
    (3)選用上表中標準差的最大值S_max(x_i)=0.0420dB參與不確定度的評定，以10次測量的平均值作為測量結果,故而采用平均值的實(shí)驗標準差S()表示A類(lèi)方法評定的不確定度值:
    
    自由度:ν₁₁=n-1=10-1=9

　　2.由標準衰減器衰減量的極限誤差引入的不確定度的評定
　　(1)由標準衰減器的極限誤差引入的不確定度按B類(lèi)方法評定。S_3-1型標準衰減器說(shuō)明書(shū)中給出的極限誤差為±0.02dB/10dB，由此可知其置信區間的半寬度a₁=0.02dB/10dB，分布類(lèi)型屬于均勻分布，取包含因子k₁=，各量程點(diǎn)上標準不確定度分量:
    
    其具體計算結果見(jiàn)表2。
    

    (2)自由度的計算:
    
    故自由度ν_B1=∞

　　3.駐波計靈敏閾引入的不確定度的評定
　　駐波計靈敏閾引入的不確定度按B類(lèi)方法評定。根據駐波計指示器刻度，靈敏閾置信區間的半寬度a₂=0.02dB，分布類(lèi)型屬于均勻分布，取k₂=。此項標準不確定度分量:
    
    取=0.10(可信度取90%)，
    則自由度ν_B2=50

　　4.失配引入的不確定度
　　失配誤差引入的不確定度與被檢衰減器的反射系數有關(guān)，一般可不將其列入裝置不確定度分量參與評定，而由具體計量測試人員在測量時(shí)根據被測衰減器兩端的駐波系數估算，并列入測量結果的不確定度。但在該標準裝置中，標準衰減器與被檢衰減器兩端加入了3個(gè)隔離器，總隔離度在60dB以上，反射系數主要取決于去耦元件隔離器，而與被測衰減器關(guān)系不大，故此處按去耦元件的反射系數參與不確定度的評定。
    根據JJG321-1983《串聯(lián)高頻替代法檢定衰減器》檢定規程的要求，選擇駐波系數小于或等于1.1的隔離器接入測量系統，且認為源端反射系數Г_g與負載端反射系數Г_L相同，其模值如下:
    
    失配誤差屬于反正弦分布，k₃=，按下式計算失配誤差引入的標準不確定度:
    
    估計=0.10(可信度取90%)，
    則自由度ν_B3=50

　　5.標準不確定度匯總表(見(jiàn)表3)
    

　　6.合成標準不確定度的計算
　　(1)標準不確定度各分量互相獨立，按下式合成:
    
    按不同量程計算的合成標準不確定度的結果見(jiàn)表4。
    

    (2)合成標準不確定度的有效自由度按下式計算:
    
    在不同量程上的計算結果見(jiàn)表5。
    

　　7.擴展不確定度的計算
　　擴展不確定度U_p的計算公式為
　　U_p=k_pu_c
　　式中k_p為置信因子。
　　查t_p(ν)分布表，在95%置信概率下，有效自由度74～447，對應的置信因子k_p=1.99～1.96，為計算方便，統一取k_p=2。U_p值的具體計算結果見(jiàn)表6。
    

　　取U_p=0.15dB作為三厘米微波衰減檢定裝置全量程的擴展不確定度，也就是三厘米微波衰減檢定裝置的測量不確定度。