压力传感器动态校准不确定度评定

压力传感器动态校准不确定度是表征其测量精度的重要指标.提出一种用于压力传感器动态校准不确定度评价的灰色方法.首先,使用正弦压力发生器产生标准的正弦压力信号驱动被校传感器,获取传感器特征输出;然后采用灰色关联分析处理传感器特征数据,得到权重数列;之后建立灰色模型并计算出各校准频率点的灰色偏度;最后采用加权最小二乘法去拟合以得到的工作频率范围内所有频率点的不确定数据,建立起被校压力传感器的动态校准不确定度模型.设置了幅值变化及不变两种情况下的实验验证方案,使用本文所提灰方法及黄方法分别对各方案下的数据进行处理;实验结果的对比表明:两种方案下所得动态校准不确定度曲线模型具有一致性;其中幅值变化情况下,两种方法在指定校准频率点所得校准不确定度的相对误差优于6%,在测试频率点相对误差也小于10%;幅值不变情况下,在大部分频率点处所得相对误差普遍小于5%,部分优于0.018%.实验分析证明,所提灰方法能很可靠地评估压力传感器动态校准不确定度.      

压力传感器动态特性参数不确定度评定

压力传感器动态特性参数的不确定度是表征其动态测量性能的重要指标。提出了一种压力传感器动态特性参数的不确定度评定方法。首先,使用激波管动态校准系统产生阶跃压力信号激励压力传感器,得到传感器的输出信号;其次,采用基于经验模态分解（EMD）的传感器输出信号预处理方法,减小动态校准过程中噪声的影响;然后,根据传感器的输入输出信号,采用自适应最小二乘法建立压力传感器的数学模型,进而得到其时频域动态特性参数;最后,针对重复校准实验得到的动态特性参数序列的小样本特点,采用自助法计算参数的扩展不确定度和相对不确定度。采用激波管系统对压力传感器进行多次重复动态校准实验,计算时频域动态特性参数的不确定度,并与现有方法进行对比。实验结果表明:本文方法可以弥补贝塞尔法在处理小样本量数据中的不足,且与蒙特卡罗法的不确定度评定结果相对误差小于10%,说明本文方法可以有效地评定压力传感器动态特性参数的不确定度。分析时频域动态特性参数的相对不确定度得到传感器的工作频带和超调量受噪声的影响较大,为动态校准实验条件的改善提供了重要依据。      

测量接收机与矢网测量衰减方法研究

介绍测量接收机与矢量网络分析仪测量衰减的原理，并对不确定度来源进行了分析。分别对低反射系数下，不同衰减量进行不确定度评定，表明衰减量在（10～60）dB范围内，两种标准测量不确定度相当；另外，采用两种测量标准对较大输入反射系数模值、不同相位下的阻抗调配器级联20dB固定衰减器作为被测件进行测试，最大偏差达到±0.31dB，矢量网络分析仪的测量不确定度（0.18dB），明显小于接收机测量不确定度（0.59dB）。     

应变传感器动态特性激光绝对法冲击校准装置

针对应变传感器动态特性缺少校准途径的问题,提出了应变传感器动态特性激光绝对法冲击校准装置,利用霍普金森杆作为动态应变激励装置,用激光测速仪和衍射光栅作为应变测量装置,霍普金森杆在冲击激励下产生梯形脉冲应变激励,激光测速仪配合衍射光栅将动态应变转换为多普勒频率信号,通过Hilbert变换及平滑滤波技术对测量信号进行分析,编制动态应变校准软件,完成了对应变传感器动态特性的校准,校准结果的不确定度满足工程测试的需求。     

100kHz~1MHz频率范围水听器灵敏度激光法校准及其验证

激光法校准水听器灵敏度是一种绝对校准方法，本文介绍了激光法水声声压校准装置的校准原理及主要系统构成，采用激光法对TC4034和BK8103水听器的灵敏度在100kHz~1MHz频率范围进行了校准实验研究，分析了激光法校准装置的测量不确定度，校准结果与三换能器互易法对校准结果进行了对比。结果表明两种校准方法的结果总体上是一致的，校准结果偏差小于两套装置的合成不确定度。本文对导致二者之间偏差的原因进行了分析。     

100kHz~1MHz频率范围水听器灵敏度激光法校准及其验证

激光法校准水听器灵敏度是一种绝对校准方法，本文介绍了激光法水声声压校准装置的校准原理及主要系统构成，采用激光法对TC4034和BK8103水听器的灵敏度在100kHz~1MHz频率范围进行了校准实验研究，分析了激光法校准装置的测量不确定度，校准结果与三换能器互易法对校准结果进行了对比。结果表明两种校准方法的结果总体上是一致的，校准结果偏差小于两套装置的合成不确定度。本文对导致二者之间偏差的原因进行了分析。     

测量接收机与矢网测量衰减方法研究

介绍测量接收机与矢量网络分析仪测量衰减的原理,并对不确定度来源进行了分析。分别对低反射系数下,不同衰减量进行不确定度评定,表明衰减量在(10～60) d B范围内,两种标准测量不确定度相当;另外,采用两种测量标准对较大输入反射系数模值、不同相位下的阻抗调配器级联20dB固定衰减器作为被测件进行测试,最大偏差达到±0. 31dB,矢量网络分析仪的测量不确定度(0. 18dB),明显小于接收机测量不确定度(0. 59dB)。     

动态真空校准装置的设计

动态真空校准装置由供气系统、抽气系统、校准系统、烘烤系统、测控及分析系统五部分组成。利用快开超高真空插板阀与限流元件组合的方法,在20ms至1s的时间范围内实现标准压力10⁵Pa至100Pa范围的瞬态阶跃变化。采用稀薄流下DSMC法与连续流下Navier-Stokes方程相结合的模型,确定快速膨胀过程中标准压力时间常数。动态真空校准装置预计达到的技术指标为校准范围10^-1Pa～10⁵Pa,合成标准不确定度小于15%。     

激光目标模拟器功率现场校准装置

激光探测设备被广泛应用于精确瞄准、捕获、跟踪系统中,在其投入使用前,需要进行多次仿真测试。激光目标模拟器是激光探测设备仿真测试时使用的重要仿真设备,但是具有体积大、不易搬运的特点。本文设计了一种激光目标模拟器现场功率校准装置。该校准装置由光阑、聚焦光学系统、能量探测单元、时域探测单元、二维位移机构、微型转台和控制软件等组成。校准装置可现场对1.064μm、峰值功率范围(10^-5～10^-1)W的激光目标模拟器功率稳定性及均匀性进行准确、快速校准,功率稳定性及均匀性测量不确定度均小于8%（k=2）,从而为激光目标模拟器提供计量保障。     

振动传感器的微加速度动态校准

阐述了高灵敏度振动传感器在超低频微小加速度下进行动态校准的校准装置工作原理、校准方法 ,分析了其校准不确定度。该装置采用曲率半径为 10m的虚拟摆结构 ,从较强的环境干扰噪声中利用数字滤波技术成功地拾检微弱振动信号 ,使微小标准加速度获得复现。该装置可在 (0 .0 0 1～ 0 .1)Hz超低频率范围内和 (1× 10 -6～ 1× 10 -2 )m s2 微小加速度范围内实现高准确度激光绝对校准和比较法校准 ,其校准不确定度达 0 .5%。     

时间码现场校准技术研究

时间码在航空航天、金融、通信、交通和能源等领域应用广泛，定时偏差是表征时间码同步性能的重要参数。而时间码设备使用环境复杂，需长期连续加电运行，不宜拆卸。因此，需要采用现场校准技术。利用北斗共视技术，研究一种时间码现场校准方法，可远程获得精确可靠的时间参考，对常见时间码如1PPS、B(DC)码和B(AC)码等进行测量，解决时间码现场校准的难题。实验结果表明，基于该方法的现场校准装置内时基相对于UTC(BIRM)的定时偏差优于10 ns, 1PPS和B(DC)测量的扩展不确定度小于20 ns, B(AC)测量的扩展不确定度小于1.5μs。     

30MHz磁场标准

为了解决在电视、通讯、广播、遥测、遥控、导航等领域的磁场测量问题,我们采用标准场法和标准天线法建立了30MHz磁场标准。利用该标准不仅可以对场强计和测试天线进行校准,而且还可以用来与载波场强标准进行比对。在2～30MHz频率范围内,两种方法比对的一致性小于1dB。     

基于单直角电桥的交流电阻校准装置测量不确定度评定

本文基于单直角电桥原理，以数字式直角电桥源作为双路正交电压信号输出，搭建了交流电阻校准装置，利用单直角电桥的平衡方程，计算出待测交流电阻的阻值作为校准值。在频率1.591 55kHz、幅值有效值1V下，以标准电容100nF、交流电阻1kΩ为测试点，对交流电阻校准装置的测量不确定度进行了评定：建立了基于单直角电桥原理的被校交流电阻的数学模型，分析了测量不确定度的来源，并计算了交流电阻标准不确定度的各个分量。最后根据测量不确定度传播公式对其进行合成，计算得到合成标准不确定度，并通过扩展不确定度得到整个交流电阻校准装置的校准结果。     

基于单直角电桥的交流电阻校准装置测量不确定度评定

本文基于单直角电桥原理，以数字式直角电桥源作为双路正交电压信号输出，搭建了交流电阻校准装置，利用单直角电桥的平衡方程，计算出待测交流电阻的阻值作为校准值。在频率1.591 55kHz、幅值有效值1V下，以标准电容100nF、交流电阻1kΩ为测试点，对交流电阻校准装置的测量不确定度进行了评定：建立了基于单直角电桥原理的被校交流电阻的数学模型，分析了测量不确定度的来源，并计算了交流电阻标准不确定度的各个分量。最后根据测量不确定度传播公式对其进行合成，计算得到合成标准不确定度，并通过扩展不确定度得到整个交流电阻校准装置的校准结果。     

振动与冲击传感器温度响应校准不确定度估算

当在温度响应校准装置上用振动与冲击传感器进行温度响应和温度频率响应测试时,其精度受随机误差和系统误差的影响。根据误差理论,并通过辅助实验,工程判断和对测量系统固有特性的分析,确定了各项误差,并计算出该系统的校准不确定度:激光绝对法——1％～3％;比较法——3％～5％。     

动态真空校准装置的设计

动态真空校准装置由供气系统、抽气系统、校准系统、烘烤系统、测控及分析系统五部分组成。利用快开超高真空插板阀与限流元件组合的方法,在20ms至1s的时间范围内实现标准压力105Pa至100Pa范围的瞬态阶跃变化。采用稀薄流下DSMC法与连续流下Navier-Stokes方程相结合的模型,确定快速膨胀过程中标准压力时间常数。动态真空校准装置预计达到的技术指标为校准范围10-1Pa～105Pa,合成标准不确定度小于15%。     

一种测量射频脉冲序列稳定性的新方法

本文提出了一种用于射频脉冲序列稳定性测量的新方法——无源正交双通道法,对这种方法进行了全面的理论分析,并初步建立能满足工程应用的微机控制的测量系统。测量系统可用于测量射频范围500MHz～12.4GHz、射频脉冲宽度1～10μs、脉冲重复频率100Hz～10kHz的各种发射机。频率起伏测量精度与分辨度分别为2%和100Hz,测频灵敏度为250Hz,测幅分辨度为0.1%。     

1.25MHz衰减测量系统

一种可以在1.25MHz频率上高精度测量6dB增量衰减的系统已经研制成功,初步实验表明:系统误差的典型值为5μB(1μB=0.00001dB),分辨度为1μB。NBS制造的以调谐的线性混合头及功率检测器组成的专用线性度测量系统(LMS)已用于确定1.25MHz功率检测器的非线性。检测器是一个带有热隔离的珠状单热敏电阻,它可近似地线性跟踪输入功率的4:1的变化。非线性修正值是由线性度测量系统确定的,现在所用检测器的修正值为13μB左右。这个已校准的检测器及另一个同类的检测器被用于衰减测量系统(AMS)作功率比测量,以便测出被测件的衰减变化。预期起始插损可达100dB,测量6dB左右的变化量时,其准确度为0.001dB。对用于校准系统的元件都必须进行专门的设计考虑,以便使失配误差减小到不致使上述估计的准确度明显下降。     

定容式流导法微流量校准装置的设计

定容式流导法微流量校准装置是气体微流量的计量标准,由定容式流量计和流导法两部分组成,定容式流量计用于大流量的测量,流导法用于小流量的测量。定容式流量计有两种工作模式,可测量流入定容室的气体流量;也可测量流出定容室的流量。该校准装置,可采用定容法和流导法对气体微流量进行校准,校准范围为(5×10-2~5×10-11)Pa.m3/s,合成标准不确定度为0.56%~1.70%。     

一种平面传声器自由场测量不确定度评定方法

介绍了一种平面传声器自由场环境下的测量方法，通过对平面传声器校准装置的测量数学模型及其测量不确定度评定方法的分析，给出了不确定度评定实例，并对校准装置测量不确定度进行验证，验证结果表明该校准装置测量不确定度判定合理可信。