數(shù)字存儲(chǔ)示波器幅度測(cè)量相對(duì)誤差測(cè)量不確定度評(píng)定

《數(shù)字存儲(chǔ)示波器幅度測(cè)量相對(duì)誤差測(cè)量不確定度評(píng)定》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、■囝■_■曩曩冒圈萬(wàn)方數(shù)據(jù)墊!!堡笙!塑文章編號(hào)：1005—3387(2011)02—0024—25數(shù)字存儲(chǔ)示波器幅度測(cè)量相對(duì)誤差測(cè)量不確定度評(píng)定李艷(山西省計(jì)量監(jiān)督檢定測(cè)試所，太原030002)摘要：根據(jù)數(shù)字存儲(chǔ)示波器校準(zhǔn)規(guī)范和測(cè)量不確定度評(píng)定與表示規(guī)范，用9500B示波器校準(zhǔn)儀對(duì)數(shù)字示波器幅度測(cè)量相對(duì)誤差測(cè)量的測(cè)量方法進(jìn)行分析，并對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行了評(píng)定和分析。關(guān)鍵詞：示波器校準(zhǔn)儀；數(shù)字示波器；幅度測(cè)量相對(duì)誤差；不確定度；評(píng)定中圖分類號(hào)：TM935．37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言數(shù)字存儲(chǔ)示波器是可將被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)，再以數(shù)字或模擬信號(hào)方式進(jìn)

2、行顯示的一種示波器。它主要用于觀察、分析、測(cè)量非重復(fù)信號(hào)、重復(fù)信號(hào)、單次信號(hào)和單次觸發(fā)信號(hào)等。此類儀器使用微處理器，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字式存儲(chǔ)器采集和存儲(chǔ)波形。目前，隨著模擬示波器的逐步淘汰，數(shù)字示波器已占主流。本文依據(jù)JJFl057—1998《數(shù)字存儲(chǔ)示波器校準(zhǔn)規(guī)范》及國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJFl059—1999(測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》中規(guī)定的方法和要求，用9500B示波器校準(zhǔn)儀對(duì)數(shù)字示波器的／iV(幅度)測(cè)量相對(duì)誤差的測(cè)量方法進(jìn)行分析并做了不確定度分析、評(píng)定。1概述校準(zhǔn)依據(jù)的校準(zhǔn)規(guī)范JJFl057—1998《數(shù)字存儲(chǔ)示波器校準(zhǔn)規(guī)范》，對(duì)TDS2012

3、B數(shù)字存儲(chǔ)示波器進(jìn)行校準(zhǔn)。1．1校準(zhǔn)環(huán)境環(huán)境溫度：(20±5)℃相對(duì)濕度：≤80％RH大氣壓強(qiáng)：86—106kPa供電電源：交流供電電壓：(220±11)V；頻率：(50±1)Hz周圍環(huán)境：校準(zhǔn)過(guò)程中，周圍無(wú)任何影響數(shù)字存儲(chǔ)示波器及其校準(zhǔn)系統(tǒng)性能的振動(dòng)、沖擊及電磁輻射等。1．2校準(zhǔn)用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)9500B示波器校準(zhǔn)儀及主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表l。一24一表1名稱型號(hào)測(cè)量范圍最大允許誤差——直流電壓：不土flmV～200V)波脈沖幅度：MPE：-t-．025％+25I^V器±(5mV～200V)MPE：-4-0．1％+101LV：檢9500B上升時(shí)間：150psMP

4、E：±25ps定時(shí)標(biāo)信號(hào)：MPE：±2．5×10—7裝0．5ns一55s；(時(shí)標(biāo)脈沖前沿≤Ins)；置穩(wěn)幅正弦波：MPE：±5．0％DC一3．2GHz2測(cè)量方法用9500B示波器校準(zhǔn)儀測(cè)量數(shù)字示波器的AV(幅度)測(cè)量相對(duì)誤差的測(cè)量系統(tǒng)連接如圖1所示。器圖1測(cè)量系統(tǒng)連接圖將9500B的有源信號(hào)頭接至數(shù)字示波器需要校準(zhǔn)的通道輸入端。確保數(shù)字示波器和9500B都通電預(yù)熱至規(guī)定時(shí)間。2．1數(shù)字示波器操作選定數(shù)字存儲(chǔ)示波器的測(cè)量通道、將垂直通道靈敏度檔置于校準(zhǔn)位置，選擇外部信號(hào)作觸發(fā)源。2．29500B操作按下9500B示波器校準(zhǔn)儀的幅度校準(zhǔn)功能鍵，進(jìn)入9500

5、B幅度校準(zhǔn)菜單。將靈敏度檔(V／div)調(diào)節(jié)到與被測(cè)示波器相同。將倍率數(shù)調(diào)節(jié)至示波器屏幕需要格數(shù)(一般為六格)。設(shè)置校準(zhǔn)信號(hào)通道，觸發(fā)信號(hào)通道，觸發(fā)速率和示波器輸入阻抗。按“ON”鍵，接萬(wàn)方數(shù)據(jù)通9500B輸出，調(diào)節(jié)示波器掃速和觸發(fā)同步，使9500B輸出波形在示波器屏幕上穩(wěn)定顯示，波形位于示波器屏幕中央。讀取屏幕所顯示方波脈沖的幅度y，％為輸入方波脈沖幅度，則AV(幅度)測(cè)量相對(duì)誤差6y由式(1)計(jì)算：SV=(y—Vo)／Vo。3數(shù)學(xué)模型依據(jù)數(shù)字示波器的△y(幅度)測(cè)量相對(duì)誤差的測(cè)量方法可得到數(shù)字示波器AV(幅度)l測(cè)量的誤差為：8V=(V—K)／Vo

6、式中，y為被校示波器顯示的方波脈沖的幅度，直接從示波器中讀到；Vo為由校準(zhǔn)儀輸入的方波脈沖幅度；SV為AV(幅度)測(cè)量相對(duì)誤差。4標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定4．1不確定度來(lái)源及評(píng)定4．1．19500B示波器校準(zhǔn)儀最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度／2,，由9500B示波器校準(zhǔn)儀說(shuō)明書給出的MPE為0．1％，估計(jì)為均勻分布，包含因子k=掃，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度／1,1：墮．娶：0．058％。4j4．1．2讀數(shù)分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度“：讀數(shù)分辨力在6．16～6．20V跳變40mV，40mV對(duì)應(yīng)的分辨力應(yīng)為20mV，服從均勻分布，包含因子k=萬(wàn)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：1

7、1"2：20一mV／6．18×103mV：0．19％√

8、j4．1．3測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量H3對(duì)TDS2012B數(shù)字存儲(chǔ)示波器的幅度在1V／div進(jìn)行重復(fù)測(cè)量10次，數(shù)據(jù)如下表，序置(1V／div)殘差(V)礦2。(V)號(hào)(V)yi=石。一Z茗l6．16～0．0160．000256X26．200．024O．000576髫36．16～0．0160．000256扎6．16～0．0160．0()0256％6．200．0240．000576％6．16～0．016O．000_256X76．16～0．0160．000256并86．20O．024O．O00

9、576算96．16—0．016O．000256石106．200．0240．000576平均6．