中国航天科工集团三十五研究所  贾旭  胡同祥  常冬梅  王成远

　　一、测量原理

　　1.检定装置的组成
　　公司的微波衰减检定装置由S_3-1型三厘米标准衰减器、信号源、检波器、驻波计、隔离器等组成，其中S_3-1型标准衰减器为主标准器，其余仪器属于配套设备。测试连接图如图1所示。
    

    图1  测试原理框图

　　2.测量原理
　　采用高频串联替代法(同频率比较法)的原理对被测衰减器进行检定:改变被测衰减器和标准衰减器的衰减量时，保持驻波计指示器的示值不变，由标准衰减器直接替代被检衰减器的衰减量。    

　　二、测量不确定度的来源与评定

　　1.随机因素所引入的不确定度的评定
　　由于信号源输出频率和功率不稳定，环境条件、操作人员读数视差等随机因素的影响引入的不确定度，按A类方法评定。
　　选用TS7型精密极化衰减器作为被检衰减器，在f₀频率点分别于10、20、30、40、50dB量程点上，各测量10次。
    (1)按照公式，计算出测量列的平均值；
    (2)按照贝塞尔公式
    
    计算出单次测量的实验标准差S(x_i)，测量和计算结果见表1。
    

    注:表中的刻度值依次表示10、20、30、40、50dB量程点对应的极化面转角。
    (3)选用上表中标准差的最大值S_max(x_i)=0.0420dB参与不确定度的评定，以10次测量的平均值作为测量结果,故而采用平均值的实验标准差S()表示A类方法评定的不确定度值:
    
    自由度:ν₁₁=n-1=10-1=9

　　2.由标准衰减器衰减量的极限误差引入的不确定度的评定
　　(1)由标准衰减器的极限误差引入的不确定度按B类方法评定。S_3-1型标准衰减器说明书中给出的极限误差为±0.02dB/10dB，由此可知其置信区间的半宽度a₁=0.02dB/10dB，分布类型属于均匀分布，取包含因子k₁=，各量程点上标准不确定度分量:
    
    其具体计算结果见表2。
    

    (2)自由度的计算:
    
    故自由度ν_B1=∞

　　3.驻波计灵敏阈引入的不确定度的评定
　　驻波计灵敏阈引入的不确定度按B类方法评定。根据驻波计指示器刻度，灵敏阈置信区间的半宽度a₂=0.02dB，分布类型属于均匀分布，取k₂=。此项标准不确定度分量:
    
    取=0.10(可信度取90%)，
    则自由度ν_B2=50

　　4.失配引入的不确定度
　　失配误差引入的不确定度与被检衰减器的反射系数有关，一般可不将其列入装置不确定度分量参与评定，而由具体计量测试人员在测量时根据被测衰减器两端的驻波系数估算，并列入测量结果的不确定度。但在该标准装置中，标准衰减器与被检衰减器两端加入了3个隔离器，总隔离度在60dB以上，反射系数主要取决于去耦元件隔离器，而与被测衰减器关系不大，故此处按去耦元件的反射系数参与不确定度的评定。
    根据JJG321-1983《串联高频替代法检定衰减器》检定规程的要求，选择驻波系数小于或等于1.1的隔离器接入测量系统，且认为源端反射系数Г_g与负载端反射系数Г_L相同，其模值如下:
    
    失配误差属于反正弦分布，k₃=，按下式计算失配误差引入的标准不确定度:
    
    估计=0.10(可信度取90%)，
    则自由度ν_B3=50

　　5.标准不确定度汇总表(见表3)
    

　　6.合成标准不确定度的计算
　　(1)标准不确定度各分量互相独立，按下式合成:
    
    按不同量程计算的合成标准不确定度的结果见表4。
    

    (2)合成标准不确定度的有效自由度按下式计算:
    
    在不同量程上的计算结果见表5。
    

　　7.扩展不确定度的计算
　　扩展不确定度U_p的计算公式为
　　U_p=k_pu_c
　　式中k_p为置信因子。
　　查t_p(ν)分布表，在95%置信概率下，有效自由度74～447，对应的置信因子k_p=1.99～1.96，为计算方便，统一取k_p=2。U_p值的具体计算结果见表6。
    

　　取U_p=0.15dB作为三厘米微波衰减检定装置全量程的扩展不确定度，也就是三厘米微波衰减检定装置的测量不确定度。