测量不确定度在时频领域的应用

　　测量不确定度像国际计量单位一样,已渗透到计量学的各个专业领域。测量不确定度的表征与评定是计量技术发展的国际趋势,但对于时频计量,从国际到国内尚无定论,本文仅就测量不确定度在时频领域的应用作一些探讨。

　　1　标准装置的测量不确定度分析

　　标准装置的不确定度是指作为计量标准的仪器和设备,在实现和测定有关量值时所产生的不确定度。标准装置的不确定度作为测量结果不确定度的一个分量。其数值要根据标准装置的组成和使用情况,具体分析和评定。现以我所标准装置为例进行分析。

　　1.1　标准装置的构成

　　铯原子频率标准装置由铯原子频率标准HP5061A和频率稳定性测试系统EE3592A组成,如图1所示。铯频标向下进行量值传递,采用频差倍增法。

　　1.2　不确定度来源与评定

　　1)铯频标输出频率的不准引入的不确定度,其说明书给出值(即频率准确度)为7×10-12,则B类评定为

　　当不能确定被测量可能值的概率分布时,可假设其概率分布为等概率均匀分布,此时包含因子k取 ,对应的概率为100%。

　　2)铯频标输出频率的不稳引入不确定度,其说明书给出值(即频率稳定度)为2.7×10-12/10 s,选择10 s的给出值,是按国家的检定规程考虑的,因时频计量时,各参数的检定,采样时间多为10 s。则B类评定为

　　3)对频率稳定性测试系统而言,主要是EE3591A频差倍增器自身不稳定性引入的不确定度。该仪器10 s时的比对精度说明书给出值为1×10-12/10 s。则B类评定为

　　4)标准装置的重复性,应按A类评定。即在铯原子频率标准装置正常工作的条件下,选择高稳晶振EE1620输出频率5 MHz为测试点,连续测量6次,获得一组独立观测值,计算出单次测量的实验标准偏差,则A类评定为

　　5)环境条件限制引入的不确定度,因认为环境条件(电压、温度、湿度等)完全能符合检定规程的要求,其影响可忽略不计。

　　1.3　不确定度的合成

　　合成标准不确定度为

　　2　对计数器测量结果的不确定度分析(以1992计数器为例)

　　一个完整的测量结果应包含测得值和对测得值可信程度的说明,后者反映了测量结果的准确性,采用测量不确定度,则更科学合理地表示测量结果的准确性。

　　2.1　对计数器内内装晶振的测量结果的不确定度分析

　　2.1.1　频率准确度

　　1)铯原子频率标准装置引入的不确定度

　　2)被测计数器频率准确度重复性引入的不确定度

　　在铯原子频率标准装置正常工作的条件下,以被测计数器输出频率10 MHz为测试点,连续测量6次,获得一组独立观测值,测量数据见表1。