JJF 1988-2022 通信信号分析仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范2通信信号分析仪校准规范s6发布 6实施国家市场监督管理总局 发布2通信信号分析仪校准规范ns

2归 口 单 位:全国光学计量技术委员主要起草单位:国家通信计量站参加起草单位:江苏省计量科学研究院中国计量科学研究院本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释本规范主要起草人:黄震国家通信计量站陈龙泉国家通信计量站孙小强国家通信计量站参加起草人:武 军江苏省计量科学研究院)徐 楠中国计量科学研究院)目 录引言………………………

Ⅲ)1范围……………………2引用文件………………3术语……………………4概述……………………5计量特性………………1光输入口回波损耗…………………2光通道等效有效值噪声……………3平均光功率…………4消光比示值…………5光参考接收机………………………6光参考接收机频率衰减……………7电通道………………8电通道上升时间……………………9直流增益……………

1)1)1)2)2)2)2)2)3)3)3)3)3)3)0时间间隔测量……………………

4)6校准条件………………1环境条件……………2测量标准及其他设备………………7校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准前准备…………3外观和工作正常性检查……………4眼图测量功能检查…………………5光输入口回波损耗…………………6光通道等效有效值噪声……………7平均光功率…………8消光比示值误差……………………9光参考接收机标称带宽的频率响应误差…………

4)4)4)5)5)6)6)6)6)7)7)8)8)0光参考接收机频率衰减的误差…………………

9)1电通道标称带宽的频率响应误差………………

)2电通道上升时间…………………

)3直流增益误差……………………

)4时间间隔测量误差………………

)8校准结果表达…………

)Ⅰ9复校时间间隔 )附录A 推荐原始记录格式 )附录B 推荐校准证书内页格式 )附录C 通信信号分析仪校准结果测量不确定度评定示例 )附录D 基于光外差法的光参考接收机标称带宽频率响应误差测试方法 )Ⅱ引言0国家计量校准规范编写规则1通用计量术语及定义2测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。Ⅲ通信信号分析仪校准规范范围本规范适用于工作原理采用等效时间采样的、标称模拟带宽不高于0z的通信信号分析仪的校准。引用文件本规范引用了下列文件:3通信用光功率计检定规程8数字存储示波器校准规范T7) 与同步数字系列有关的设备和系统的光接口l)凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改单适用于本文件。术语眼图m使用示波器观测传输信号

,当示波器的水平扫描周期和被测信号码元定时同步时,示波器就能显示类似人眼的图形,这一图形称为眼图,如图1所示。眼图模板mk

图1眼图。

、眼图模板是判断眼图测试结果是否合格的依据 眼图模板规定了逻辑 1 电平逻辑”电平的容限,以及上升时间、下降时间的容限。如图1中3部分的组合为一眼图模板。消光比oER通信信号分析仪的消光比

)示值由式)计算得到。R1) )1式中10分别为逻辑”平均光功率、逻辑”平均光功率。如图2所示,通信信号分析仪选取所显示眼图中间的0时间间隔部分,向垂直轴投影作直方图,直方图的中心值平均值分别记做。概述

图2通信信号分析仪中逻辑”平均光功率、逻辑”平均光功率的定义通信信号分析仪,又称眼图仪或光示波器,是对光纤数字通信测量系统光发射机进行眼图分析的测量仪器。通信信号分析仪一般由光参考接收机和示波器两大部分组成,原理如图3所示。光参考接收机,具有低通滤波器的特性,主要完成光信号到电信号的转换功能。示波器一般为等效时间采样型数字示波器,通常工作在外触发方式下,主要完成眼图显示、分析及相关参数测量功能。图3通信信号分析仪原理框图注:表示光纤连接下同; 表示电缆连接下同。计量特性光输入口回波损耗B多模光纤、B单模光纤)光通道等效有效值噪声W0)平均光功率 : 。输入信号有效波长范围

m光功率监测范围:。最大允许误差:5。2 消光比示值最大允许误差

:。光参考接收机标称带宽5。频率响应误差:。光参考接收机频率衰减 :

/ ) 。光参考接收机的传递函数

符合T

36

附录B的规定 该传递函数可用四阶贝塞尔汤姆逊响应函数表征,见式。5H=1y23 5r式中pjr

ypr00=信号比特率。光参考接收机频率衰减标称值:见表。光参考接收机频率衰减最大允许误差:见表。表1光参考接收机频率衰减及其最大允许误差频率r0)衰减标称值B最大允许误差Br0—r13r43r03r93r03r53r73r49r54r90r45r50电通道 : 。标称带宽0z频率响应误差:。电通道上升时间s直流增益最大允许误差

:2。311最大允许误差: 。注:以上所有指标都不是用于合格性判定的依据,仅供参考。校准条件环境条件 :( )。1环境温度:5℃。2相对湿度

不大于03电源电压;频率。4实验室应无影响测量结果的机械振动和电磁干扰。测量标准及其他设备脉冲码型发生器图案类型:伪随机序列、可编程规则码。速率范围05。频率准确度:6。微波信号源频率范围00。功率稳定度℃。外调制光发射机)标称波长。)调制带宽:不低于5。光功率计工作波长。)定标波长±。)测量范围:~。)测量不确定度:不超过4 ,不超2 。)线性度:不超过。可变光衰减器工作波长。衰减范围,连续可调。插入损耗:不大于。最大允许误差:。稳定激光源)中心波长±。输出功率:不小于。输出功率短期稳定度:不超过B5。4光回波损耗测试仪)工作波长±。测量范围:。最大允许误差:。示波器校准仪直流电压范围。直流电压最大允许误差:±5示值。时标信号周期范围。时标信号周期最大允许误差:7。快沿脉冲发生器脉冲上升时间:。宽带光接收机模拟带宽:0。工作波长。宽带示波器模拟带宽:0。直流增益最大允许误差:2。微波功率计和功率传感器频率范围15。电平测量最大允许误差:2。幅度平坦度:2。校准项目和校准方法校准项目 。校准项目一览表见表2

表2校准项目一览表序号项目名称1光输入口回波损耗2光通道等效有效值噪声3平均光功率4消光比示值误差5光参考接收机标称带宽的频率响应误差6光参考接收机频率衰减的误差7电通道标称带宽的频率响应误差8电通道上升时间9直流增益误差0时间间隔测量误差5校准前准备进行各项目校准时

,所用测量标准仪器、

配套设备,

以及被校通信信号分析仪以下简称被校仪表均应按照说明书要求进行预热。测量标准、配套设备,以及被校仪表应置于稳定的隔振平台上,连接光纤可靠固定,光纤接头及其连接器经过必要的清洁。外观和工作正常性检查采用目视方式对被校仪表的外观及工作正常性进行检查

被校仪表的外形结构应完好,开关、按键、旋钮等操作灵活可靠,标志清晰明确,外露件不应有松动和机械损伤。被校仪表应配有光采样模块或者光电混合采样模块且被校仪表包括所配模块具有完成校准所需的全部附件。将被校仪表通电。被校仪表显示菜单内容应完整,菜单所显示的模块、通道等信息应和实际配置一致。通过面板按键操作或者菜单设置,应能完成模块、通道、触发源等配置。将2的检查结果记录到附录1中。眼图测量功能检查按图4所示连接仪表。 ,被校仪表的触发方式设置为外触发模式类型,以及滤波器对应的眼图模板。

选择被校仪表光参考接收机的滤波器设置脉冲码型发生器的工作速率与被校仪表光参考接收机的滤波器类型一致,发送图案设置为伪随机序列。图4眼图测量功能检查仪表连接示意图运行被校仪表,被校仪表应显示如图1所示的图形。模板和眼图之间应有一定余量,无任何采样点进入模板内部。检查结果记录到附录2中。改变被校仪表光参考接收机的滤波器类型、眼图模板、脉冲码型发生器的工作速率,并保持一致,重复4操作,逐一检查不同滤波器类型被校仪表的眼图测量功能。光输入口回波损耗按图5所示连接仪表。图5光输入口回波损耗校准仪表连接示意图根据光回波损耗测试仪使用说明书的规定,对该仪表进行初始化、自校准。6将光回波损耗测试仪输出端的测试光纤与被校仪表光输入口相连接,设定光回波损耗测试仪光源的波长,读取测量结果,记录到附录3中。改变光回波损耗测试仪的测试波长,重复3操作。光通道等效有效值噪声按照被校仪表使用说明书的要求

进行滤波器设置。完成光通道的消光比或黑电平校准。读取此时被校仪表显示的光功率有效值,即为光通道等效噪声值。将结果记录到附录4中。改变滤波器设置,重复2操作。平均光功率 — 。 。校准方法参考

3的

按图6所示连接仪表图6平均光功率校准仪表连接示意图设置被校仪表光通道的波长为000。设置稳定激光光源、可变光衰减器、光功率计的波长和被校仪表的设置一致。将可变光衰减器输出端,通过光纤活动连接器连接至光功率计。调整可变光衰减器的衰减量,使光功率计的指示值处于被校仪表技术指标规定的光功率监测范围的下限。待示值稳定后,读取光功率计示值i,单位为。此步骤重复n次n≥。数据记录至附录5中。将可变光衰减器输出端

,通过光纤活动连接器连接至被校仪表的输入口。设置被校仪表的触发方式为内触发或自由运行模式,调整垂直偏转因数、垂直偏置,使得被校仪表显示的扫线处于全屏幕的0附近。启动被校仪表的平均光功率测量功能,单位为,待示值稳定后,读取被校仪表的示值i。此步骤重复n次n≥。数据记录至附录5中。测试过程中保持被校仪表垂直偏转因数、垂直偏置的设置不变。分别计算光功率计示值i、被校仪表示值n次测量结果的平均值,分别得到ab。将结果记录附录5中。减少可变光衰减器的示值建议调整间隔不超过使光功率计显示下一个校准功率点,重复5操作,得到不同校准点的光功率计和被校仪表的示值,直到被校仪表光功率监测范围的上限。在整个光功率监测范围内,被校仪表的扫线应处于全屏幕的00范围内。随着输入功率增大,若显示的扫线超过全屏幕的0时,则应通过调节垂直偏转因数、垂直偏置等参数,确保该扫线保持在全屏幕的0附近,直到光功率监测范围的上限。分别改变稳定激光光源、可变光衰减器、光功率计和被校仪表的测试波长并7保持一致,重复7操作。消光比示值误差按图7)所示连接仪表。设置宽带示波器的触发方式为外触发模式。))图7消光比示值误差校准仪表连接示意图根据被校仪表光参考接收机滤波器类型设置脉冲码型发生器的工作速率。分别设置脉冲码型发生器图案为全全,从宽带示波器分别读取对应的符号”电平、符号”电平,将数据记录到附录1中。按式)计算得到消光比0,作为参考值,记录到附录3中。

“” 0g符号

电平) )符号电平按图7)所示连接仪表。设置脉冲码型发生器的图案为1伪随机序列。设置被校仪表的触发方式为外触发模式,被校仪表光通道的波长为外调制光发射机光源的标称波长,选通与脉冲码型发生器工作速率对应的光参考接收机滤波器。适当设置可变光衰减器的衰减量确保被校仪表所显示的眼图清晰并且眼图位于屏幕中间垂直方向覆盖约00屏幕范围。开启被校仪表的平均光功率测量功能,读取示值,将所设参数、平均光功率示值记录到附录2中。按照被校仪表使用说明书提供的自校准方法和要求对被校仪表进行消光比或者黑电平自校准。待自校准完成后,输入光信号并启动消光比测量功能,单位设置为。待消光比示值稳定后,读取该示值x。消光比示值误差δ按式)计算。将数据记录到附录3中。

δx-0 ,

)根据被校仪表所配光参考接收机的滤波器类型率,重复5操作。光参考接收机标称带宽的频率响应误差按图8所示连接仪表。8

改变脉冲码型发生器的工作速图8光参考接收机标称带宽的频率响应误差和频率衰减误差校准仪表连接示意图设置被校仪表的触发方式为内触发或自由运行模式,光参考接收机的滤波器置于关闭状态。设置微波信号源的输出频率为0z基准频率适当设置输出电平不超过被校仪表最大垂直偏转因数的8倍由微波功率计测量得到输入外调制光发射机的信号幅度值。调整可变光衰减器,用光功率计监视平均光功率值,使得输入被校仪表的平均光功率在其监测范围内。调整被校仪表的垂直偏转因数、垂直偏置,使得显示的信号波形覆盖全屏幕的0左右。开启被校仪表的信号幅度测量功能,待示值稳定后,读取该示值H0,记录到附录7中。将微波信号源的输出频率设置为被校仪表光参考接收机标称带宽的上限频率,由微波功率计监视输入外调制光发射机的信号幅度值,该值应与3中的测得值保持一致。必要时,可调整微波信号源的输出幅度值,以满足上述要求。在被校仪表输入端用光功率计监测输入光功率,适当调整可变光衰减器,确保光功率示值和3的示值保持一致。待被校仪表幅度示值稳定后,读取该示值H记录到附录7中。光参考接收机标称带宽上限频率的频率响应误差δ相对于基准频率按式)计算。将数据记录到附录7中。δgH) 式中H0为基准频率的幅度H为标称带宽上限频率)的幅度。光参考接收机标称带宽的频率响应误差也可使用基于光外差原理的校准方法,详细步骤参见附录。光参考接收机频率衰减的误差按图8所示连接仪表。设置被校仪表的触发方式为内触发或自由运行模式,于开启状态,该滤波器的信号速率为。

光参考接收机的滤波器置设置微波信号源的输出频率为0基准频率适当设置输出电平不超过被校仪表最大垂直偏转因数的8倍由微波功率计测量得到输入外调制光发射机的信号幅度值。调整可变光衰减器,用光功率计监视平均光功率值,使得输入被校仪表的平均光功率在其监测范围内。调整被校仪表的垂直偏转因数、垂直偏置,使得显示的信号波形覆盖全屏幕的0左右。开启被校仪表的信号幅度测量功能,待示值稳定后,读取该示值,记录到附录8中。9将微波信号源的输出频率设置为大于基准频率的其他频率,由微波功率计监视输入外调制光发射机的信号幅度值,该值应与3中的测得值保持一致。必要时,可调整微波信号源的输出幅度。在被校仪表输入端用光功率计监测输入光功率,适当调整可变光衰减器,确保光功率示值和3的示值保持一致。待被校仪表幅度示值稳定后,读取该数值记录到附录8中。该频率的频率衰减实际值i相对于基准频率)按式)计算。将数据记录到附录8中。i=gi) )式中H0为基准频率的幅度i为该频率的幅度: , 式中H0为基准频率的幅度i为该频率的幅度频率衰减误差i按式)计算。将数据记录到附录8中。: ii0 )式中0为该频率的频率衰减标称值数值参见本规范表i为该频率的频率衰减实际值。按照表1所列频率,依次设置微波信号源的输出频率,最大至0,重复6操作,得到其他频率的频率衰减误差i。8光参考接收机频率衰减的误差也可使用基于光外差原理的校准方法,具体方法可参考附录。电通道标称带宽的频率响应误差校准方法参考8的。按图9所示连接仪表。将被校仪表的触发方式设置于内触发或自由运行模式,并启动信号幅度测量功能。图9电通道标称带宽的频率响应误差校准仪表连接示意图设置微波信号源的输出信号频率为基准频率一般为0输出电平为。由微波功率计对输入被校仪表的信号幅度进行定标。调整被校仪表的垂直偏转因数和垂直偏置,使得被校仪表显示的波形居中,并且覆盖全屏幕高度的约0。读取被校仪表的幅度示值H0,作为基准幅度,记录到附录9中。将微波信号源的输出频率设置为被校仪表电通道标称带宽的上限频率

,由微波功率计定标,确保其示值与2中的定标值保持一致必要时调整微波信号源的输出幅度设置待被校仪表示值稳定后读取被校仪表的幅度示值H记录到附录9中。0标称带宽上限频率)的频率响应误差δ相对于基准频率)按式)计算。将数据记录到附录。δgH) 式中H0为基准频率的幅度H为标称带宽上限频率)的幅度。电通道上升时间 — 。 。校准方法参考

8的

按图0所示连接仪表

将被校仪表的触发方式设置于外触发模式,并启动信号上升时间测量功能。图0电通道上升时间校准仪表连接示意图调整被校仪表的垂直偏转因数、垂直偏置,扫描时间因数,使得被校仪表显示如图1所示的波形。设置被校仪表的上升时间起止点分别为幅度的0和0,并读取该示值,记录到附录0中。图1上升时间波形直流增益误差 — 。 。校准方法参考

8的

按图2所示连接仪表

将被校仪表的触发方式设置于内触发或自由运行模式,采用平均测量模式,被校仪表垂直偏置设置为。图2直流增益误差校准仪表连接示意图按照附录1所列输入直流电压,设置示波器校准仪分别输出正直流电压+、负直流电压-,被校仪表显示的扫线高度分别位于屏幕的0附近和0附近。打开游标测量功能将游标分别移动至扫线的中央分别读取扫线的电压测量值U+U-。直流增益实际值G按式)计算,直流增益误差G按式)计算。将1上述结果记录到附录1中。

G+GU+U-

)=GG 0G=G

)式中0为直流增益标称值,通常等于。按照附录1中的要求,分别改变示波器校准仪的输出电压、被校仪表的垂直偏转因数,重复。时间间隔测量误差 — 。 。校准方法参考

8的

按图3所示连接仪表

设置被校仪表的触发方式为外触发模式,并启动信号周期测量功能。图3时间间隔测量误差校准仪表连接示意图设置被校仪表扫描时间因数,并设置示波器校准仪时标信号的周期扫描时间因数的6倍调整被校仪表的垂直偏转因数,使得被校仪表显示稳定的周期信号。读取被校仪表的周期示值T,按式)计算时间间隔测量误差δ。将扫描时间因数、示波器校准时标信号周期、被校仪表周期示值T,以及时间间隔测量误差δ记录到附录2中。δ T

)= 改变被校仪表的扫描时间因数,重复2操作。校准结果表达通信信号分析仪校准后,出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息:标题,校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;客户的名称和地址;被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;2本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范偏离的说明;校准证书及校准报告签发人的签名、职务或等效标识;校准结果仅对被校对象有效的声明;未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。复校时间间隔建议为2个月。3附录A外观和工作正常性检查

推荐原始记录格式型号出厂编号外观开关、按键、旋钮菜单正常/完好正常/完好正常/完好非正常状态情况描述非正常状态情况描述非正常状态情况描述眼图测量功能检查滤波器眼图显示光输入口回波损耗测试波长m测量结果B光通道等效有效值噪声带宽滤波器状态光通道等效有效值噪声平均光功率m光功率计m被校仪表mi标准值Pai示值Pb04消光比示值误差宽带示波器示值符号”电平符号”电平被校仪表设置信号速率s信号波长nm滤波器输入平均光功率dBm垂直偏转因数v垂直偏置μW消光比示值误差参考值B示值B示值误差B光参考接收机标称带宽的频率响应误差标称带宽滤波器:关闭)频率幅度示值频率响应误差B基准频率0zH0—标称带宽上限频率H光参考接收机频率衰减的误差滤波器频率幅度示值频率衰减B标称值0实际值i误差i=0基准频率)0——0104000900050704050904055电通道标称带宽的频率响应误差标称带宽频率幅度值频率响应误差B基准频率0zH0—标称带宽上限频率H电通道上升时间扫描时间因数上升时间直流增益误差垂直偏转因数输入直流电压被校仪表示值实际增益G误差ΔG+-U+U-1V32V65V5V5V0V0V0V0V0V0V0V0V0V0V0V0V时间间隔测量误差扫描时间因数标准值T0示值T测量误差δ6附录B眼图测量功能检查

推荐校准证书内页格式滤波器眼图显示光输入口回波损耗测试波长m测量结果B扩展不确定度光通道等效有效值噪声带宽滤波器光通道等效有效值噪声平均光功率标称波长mmm扩展不确定度00消光比示值误差信号速率信号波长滤波器输入平均光功率dBm垂直偏转因数垂直偏置B参考值示值示值误差扩展不确定度光参考接收机标称带宽的频率响应误差基准频率0z 滤波器:关闭标称带宽上限频率频率响应误差B7 光参考接收机频率衰减的误差基准频率:滤波器频率频率衰减实际值BBf0= 电通道标称带宽的频率响应误差基准频率0z标称带宽上限频率频率响应误差B电通道上升时间扫描时间因数上升时间扩展不确定度直流增益误差垂直偏转因数实际增益误差扩展不确定度1V2V5V0V0V0V0V8时间间隔测量误差扫描时间因数标准值示值扩展不确定度示值误差9附录C通信信号分析仪校准结果测量不确定度评定示例平均光功率测量模型采用间接测试法对通信信号分析仪平均光功率示值作校准,测量模型为式中:

x0tlλdzs )x被校仪表示值;0标准)光功率计示值t光源功率稳定性的影响l标准)光功率计线性度的影响;λ被校仪表光谱响应度的影响d被校仪表示值分辨力的影响z不同光纤参数的影响;s被校仪表测量重复性的影响。本测量模型为线性测量模型,且对应于所有输入量的灵敏系数的绝对值均等于。测量不确定度分量根据式)给出的测量模型,共有7个影响量,包括标准)光功率计测量不准、光源功率稳定性标准)光功率计线性度、不同光纤参数、被校仪表光谱响应度、示值分辨力,以及测量重复性。标准光功率计测量不准的影响标准)光功率计校准证书给出的扩展不确定度为8,以分贝为单位是,并指出包含因子k=2。于是2BB2光源功率稳定性的影响t稳定激光源的计量证书给出m光源的功率稳定度为B5以均匀分布估计,于是标准

BB3光功率计线性度的影响l3标准)光功率计校准证书给出在定标点0)外需要考虑的线性度为,以均匀分布估计。于是3BB30被校仪表光谱响应度的影响λ参照同类型探测器指标和实际工作经验得到,在m范围内,光谱响应度为4,以分贝为单位是,以均匀分布估计。于是3BB3被校仪表示值分辨力的影响d被校仪表示值分辨力为,以均匀分布估计。于是2 B2 被校仪表测量重复性的影响s由于标准)光功率计的测量重复性非常好,约为B可以忽略不计,这里主要考虑被校仪表的测量重复性。当标准)光功率计示值为m时,在同等条件下,重复测量3次,被校仪表的示值分别为、、。采用极差法得到标准不确定度。

Xx-Xn-B==

9不同光纤参数的影响z使用不同光纤,光纤参数差异对测量结果产生一定的影响。根据经验,这部分影响不超过,以均匀分布估计。于是3BB3合成标准不确定度表1给出各不确定度分量的汇总表。表1平均光功率不确定度分量汇总表输入量i估计值xidBm标准不确定度概率分布灵敏系数ci不确定度分量P005正态15t09均匀19l03均匀13λ01均匀11d09均匀19s08正态18z05均匀15Pxm B1考虑到被校仪表测量重复性和示值分辨力引入的不确定度分量重复贡献,合成时仅保留较大一个本例中保留测量重复性引入的分量。ucPx=扩展不确定度取包含因子k=2,于是扩展不确定度为UB

B光输入口回波损耗测量模型光输入回波损耗由光回波损耗测试仪直接测量得到,测量模型为式中:

x0ds )x被校仪表光输入口回波损耗;0光回波损耗测试仪示值;d示值分辨力的影响;s测量重复性的影响。本测量模型为线性测量模型,且对应于所有输入量的灵敏系数的绝对值均等于。测量不确定度分量根据式)给出的测量模型,共有3个影响量,包括光回波损耗测试仪测量不准、测量重复性、示值分辨力。光回波损耗测试仪测量不准的影响已知光回波损耗测试仪的最大允许误差为,以均匀分布估计。于是3BB3光回波损耗测试仪示值分辨力的影响d光回波损耗测试仪的示值分辨力为,以均匀分布估计。于是2 B2 光回波损耗测试仪测量重复性的影响s在同等条件下,重复测量3次,示值分别为。采用极差法得到标准不确定度。

Xx-XnBB==

9合成标准不确定度表2给出各不确定度分量的汇总表。2表2光输入口回波损耗不确定度分量汇总表输入量i估计值xidB标准不确定度概率分布灵敏系数ci不确定度分量R093均匀13d09均匀19s08正态18RxB B考虑到光回波损耗测试仪的测量重复性和分辨力引入的不确定度分量重复贡献,合成时仅保留较大一个本例中保留测量重复性引入的分量。扩展不确定度

=

B取包含因子k=2,于是扩展不确定度为UB消光比测量模型采用间接测试法对通信信号分析仪消光比做校准

,由宽带示波器作为测量标准,其测量结果为参考值。被校仪表消光比的示值误差δ可表示为δx-0但考虑到测量系统存在的各种影响量,测量模型为式中:

δx-012345 )x被校仪表的消光比示值;0测量标准的消光比示值;1被校仪表测量重复性的影响;2被校仪表光功率测量不准的影响,3测量标准测量重复性的影响;4光调制信号发生系统稳定性对被校仪表示值的影响;5光调制信号发生系统稳定性对测量标准示值的影响。本测量模型为线性测量模型,且对应于所有输入量的灵敏系数的绝对值均等于。测量不确定度分量根据式)给出的测量模型,共有6个影响量,包括被校仪表的测量重复性、光功率测量不准,测量标准的幅度测量不准、测量重复性,以及光调制信号发生器的稳定性对消光比值的影响。被校仪表测量重复性的影响1对一被测信号,在同等条件下重复测量5次,测量数据详见表。3表3被校仪表消光比测量重复性数据序号i测量结果iB172837455 8平均值Ex7实验标准偏差x= 1nx2k n1 i1由被校仪表测量重复性引入的标准不确定度为B被校仪表光功率测量不准的影响2被校仪表的消光比示值x,是由被校仪表通过分别测量符号”的平均光功率)和符号”的平均光功率按式)计算得到。x1

)0式中:

=0

)符号”平均光功率的相对标准不确定度;符号”平均光功率的相对标准不确定度。被校仪表测量平均光功率的最大允许误差为5,以均匀分布估计。于是,测量符号符号”相对标准不确定度分量为5 9代入)计算得到

3B测量标准测量重复性的影响3由测量标准宽带示波器)测量符号”电平、符号”电平按式)计算得到消光比参考值。01对一被测信号,在同等条件下重复测量5次,测量数据详见表。4

)表4测量标准电平测量重复性数据序号i符号”V符号”V1842923914915 01平均值Ex38实验标准偏差x= 1nx2k n1 i03相对标准不确定度l09将相对标准不确定度l代入下式,计算得到由测量重复性引入的标准不确定度。0=0

B光调制信号发生系统稳定性对消光比示值的影响4

5由于光调制信号发生系统不稳定,会造成符号符号”的平均光功率不稳定,相对于平均值存在一定的偏差1±0,对被校仪表消光比示值、测量标准消光比示值造成一定影响。故式)可改写为式。P 0 0RP 0 0,

), ( )因此得到。

由光调制信号发生系统稳定性引入的标准不确定度

按式 8 计算)根据经验,

0光调制信号发生系统稳定性引起平均光功率的最大相对偏差为5,代入式)计算得到标准不确定度。对被校仪表而言,该影响量的标准不确定度为对测量标准而言,

B该影响量的标准不确定度为B测量标准电平测量不准的影响0测量标准宽带示波器)消光比示值0,由测量标准宽带示波器)通过分别测量符号”的电平)和符号”的电平由式)计算得到。测量标准宽带示波器)电平测量不准引入的标准不确定度,可由式)计算得到。50

=0

)符号”电平的相对测量不确定度;符号”电平的相对测量不确定度。,测量标准宽带示波器)电平测量的最大允许误差为2,以均匀分布估计。于,是 测量符号、符号”的相对不确定度为2 5代入)计算得到合成标准不确定度

3B表5给出各不确定度分量的汇总表表5消光比不确定度分量汇总表输入量i估计值xidB标准不确定度概率分布灵敏系数ci不确定度分量ERx7072正态-12101正态11208正态18306正态-16401正态11501正态-11δBB没有任何输入量具有值得考虑的相关性,则合成标准不确定度为扩展不确定度取包含因子k=2,于是扩展不确定度为UB

B电通道上升时间测量模型电通道上升时间由被校仪表测量快前沿脉冲发生器的信号获得

,测量模型为式中:

x0123 )x 被校仪表上升时间示值;0 快前沿脉冲发生器信号的上升时间;61 上升时间测量方法的影响量;2 —被校仪表间间隔测量不准的影响量;3 —测量重复性的影响量。本测量模型为线性测量模型,且对应于所有输入量的灵敏系数的绝对值均等于。测量不确定度分量根据式)给出的测量模型,共有4个影响量,包括快前沿脉冲发生器信号的上升时间、被校仪表上升时间的测量方法、时间间隔测量不准、测量重复性。它们所对应的灵敏系数均等于。快前沿脉冲发生器信号上升时间的影响2由于快前沿脉冲发生器信号的上升时间不足够快,若将显示的上升时间作为被校仪表本身的上升时间,会引入一定的影响量1,该影响量可按式2式中:

1=

1 )快前沿脉冲发生器的上升时间和被校仪表电通道上升时间的比值。已知n3快前沿发生器上升时间的估计值为14,以均匀分布估计。若上升时间示值为,于是u1T0

104 s =3 3=被校仪表时间间隔测量不准的影响2 ( ,已知被校仪表时间间隔测量的最大允许误差为±布估计。若上升时间示值为,于是

0 的读数s

以均匀分30 s3上升时间测量方法的影响1被校仪表测量上升时间时,需要分别对幅度的0000进行测量,同时还要分别对幅度00对应的时间进行测量,因此存在6种情况的判读并对测量结果带来一定的影响。根据经验6次判读对测量结果影响均相等,即12=3456=5,各次带来的最大测量误差分别为x,以均匀分布估=计。若上升时间示值为,于是=

15 s 3 3××2=测量重复性的影响3

s在同等条件下,重复测量3次,示值分别为,采用极差法得到标准不确定度。7

Xx-Xns==

9合成标准不确定度表6给出了各不确定度分量的汇总表。表6上升时间不确定度分量汇总表输入量i估计值xis标准不确定度s概率分布灵敏系数ci不确定度分量sT059均匀19205均匀15108正态18309正态19Txs sucTx=扩展不确定度取包含因子k=2,于是扩展不确定度为Us

s直流增益误差测量模型直流增益误差式中:

的测量模型为U++

0 )+-分别为示波器校准仪的正、负直流电压设置值;U+U- —分别为被校仪表的正、负电压示值。测量模型式)是一非线性模型,直流增益误差的方差可表示为UU )式 )中共有4个不确定度分量,忽+-U+U-之间的相关性,各不确定度分量之间的灵敏系数可简化为 ++-++ 1=

∂U+

= 1∂U+

+

+- ∂++-++ 2==

=- 1

+

+- ∂++-++ 3==

=-+-28

+

+2 ++-++ 4=

= +-2

+

+因此,被测量G的合成标准不确定度可按式)计算得到。UUU

)由式)可知,直流增益误差G不确定度的评定可分解为对+-、U+U-的不确定度评定。其中+-影响量来自示波器校准仪;而对于U+U-影响量来自被校仪表,包括测量重复性、垂直分辨力。考虑到测量系统存在的各种影响量,式)可改写为。UU式中:U+被校仪表垂直分辨力对U+的影响;+被校仪表测量重复性对U+的影响;U-被校仪表垂直分辨力对的U-影响-被校仪表测量重复性对U-的影响;+示波器校准仪对+的影响;-示波器校准仪对-的影响。5162。

)测量不确定度分量示波器校准仪的影响

-( ,示波器校准仪输出直流电压的最大允许误差为±

5 设置值V 以均匀分布估算。设置值+-分别为0,0,于是uU=uU

5 0VV38V1 2 3被校仪表垂直分辨力的影响U+U-被校仪表垂直系统为4位数模转换器,故相对垂直分辨力为21以均匀分布估算。于是UU1 0V5V, + , + - , 在同等条件下 对一稳定直流电压重复测量3次U+示值分别为1V34U-的示值分别为5,7,8,采用极差法得到标准不确定度。

xn4V1V8V==

9

xn=5V-88V==

992合成标准不确定度表7给出了各不确定度分量的汇总表。表7直流增益不确定度分量汇总表输入量i估计值ximV标准不确定度概率分布灵敏系数iV不确定度分量uiyU+05均匀35U-05均匀35+08均匀35-08均匀35+08正态34-08正态34ΔG4 4没有任何输入量具有值得考虑的相关性,将数据代入式计算得到合成标准不确定度扩展不确定度

4取包含因子k=2,于是扩展不确定度为U4时间间隔测量模型采用被校仪表的周期自动测量功能测量时间间隔

,测量模型为式中:

x0ds )x 被校仪表示值;0 输入信号时间间隔;d —被校仪表水平分辨力的影响量;s —测量重复性的影响量。本测量模型为线性测量模型,且对应于所有输入量的灵敏系数的绝对值均等于。测量不确定度分量准被校仪表水平分辨力、测量重复性。,根据式)给出的测量模型,共有3个影响量准被校仪表水平分辨力、测量重复性。输入信号时间间隔不准的影响已知输入信号时间间隔的最大允许误差为7,以均匀分布估计。若0=s,于是uT73s1 0 30,被校仪表水平分辨力的影响d已知被校仪表的记录长度为0个点,辨力为,于是

以均匀分布估计

。若0

水平分3s3测量重复性的影响s在同等条件下,重复测量3次,示值分别为,采用极差法得到标准不确定度。uT

Xx-Xns3 s=

9

9合成标准不确定度表8给出了各不确定度分量的汇总表。表8时间间隔不确定度分量汇总表输入量i估计值xis标准不确定度s概率分布灵敏系数ci不确定度分量sT003均匀13d03均匀13s02正态12Txs sucTx=扩展不确定度取包含因子k=2,于是扩展不确定度为Us

s光参考接收机频率衰减测量光参考接收机频率衰减的测量模型采用微波信号源作为稳幅源进行校准,测量模型为δg

)式中:δ被校光参考接收机频率衰减;H上限频率的幅度示值;H为基准频率的幅度示值。测量模型式)是一非线性模型,光参考接收机频率衰减的方差可表示为H )被测量δ的合成标准不确定度可表示为1H为简化不确定度分析过程,HH0之间的相关性,各不确定度分量之间的灵敏系数可简化为1==0×H0 0 H2==-0×H( )

H 0 H0 、由式 8可知 光参考接收机频率衰减的方差由H0 H的合成方差直接推导得出。因此,对被测量δ不确定度评定实际转换为对H0H不确定度评定。H、H0均存在以下影响量,微波信号源幅度不准、微波信号源的稳定性、阻抗失配、测量重复性、垂直分辨力,且各影响量相互独立。H0、H的测量模型