示波器上升时间测量不确定度评定

1.3.4 系统不稳定性引入的标准不确定度分量，用测量重复性表征 u(4) 被校/检示波器校准仪输出 150ps@阻抗 50Ω, 测量数据如下表：
x1 _ 152.69 x6 15x7 153.13
x3 153.08 x8 152.97 152.97
x4 153.02 x9 153.05
δ＝√1 + δ＝√1 +
172 1502 172 702
− 1 ≈ 0.64%
@Tr=150ps @Tr=70ps
− 1 ≈ 2.9%
因此，因为 86100C&86105C 取样示波器的建立时间所引入的不确定度分量为： u(2) ＝0.64%×150ps / 3 ＝0.56ps u(2) ＝2.9%×70ps / 3 ＝1.17ps @Tr=150ps @Tr=70ps
u(1) u(2) u(3) u(4)
1.44ps 0.56ps 0.88ps 0.16ps
表2 标准不确定度分量
@Tr=70ps 标准不确定度值
不确定度来源 标准装置精度引入的不确定度 标准器上升沿建立时间引入的不确 定度分量 标准器数据采集引入的不确定度分 量 系统不稳定性引入的不确定度
u(1) u(2) u(3) u(4)
1.3.2 标准器 Y 轴建立时间引入的标准不确定度分量 u(2) 由于标准仪器测量脉冲的上升时间时， 其自身的带宽有限， 即其建立时间不充分小， 所以要引入一定的测量误差，其测量误差一般用下式进行估算： δ＝ 1
1 －1 n2
式中，n＝被测上升时间/标准仪器的建立时间 因为 86100C&86105C 取样示波器的建立时间约为 17ps（来源于检定证书） ，所以 引入误差为：
@Tr=150ps（1.6
/1.553）
������������ = √������2 (1) + ������2 (2) + ������2 (3) = 1.7ps
@Tr=70ps(1.5
/1.530)
1.6 扩展不确定度 取 k=2，则：U =k×uc = 3.6ps U =k×uc = 3.4ps @Tr=150ps @Tr=70ps
1.3.3 标准器数据采集引入的标准不确定度分量 u(3) 由于上升时间是脉冲幅度从 10%到 90%所经历的时间， 在使用光标自动测量功能读 取数据的过程中，幅度测量不准会引入误差，这里把它们归结为在数据读取、采集中引 入的，其测量不确定度分量可用下式进行估算： u(3) =（被测快沿脉冲上升时间×0.5%+1ps）/ k 式中，一般取 k＝2，引入的不确定度分量为： u(3) =（150ps×0.005+1ps）/2 = 0.88ps u(3) =（70ps×0.005+1ps）/2 = 0.68ps @Tr=150ps @Tr=70ps
示波器上升时间测量结果不确定度评定报告
测量不确定度评定
1 校准仪输出上升时间的校准/检定 1.1 测量模型 fX=fN 式中，f X ---被校/检示波器校准仪的上升时间； f N ---86100C&86105C 取样示波器测量值。 1.2 不确定度分量来源 标准器不准引入的不确定度分量； 标准器上升沿建立时间引入的不确定度分量； 标准器数据采集引入的不确定度分量； 系统不稳定因素引起的不确定度分量。 1.3 计算各分量标准不确定度 1.3.1 标准器不准引入的标准不确定度分量 u(1) 查标准器 86100C&86105C 取样示波器技术资料， 其时间间隔精度指标为 “1ps+1.0% 的增量时间读数” 。其测量不确定度分量可用下式进行估算： u(1)＝（1ps+被测快沿脉冲上升时间×1.0%）/k 式中，一般取 k＝ 3 ，引入的不确定度分量为： u(1)＝（1ps +150ps×0.01）/ 3 ＝1.44ps u(1)＝（1ps +70ps×0.01）/ 3 ＝0.98ps @Tr=150ps @Tr=70ps
x5 153.03 x 10 153.08
s
0.16
被校/检示波器校准仪输出 70ps@阻抗 50Ω, 测量数据如下表：
x1 _ 77.70 x6 77.76
̅
x2 77.79 x7 77.80
x3 77.83 x8 77.82 77.77
x4 77.84 x9 77.79
x5 77.85 x 10 77.47
0.98ps 1.17ps 0.68ps 0.11ps
1.5 合成标准不确定度 由于的不确定度分量 u(3)和 u(4)的数据相关，取其中较大者 u(3)作为计算合成标准 不确定度的分量。
������������ = √������2 (1) + ������2 (2) + ������2 (3) = 1.8ps
s
0.11
由于 1.3.3 和 1.3.4 的不确定度分量的数据相关， 取其大者作为计算合成标准不确定 度的分量。 1.4 标准不确定度一览表(见表 1)
表1 标准不确定度分量
@Tr=150ps
标准不确定度值
不确定度来源 标准装置精度引入的不确定度 标准器上升沿建立时间引入的不确 定度分量 标准器数据采集引入的不确定度分 量 系统不稳定性引入的不确定度