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    重庆时时彩专家稳赚: 一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201611098274.4

    申请日:

    2016.12.03

    公开号:

    CN106771728A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20161203|||公开
    IPC分类号: G01R31/00 主分类号: G01R31/00
    申请人: 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
    发明人: 王建强; 朱岩; 付军立; 王文健; 王剑昆; 侯毅
    地址: 100095 北京市海淀区温泉镇环山村
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611098274.4

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2019.01.25|||2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法,属于电学测量技术领域。该不确定度分析方法分析了两个不确定度来源:1基于快速傅里叶变换对数据进行处理时窗函数旁瓣的泄露所产生的不确定度u1;2测试系统非线性所产生的不确定度u2。对于u1,根据采用的截断信号的窗函数类型获得第一旁瓣相对主瓣的衰减,计算第一旁瓣幅度,并按均匀分布计算其不确定度贡献;对于u2,通过计算两个正弦波信号f1、3V和f2、3V混合通过系统和分别通过系统得到的三阶交调点2·f1??f2、2·f2??f1、2·f1+f2和2·f2+f1处的幅度之差来评价其不确定度贡献。该方法确定了畸变频谱校准结果的不确定度来源并完成了各个不确定度分量的计算,完成了畸变频谱校准结果的不确定度分析。

    权利要求书

    1.一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法,其特征在于:具体步骤如下:
    步骤一、基于快速傅里叶变换对数据进行处理时窗函数旁瓣的频谱泄露所产生的不确
    定度u1的计算;
    由于非整周期采样以及对采集信号的加窗截断造成的频谱泄露情况所产生的不确定
    度,能够根据窗函数的第一旁瓣相对于主瓣幅值的衰减值B进行计算;主瓣的幅度为Vx,第
    一旁瓣的幅度为VY,则B与二者的关系如下式:
    <mrow> <mi>B</mi> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mn>20</mn> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>lg</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mi>Y</mi> </msub> <msub> <mi>V</mi> <mi>X</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    B值根据窗函数的类型能够查询到,Vx作为被测设备的设置值是已知的,根据上式能够
    计算得到VY,按均匀分布计算频谱泄露造成的不确定度贡献,则
    步骤二、测试系统非线性所产生的不确定度u2的计算;
    1)、两个正弦波信号f1、3V和f2、3V混合通过校准系统,测得两个正弦波信号三阶交调点
    2·f1-f2、2·f2-f1、2·f1+f2和2·f2+f1的幅度V1、V2、V3和V4,四个幅度值既有校准系统非线
    性的贡献,也有来自于快速傅里叶变换过程中的频谱泄露的贡献;
    2)、两个正弦波信号分别通过校准系统,同样分别计算2·f1-f2、2·f2-f1、2·f1+f2和
    2·f2+f1的幅度;频率为f1的信号通过后得到的幅度为V11、V12、V13和V14;频率为f2的信号通
    过后得到的幅度为V21、V22、V23和V24;对两组数据对应位置相加得到V′1=V11+V21、V′2=V12+
    V22、V′3=V13+V23和V′4=V14+V24;这时三阶交调点处的幅度值主要来自于快速傅里叶变换过
    程中的频谱泄露;
    3)、则两个正弦波信号三阶交调点处校准系统非线性的贡献ΔV=V1-V′1+V2-V′2+V3-
    V′3+V4-V′4,按均匀分布计算准系统非线性部分不确定度贡献量,则
    步骤三、扩展不确定度U的计算;
    1)、根据合成标准不确定度uc与所述不确定度分量u1和u2之间的关系式,在u1和u2相互
    独立的情况下可知,
    <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>u</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>u</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> </mrow>
    2)、根据扩展不确定度U与合成标准不确定度uc以及扩展因子k的关系式可知,
    U=k·uc
    获得扩展不确定度U之后,即可确定畸变频谱的校准结果M以P的概率落在区间(M-U,M+
    U)内,至此,校准结果的不确定度分析完毕。

    说明书

    一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法

    技术领域

    本发明涉及一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法,特别涉及一种飞机高压
    直流供电适应性试验设备畸变频谱校准不确定度分析方法,属于电学测量技术领域。

    背景技术

    飞机高压直流供电特性适应性试验设备的核心是可程控的多功能高准确度大功
    率直流电源,能在计算机的控制下,产生并仿真高压直流供电系统在正常、转换、供电中断、
    非正常、应急、启动、供电故障等六种飞机供电系统工作状态下的实际输出。对于畸变频谱
    项目来说,飞机高压直流供电特性适应性试验设备仿真输出一个高压直流信号叠加了若干
    交流正弦波小信号的波形,其校准过程主要涉及数据采集和数据分析两个阶段。采集过程
    主要由宽带功率分析仪完成,数据分析过程包括数据的加窗截断以及对截断信号的快速傅
    里叶变换,从而得到各频点交流小信号的幅度值。

    为了使校准结果能够溯源至国家基准,必须对畸变频谱的校准结果进行科学的不
    确定度分析。而目前,国内外均缺乏对畸变频谱校准结果不确定度分析的相关研究。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法,确定了校准结
    果的不确定度来源并完成了各个不确定度分量的计算,完成了畸变频谱校准结果的不确定
    度分析。

    本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

    一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法,具体步骤如下:

    步骤一、基于快速傅里叶变换对数据进行处理时窗函数旁瓣的频谱泄露所产生的
    不确定度u1的计算;

    由于非整周期采样以及对采集信号的加窗截断造成的频谱泄露情况所产生的不
    确定度,能够根据窗函数的第一旁瓣相对于主瓣幅值的衰减值B进行计算;主瓣的幅度为
    Vx,第一旁瓣的幅度为VY,则B与二者的关系如下式:


    B值根据窗函数的类型能够查询到,Vx作为被测设备的设置值是已知的,根据上式
    能够计算得到VY,按均匀分布计算频谱泄露造成的不确定度贡献,则

    步骤二、测试系统非线性所产生的不确定度u2的计算;

    1)、两个正弦波信号f1、3V和f2、3V混合通过校准系统,测得两个正弦波信号三阶交
    调点2·f1-f2、2·f2-f1、2·f1+f2和2·f2+f1的幅度V1、V2、V3和V4,四个幅度值既有校准系统
    非线性的贡献,也有来自于快速傅里叶变换过程中的频谱泄露的贡献;

    2)、两个正弦波信号分别通过校准系统,同样分别计算2·f1-f2、2·f2-f1、2·f1+
    f2和2·f2+f1的幅度;频率为f1的信号通过后得到的幅度为V11、V12、V13和V14;频率为f2的信
    号通过后得到的幅度为V21、V22、V23和V24;对两组数据对应位置相加得到V1'=V11+V21、V2'=
    V12+V22、V3'=V13+V23和V4'=V14+V24;这时三阶交调点处的幅度值主要来自于快速傅里叶变
    换过程中的频谱泄露;

    3)、则两个正弦波信号三阶交调点处校准系统非线性的贡献ΔV=V1-V1'+V2-V2'+
    V3-V3'+V4-V4',按均匀分布计算准系统非线性部分不确定度贡献量,则

    步骤三、扩展不确定度U的计算。

    1)、根据合成标准不确定度uc与所述不确定度分量u1和u2之间的关系式,在u1和u2
    相互独立的情况下可知,


    2)、根据扩展不确定度U与合成标准不确定度uc以及扩展因子k(由置信概率P决
    定,可查表获得)的关系式可知,

    U=k·uc

    获得扩展不确定度U之后,即可确定畸变频谱的校准结果M以P的概率落在区间(M-
    U,M+U)内,至此,校准结果的不确定度分析完毕。

    附图说明

    图1为实施例1的飞机高压直流供电适应性试验设备畸变频谱校准过程。

    具体实施方式

    下面结合附图与实施例对本发明进行详细说明。

    实施例1

    飞机高压直流供电适应性试验设备仿真输出的畸变频谱信号构成如表1所示。

    表1:畸变频谱信号各频率正弦波信号幅值

    畸变频率(Hz)
    畸变幅值
    畸变频率
    畸变幅值
    10
    (0V.r3m16s)
    5(0H0z)0
    (3V.r1m62s)
    25
    0.500
    6500
    2.433
    50
    0.562
    10000
    1.581
    60
    0.775
    20000
    0.775
    250
    1.581
    50000
    0.562
    1000
    3.162
    100000
    0.500
    1700
    3.162
    200000
    0.316
    2000
    3.162
    300000
    0.316

    如图1所示,对该信号的校准过程为:用宽带功率分析仪对叠加了表1所示信号的
    高压直流信号进行采集,采样频率为2MHz,采样时间设为1s。对采集数据加布莱克曼窗并作
    FFT运算得到各频率点的信号幅值如表2所示。

    表2:畸变频谱信号各频率正弦波信号幅值校准结果


    步骤一,所述u1的计算过程如下:

    用于截断信号的所述窗函数为布莱克曼窗,经查其第一旁瓣相对于主瓣幅值的衰
    减值B=60dB。所述主瓣的幅度VX如表2所示,所述第一旁瓣的幅度设为VY,则根据下式:


    可得VY如表3所示:

    表3:畸变频谱信号各频率第一旁瓣幅度

    畸变频率(Hz)
    VY(Vrms)
    畸变频率
    VY(Vrms)
    10
    0.000316
    5(0H0z)0
    0.003161
    25
    0.0005
    6500
    0.002433
    50
    0.000562
    10000
    0.001581
    60
    0.000775
    20000
    0.000775
    250
    0.001581
    50000
    0.000562
    1000
    0.003161
    100000
    0.0005
    1700
    0.003161
    200000
    0.000316
    2000
    0.003161
    300000
    0.000316

    所述则u1如表4所示:

    表4:采用布莱克曼窗函数时计算得到的u1


    步骤二,所述u2的计算过程如下:

    所述的f1和f2的选择分别为50Hz、60Hz,其三阶交调点分别为40Hz、70Hz、160Hz和
    170Hz,两信号混合通过校准系统后三阶交调点处测得的所述V1、V2、V3和V4分别为
    0.00023V、0.00022V、0.00019V和0.00025V;令50Hz信号通过校准系统后三阶交调点处测得
    的所述V11、V12、V13和V14分别为0.00006V、0.00004V、0.00003V和0.00008V;令60Hz信号通过
    校准系统后三阶交调点处测得的所述V21、V22、V23和V24分别为0.00003V、0.00005V、0.00004V
    和0.00006V;两组数据对应位置相加得到所述V1'=V11+V21=0.00009V、V2'=V12+V22=
    0.0009V、V3'=V13+V23=0.00007V和V4'=V14+V24=0.00014V;之后计算所述ΔV=V1-V1'+
    V2-V2'+V3-V3'+V4-V4'=0.0005V,按均匀分布,所述

    步骤三、所述U的计算过程如下:

    首先根据所述所述uc与u1和所述u2的关系式,得到所述uc如表5所示:

    表5:校准结果的合成标准不确定度uc


    查询所述置信概率P与k的关系可知,当置信概率P=95%时,k=2。而工程应用中,
    95%已经足够,由此可得到U如表6所示:

    表6:校准结果的合成标准不确定度U


    由表2和表6可对校准结果进行分析,当频率为1000Hz时,校准结果以95%的概率
    落在区间(3.155,3.167)内。

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