[发明专利]虚拟仪器测量不确定度自动评定方法

摘要

一种虚拟仪器测量不确定度自动评定方法，其目的是通过回避传统的测量不确定度评定方法中对测量机理的显式、解析、线性的限制，以软件的形式实现测量信号的分析和处理，应用蒙特卡罗方法评定虚拟仪器测量不确定度，其核心应该是将按随机变量抽样原则产生的测量误差仿真数据融入测量程序中，获得多个伪测量结果，通过对伪测量结果的统计，估计虚拟仪器的测量不确定度。

主权项

1、一种虚拟仪器测量不确定度自动评定方法，其特征在于：步骤一：使用集成传感器模块检测被测量，在整形去噪后，转换成能被数据采集卡采集的信号；步骤二：集成传感器检测后所得的连续电信号进入数据采集卡后实现A/D转换，在虚拟仪器软件平台上，处理采集后的数字电信号，得到测量结果；步骤三：分析集成传感器和数据采集卡的不确定度源；步骤四：利用测量随机误差仿真模块，产生表征各不确定度源信息的特定区间服从特定分布的随机数来模拟数据采集卡引起的随机误差和集成传感器引起的随机误差，分别得到仿真数据采集卡引起的随机误差AxDi，仿真集成传感器引起的随机误差ΔxTi，累加后仿真虚拟仪器测量随机误差；该测量随机误差仿真模块建立过程是：首先输入虚拟仪器测量采样通道数、测量输入范围、测量采样序列、测量采样尺寸、测量温度的具体数据；再依据蒙特卡罗方法产生均匀分布的随机数，在通过随机性检验后，根据步骤三中所有不确定度源的标定数据和设定的概率分布模型，并按照基于蒙特卡罗方法的随机变量抽样原则，产生合适的随机数序列，来表征符合虚拟仪器测量各不确定度源统计规律的测量随机误差；依据这些不确定度源对采样点上测量总不确定度的影响关系，将这些随机数序列合成，建立起虚拟仪器测量随机误差仿真模块；所述基于蒙特卡罗方法的随机变量抽样原则采用随机变量替换抽样原则；在均匀分布随机数的基础上，再进行适当的抽样；采用分布密度函数f(x)表示总体的已知分布，用ξf表示由已知分布密度函数f(x)产生的简单子样ξ1，…，ξn的个体；为了实现某个复杂的随机变量y的抽样，将其表示成若干个简单的随机变量x1，...，xn的函数y＝g(x1，...，xn)，得到x1，...，xn的抽样后，即可确定y的抽样；随机变量替换抽样原则即为yf＝g(X1，...，Xn)步骤五：将测量随机误差仿真模块得到的虚拟仪器测量随机误差仿真值累加到数据采集后所得数字信号xi上，经过数字信号处理模块处理后，得到大量的伪测量结果yj(j＝1，…，M)；调用测量随机误差仿真模块模拟这四种采集方式下虚拟仪器测量随机误差；测量随机误差仿真模块用法是：按照介绍的蒙特卡罗评定原理，用户在编译好测量程序后，在采集所得的被测量数据上，根据数据采集方式，累加测量随机误差仿真模块产生的虚拟仪器测量随机误差，得到伪测量数据，再将累加后的伪测量数据输入到虚拟仪器软件平台上测量主程序的数据处理部分，得到虚拟仪器测量结果，进行循环并统计标准差从而得到虚拟仪器测量不确定度；步骤六：对这M个伪测量结果进行统计分析得到测量结果的合成不确定度uc(y)；依据虚拟仪器测量所得伪测量结果进行统计分析，实现虚拟仪器测量不确定度的自动评定；即虚拟仪器测量标准不确定度的无偏估计可按贝塞尔(Bessel)公式計算：$u_c\left(y\right)=\sqrt{\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i^2}.$