[发明专利]一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法

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。

主权项

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：B值根据窗函数的类型能够查询到，V_x作为被测设备的设置值是已知的，根据上式能够计算得到V_Y，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'，按均匀分布计算校 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u1和不确定度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。