專利名稱：基于mcm的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，屬于測試計量領域。
背景技術：
《測量不確定度表不指南導則》(Guideto the Expression of Uncertainty inMeasurement，簡稱GUM)自1993年發(fā)布以來，經(jīng)多年的推廣和應用，已成為各國在表示測量結果時統(tǒng)一遵循的準則。在國內，計量技術規(guī)范JJF1059 — 1999《測量不確定度評定與表示》等同采用GUM規(guī)定的方法，頒布至今對全國范圍內使用和評定測量不確定度起到了重要的指導和規(guī)范作用，使我國計量、測試領域對測量結果的表述與國際接軌。隨著科學技術的迅猛發(fā)展和計量管理工作的不斷規(guī)范，特別是國際標準化組織2008年正式頒布了 IS0/IEC導則98-3系列標準。其中，包括補充件I《用蒙特卡洛法(MonteCarlo method,簡稱MCM)傳播概率分布》,該補充件詳細規(guī)定對原GUM法不適用的情況可用MCM傳播概率分布實現(xiàn)，進而完成測量不確定度的評定和表示；在原GUM法適用的情況，也可通過用MCM得到驗證。該補充件的提出，標志著測量不確定度評定和表示在國際范圍內得到進一步擴展和深化。MCM作為2008版GUM的附錄文件，在GUM不確定度架構下使用時有困難或不適用的情況下，MCM—般可以得到合理的不確定度表述，也就是說，MCM擴大了測量不確定度評定與表示的適用范圍。噪聲參數(shù)測量不確定度評定超出GUM適用范圍的特點包括1、測量模型呈現(xiàn)明顯的非線性，從而由GUM評定的不確定度可能會變得不可靠；2、輸出量的概率密度函數(shù)較大程度地偏離正態(tài)分布或t分布，例如分布明顯不對稱的場合(如W1和W2從物理定義要求恒為正值，所以分布明顯不對稱)。在這種情況下，可能會導致GUM評定的不確定度的估計不切實際；3、測量模型復雜，很難計算GUM不確定度評定需要的靈敏系數(shù)。基于上述特點，噪聲參數(shù)測量不確定度的評定非常適合采用MCM法。依據(jù)MCM實施的步驟第一步建立測量模型；第二步獲取輸入量的分布、以及確定分布的數(shù)學參量(如期望、標準偏差)；第三步輸入量分布通過測量模型，傳播得到一系列輸出量離散值；第四步整理輸出量離散值，得到輸出量的不確定度。其中，輸入量分布數(shù)學參數(shù)確定是一個難點，在基于MCM噪聲參數(shù)測量不確定度評定過程中，一部分輸入量(如S參數(shù)，噪聲功率等)是由測試平臺直接測量的，我們稱之為直接輸入量，其期望和標準偏差可由GUM獲得，另一部分輸入量是由直接輸入量計算得來的，而且計算公式比較復雜，不易使用GUM法獲得其標準偏差，所以也要采用MCM，這也給噪聲參數(shù)測量不確定度評定帶來了額外的難度。當前采用MCM在噪聲參數(shù)不確定度評定方面，國際上只有美國國家標準技術研究院(簡稱NIST)做了較全面分析工作，其中NIST的James Randa對自行組建的噪聲參數(shù)測量系統(tǒng)評定了不確定度，存在的問題和缺陷主要體現(xiàn)在1、由于測量不確定度應用中，主要是使用合成不確定度或擴展不確定度，且IS0/IEC導則98-3補充附錄I中闡明，可以采用MCM法給出合成不確定度，NIST公開的文獻中只采用MCM法評定了 B類不確定度，給不確定度應用帶來了一定的困難。2、測量不確定度必須是在相同的包含因子下，才有可比性，NIST沒有給出包含因子。3、沒有對封裝器件夾具內測量結果給出不確定度。4、采用MCM評定測量不確定度，評定質量與仿真次數(shù)關系較大，理論上講次數(shù)越多，評定結果越真實，在IS0/IEC導則98-3補充附錄I中提到了一種自適應方法，可以有效的解決評定質量與仿真次數(shù)的折中問題，NIST未報道這種方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，該方法有效的結合了數(shù)學隨機仿真、物理測量邊界判據(jù)和最小二乘法優(yōu)化判據(jù)，使得噪聲參數(shù)不確定度評定更加有效、真實、可靠。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，包括以下步驟
A、構建噪聲參數(shù)測量平臺所述測量平臺包括噪聲源、矢量網(wǎng)絡分析儀、噪聲系數(shù)分析儀、阻抗調配器、輸入端直流偏置網(wǎng)絡、輸出端直流偏置網(wǎng)絡和被測件；所述噪聲源的輸出依次經(jīng)由輸入端直流偏置網(wǎng)絡、阻抗調配器、被測件和輸出端直流偏置網(wǎng)絡后與噪聲系數(shù)分析儀的相應輸入端相連接；所述矢量網(wǎng)絡分析儀處于噪聲源和噪聲系數(shù)分析儀之間；在所述矢量網(wǎng)絡分析儀、噪聲源與輸入端直流偏置網(wǎng)絡的連接節(jié)點處設有第一控制開關，在所述輸出端直流偏置網(wǎng)絡、矢量網(wǎng)絡分析儀與噪聲系數(shù)分析儀的連接節(jié)點處設有第二控制開關;
B、建立噪聲參數(shù)測量不確定度評定的測量模型噪聲參數(shù)方程經(jīng)過數(shù)學換元法，建立如下函數(shù)方程作為噪聲參數(shù)測量不確定度評定的測量模型
權利要求
1. 一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，其特征在于包括以下步驟A、構建噪聲參數(shù)測量平臺所述測量平臺包括噪聲源、矢量網(wǎng)絡分析儀、噪聲系數(shù)分析 儀、阻抗調配器、輸入端直流偏置網(wǎng)絡、輸出端直流偏置網(wǎng)絡和被測件；所述噪聲源的輸出 依次經(jīng)由輸入端直流偏置網(wǎng)絡、阻抗調配器、被測件和輸出端直流偏置網(wǎng)絡后與噪聲系數(shù) 分析儀的相應輸入端相連接；所述矢量網(wǎng)絡分析儀處于噪聲源和噪聲系數(shù)分析儀之間；在 所述矢量網(wǎng)絡分析儀、噪聲源與輸入端直流偏置網(wǎng)絡的連接節(jié)點處設有第一控制開關，在 所述輸出端直流偏置網(wǎng)絡、矢量網(wǎng)絡分析儀與噪聲系數(shù)分析儀的連接節(jié)點處設有第二控制 開關;B、建立噪聲參數(shù)測量不確定度評定的測量模型噪聲參數(shù)方程經(jīng)過數(shù)學換元法，建立 如下函數(shù)方程作為噪聲參數(shù)測量不確定度評定的測量模型
2.根據(jù)權利要求1所述的基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，其特征在于在所述第G步和第H步之間還存在步驟1:對所述第G步中得到的能反映等效噪聲參數(shù)[、W2、W12分布情況的仿真結果進行最小二乘法優(yōu)化判定將上述第G步中保留下來的符合物理意義的仿真結果進行最小二乘法優(yōu)化判定，得到在最小二乘法下的最優(yōu)仿真結果。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，其特征在于所述第F步中的所述重復本步驟操作指的是固定次數(shù)算法時重復第F步的次數(shù)或者采用自適應算法時各小循環(huán)中重復第F步的次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評定方法，屬于測試計量領域。本發(fā)明以等效噪聲參數(shù)方程作為噪聲參數(shù)測量不確定度評定的測量模型，并利用從測量平臺測得的物理量求解函數(shù)方程，得到反映等效噪聲參數(shù)分布情況的數(shù)據(jù)，并從等效噪聲參數(shù)導出噪聲參數(shù)及其分布，最后得到噪聲參數(shù)測量的不確定度。該方法有效的結合了數(shù)學隨機仿真、物理測量邊界判據(jù)和最小二乘法優(yōu)化判據(jù)，使得噪聲參數(shù)不確定度評定更加有效、真實、可靠；該方法符合國際標準，仿真方式靈活，可應用的測量系統(tǒng)種類多，普適性高。
文檔編號G06F19/00GK103049639SQ20121042366
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權日2012年10月30日
發(fā)明者吳愛華, 梁法國, 鄭延秋, 鄭世棋, 翟玉衛(wèi), 喬玉娥, 劉晨, 張艷蕊 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所, 北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司