專利名稱：基于mcm的噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定方法
技術(shù)領(lǐng)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(píng)定方法，屬于測試計(jì)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
《測量不確定度表不指南導(dǎo)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(yīng)用，已成為各國在表示測量結(jié)果時(shí)統(tǒng)一遵循的準(zhǔn)則。在國內(nèi)，計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1059 — 1999《測量不確定度評(píng)定與表示》等同采用GUM規(guī)定的方法，頒布至今對(duì)全國范圍內(nèi)使用和評(píng)定測量不確定度起到了重要的指導(dǎo)和規(guī)范作用，使我國計(jì)量、測試領(lǐng)域?qū)y量結(jié)果的表述與國際接軌。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和計(jì)量管理工作的不斷規(guī)范，特別是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織2008年正式頒布了 IS0/IEC導(dǎo)則98-3系列標(biāo)準(zhǔn)。其中，包括補(bǔ)充件I《用蒙特卡洛法(MonteCarlo method,簡稱MCM)傳播概率分布》,該補(bǔ)充件詳細(xì)規(guī)定對(duì)原GUM法不適用的情況可用MCM傳播概率分布實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而完成測量不確定度的評(píng)定和表示；在原GUM法適用的情況，也可通過用MCM得到驗(yàn)證。該補(bǔ)充件的提出，標(biāo)志著測量不確定度評(píng)定和表示在國際范圍內(nèi)得到進(jìn)一步擴(kuò)展和深化。MCM作為2008版GUM的附錄文件，在GUM不確定度架構(gòu)下使用時(shí)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(kuò)大了測量不確定度評(píng)定與表示的適用范圍。噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定超出GUM適用范圍的特點(diǎn)包括1、測量模型呈現(xiàn)明顯的非線性，從而由GUM評(píng)定的不確定度可能會(huì)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(duì)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(duì)稱)。在這種情況下，可能會(huì)導(dǎo)致GUM評(píng)定的不確定度的估計(jì)不切實(shí)際；3、測量模型復(fù)雜，很難計(jì)算GUM不確定度評(píng)定需要的靈敏系數(shù)?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，噪聲參數(shù)測量不確定度的評(píng)定非常適合采用MCM法。依據(jù)MCM實(shí)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(xué)參量(如期望、標(biāo)準(zhǔn)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(xué)參數(shù)確定是一個(gè)難點(diǎn)，在基于MCM噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)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(tái)直接測量的，我們稱之為直接輸入量，其期望和標(biāo)準(zhǔn)偏差可由GUM獲得，另一部分輸入量是由直接輸入量計(jì)算得來的，而且計(jì)算公式比較復(fù)雜，不易使用GUM法獲得其標(biāo)準(zhǔn)偏差，所以也要采用MCM，這也給噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定帶來了額外的難度。當(dāng)前采用MCM在噪聲參數(shù)不確定度評(píng)定方面，國際上只有美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(簡稱NIST)做了較全面分析工作，其中NIST的James Randa對(duì)自行組建的噪聲參數(shù)測量系統(tǒng)評(píng)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(yīng)用中，主要是使用合成不確定度或擴(kuò)展不確定度，且IS0/IEC導(dǎo)則98-3補(bǔ)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(xiàn)中只采用MCM法評(píng)定了 B類不確定度，給不確定度應(yīng)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(duì)封裝器件夾具內(nèi)測量結(jié)果給出不確定度。4、采用MCM評(píng)定測量不確定度，評(píng)定質(zhì)量與仿真次數(shù)關(guān)系較大，理論上講次數(shù)越多，評(píng)定結(jié)果越真實(shí)，在IS0/IEC導(dǎo)則98-3補(bǔ)充附錄I中提到了一種自適應(yīng)方法，可以有效的解決評(píng)定質(zhì)量與仿真次數(shù)的折中問題，NIST未報(bào)道這種方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定方法，該方法有效的結(jié)合了數(shù)學(xué)隨機(jī)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(píng)定更加有效、真實(shí)、可靠。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定方法，包括以下步驟
A、構(gòu)建噪聲參數(shù)測量平臺(tái)所述測量平臺(tái)包括噪聲源、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、噪聲系數(shù)分析儀、阻抗調(diào)配器、輸入端直流偏置網(wǎng)絡(luò)、輸出端直流偏置網(wǎng)絡(luò)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(luò)、阻抗調(diào)配器、被測件和輸出端直流偏置網(wǎng)絡(luò)后與噪聲系數(shù)分析儀的相應(yīng)輸入端相連接；所述矢量網(wǎng)絡(luò)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(luò)分析儀、噪聲源與輸入端直流偏置網(wǎng)絡(luò)的連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)有第一控制開關(guān)，在所述輸出端直流偏置網(wǎng)絡(luò)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與噪聲系數(shù)分析儀的連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)有第二控制開關(guān);
B、建立噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定的測量模型噪聲參數(shù)方程經(jīng)過數(shù)學(xué)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(píng)定的測量模型
權(quán)利要求
1. 一種基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定方法，其特征在于包括以下步驟A、構(gòu)建噪聲參數(shù)測量平臺(tái)所述測量平臺(tái)包括噪聲源、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、噪聲系數(shù)分析 儀、阻抗調(diào)配器、輸入端直流偏置網(wǎng)絡(luò)、輸出端直流偏置網(wǎng)絡(luò)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(luò)、阻抗調(diào)配器、被測件和輸出端直流偏置網(wǎng)絡(luò)后與噪聲系數(shù) 分析儀的相應(yīng)輸入端相連接；所述矢量網(wǎng)絡(luò)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(luò)分析儀、噪聲源與輸入端直流偏置網(wǎng)絡(luò)的連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)有第一控制開關(guān)，在 所述輸出端直流偏置網(wǎng)絡(luò)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與噪聲系數(shù)分析儀的連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)有第二控制 開關(guān);B、建立噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定的測量模型噪聲參數(shù)方程經(jīng)過數(shù)學(xué)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(píng)定的測量模型
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)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(duì)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(jié)果進(jìn)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(jié)果進(jìn)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(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCM的噪聲參數(shù)測量不確定度評(píng)定方法，其特征在于所述第F步中的所述重復(fù)本步驟操作指的是固定次數(shù)算法時(shí)重復(fù)第F步的次數(shù)或者采用自適應(yīng)算法時(shí)各小循環(huán)中重復(fù)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(píng)定方法，屬于測試計(jì)量領(lǐng)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(píng)定的測量模型，并利用從測量平臺(tái)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(dǎo)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(jié)合了數(shù)學(xué)隨機(jī)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(píng)定更加有效、真實(shí)、可靠；該方法符合國際標(biāo)準(zhǔn)，仿真方式靈活，可應(yīng)用的測量系統(tǒng)種類多，普適性高。
文檔編號(hào)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(quán)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(tuán)公司第十三研究所, 北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司