示波器检定装置计量标准技术报告

4.2示波器荧屏标尺刻度读数引入的不确定度
以8格为例，用调整校准仪输出信号周期的方式可使估度误差不超过0.012格，而荧屏上信号宽度x= ,其中 、 分别是相应于指定整数个周期的左、右两个时标信号所在位置刻度的读数，并可认为他们不相关，且服从均匀分布，则
= =0.012/ 则 = =
相对标准不确定度 = /x= =0.13%
计量标准技术报告
计 量 标 准 名 称示波器检定装置
计 量 标 准 负责人
建标单位名称（公章）
填 写 日 期
一、建立计量标准的目的……………………………………. ( 3 )
二、计量标准的工作原理及其组成…………………………….( 3 )
三、计量标准器及主要配套设备……………………………….( 4 )
示波器是工业上比较常用的电参数测量仪器，主要用于电压、频率以及幅频特性等的测量。在用的示波器已经超过300台，示波器的测量是否准确直接关系到产品的质量，因此对其检定校准已显得尤为重要。我所根据实际情况，确定建立示波器检定装置，对示波器进行检定校准，为烟台的经济发展服务。
二、计量标准的工作原理及其组成
2数学模型
设 为示波器X轴偏转系数，输入整数个标准周期为 的信号时，信号在荧屏水平刻度线上占据的宽度为x,在标准环境条件下，温度、湿度、电源等带来的影响可忽略。则 可以用下式表达： =
3标准不确定度与灵敏度系数
= + 其中 = ； = 。
方程两边同时除以 ，则得下式： = +
设 = ； = ； = ，则上式变为
= = =0.29%
估计 =0.1，则自由度 =50
（四）合成标准不确定度及扩展不确定度评定
1.灵敏系数
数学模型： = ，
灵敏系数： =1
2．各不确定度分量汇总及计算表
标准不确定度汇总表
标准不确定度分量
不确定度来源
标准不确定度值
（%）
C
示波器测量引入的误差
0.3
1
0.3%
50
示波器校准仪误差
0.29
校准仪主要由校时电路，校幅电路和快沿方波输出电路三大部分组成。
校时电路产生500MHz～2Hz时标信号，快沿方波输出电路将校时电路来得1MHz,100 kHz, 10kHz, 1kHz, 100Hz,10 Hz, 1Hz七个频率信号整形为上升时间t<25ps的快沿方法输出到示波器，通过测量即可得到相应的误差。校幅电路有P1—P2六块电路板及高压整流器组成，经过倍率和偏差调节后的稳定直流电压U0,由开关管斩波为所需频率的方波，例如100Hz,1kHz,10kHz或直流输出。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定…….………………( 9 )
十、检定或校准结果的验证……………………………………( 12 )
十一、结论........………….…………………………………….( 13 )
十二、附加说明….………...…………………………………….( 13 )
一、建立计量标准的目的
该主标准器自2011~2013年连续三年送省院检定检定，幅度最大变化量为：0.1%;时标最大变化量为：1×10-5。均小于相应的准确度等级。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
一：水平偏转系数示值误差测量结果不确定度的评定
1测量方法
根据选取的偏转系数，示波器校准仪输出具有适当周期的时标信号，通过调节它的周期偏差值，使示波器所显示的整数个波形在水平刻度线上占据规定的宽度，读取该偏差值。
信号源
SML01
9kHz~1100MHz
1.2×10－8
四、计量标准的主要技术指标
电压：±（0.5%+5μV)
时标：±5×10-5
五、环境条件
序号
项目
要求
实际情况
结论
1
温度
(20±5)℃
(20±2)℃
合格
2
湿度
<85%
<80%
合格
3
4
5
6
六、计量标准的量值溯源和传递框图
上一级计量标准器具
本单位最高计量标准器具
用相对标准偏差表示的测量重复性
s = =0.00％
对1V/div档的垂直偏转系数进行连续10次的测量，结果如下：
0.0%，0.0%，0.0%，0.0%，0.0%，0.0%，0.0%，0.0%，0.0%，0.0%
s = =0.00％
结论：水平偏转系数和垂直偏转系数测量的重复性均满足规程要求。
八、计量标准的稳定性考核
三、计量标准器及主要配套设备
计
量
标
准
器
具
名称
型号
测量范围
不确定度
或准确度等级或最大允许误差
制造厂及出厂编号
检定或校准机构
检定周期或复校间隔
示波器校准仪
POC-2A
25µV~220V
1ns~5s
电压：±（0.5%+5μV)
时标：±5×10-5
主
要
配
套
设
备
频率计
8000C
5Hz～1000MHz
3×10－7
（二）数学模型
=
—被测示波器垂直偏转系数的示值误差；
—示波器校准仪所显示的误差平均值。
(三)输入量的标准不确定度评定
输入量δ有两个不确定度来源，其不确定度分别为 , .
1.标准不确定度 评定
1的不确定来源主要是示波器校准仪标准方波不确定度，采用B类评定。按示波器校准仪说明书的技术指标，标准方波幅度偏差的误差为±0.5%，则半宽度 =0.5%，在区间内可以认为服从均匀分布，去包含因子k1= ，则标准不确定度 为：
四、计量标准的主要技术指标…….…………………………….( 5 )
五、环境条件…..………….…………………………………….( 5 )
六、计量标准的量值溯源和传递框图…….....…………………( 6 )
七、计量标准的重复性试验…….………………………………( 7 )
八、计量标准的稳定性考核…….………………………………( 8 )
将一台HITACHI的示波器送省院检定，然后将检定结果与本所检定结果比较，数据如下：
ylab
yref
Ulab
Uref
水平偏转系数（10ns/div）
0.1%
0.1%
0.3%
0.28%
垂直偏转系数（10mV/div）
0.2%
0.2%
3×10-5
0.60%
通过计算得知以上两项均满足|ylab-yref|
工作计量器具
七、计量标准的重复性试验
用一台HITACHI的示波器在温度20℃，湿度56％，电源电压220V，频率50Hz的条件下，对1ms/div的水平偏转系数进行连续10次的测量，结果如下：
0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%, 0.3%
0.29%
50
示波器测量重复误差
0.06
0.06%
9
3.扩展不确定度的确定
取置信概率P=95%，按有效自由度 =50，查t分布表得 = =2.01，由此得扩展不确定度 为： = =2.01×0.3%=0.6%
（五）测量不确定度的报告
示波器垂直偏转系数示值误差Байду номын сангаас量结果的不确定度为
=0.6% =50
十、检定或校准结果的验证
= +
4不确定度来源分析与计算
示波器水平偏转系数在1 点经常使用，具有代表性。下面就以该点为例进行分析。
4.1示波器校准仪引入的相对不确定度
根据示波器校准仪的检定证书及仪器说明书提供的数据，表明输出周期相对偏差以等概率落于估计区间-0.1%至+0.1%之间，则相对不确定度
=0.1%/ =0.058%
十一、结论
该检定装置的各项技术指标均能满足JJG262-1996模拟示波器检定规程的各项技术要求，以及脉冲波形参数计量器具检定系统的要求。可以开展模拟示波器的检定工作。
十二、附加说明
JJG262-1996模拟示波器检定规程
5相对合成不确定度
= = =0.14%
6相对扩展不确定度
为了提高测量的置信水平，我们取置信因子k=2
则相对扩展不确定度U=k =2 0.14%=0.28%
二：垂直偏转系数示值误差测量结果不确定度的评定
（一）测量方法
示波器垂直偏转系数的测量是采用标准方波幅度方法进行的。示波器校准仪输出一个幅度可精确细调的标准方波，使得该方波在被测示波器上显示5格，读取示波器校准仪上所显示的方波幅度偏差δ，重复测量3次，则3次偏差的算术平均值就是示波器垂直偏转系数的示值误差。