视频信号信噪比测量不确定度分析报告

正弦波电压测量不准引入的不确定度为：
2 2 2 u N1 u N 11 u N 12 u N 13
5.4
固有噪声测量引入的不确定度 uN2 固有噪声包括校准装置噪声和斜坡信号噪声，在测量中无法消除。固有噪声
引入的不确定度主要由随机噪声引起，用多次测量重复性估算。用校准装置测量 TG700 视频信号发生器输出斜坡信号噪声电平， 连续测量 10 次， 测量数据如下：
V0 (mV) 平均值(mV) 标准差s (mV) uN2=0.017mV x1 0.372 x6 0.375 x2 0.398 x7 0.377 x3 0.348 x8 0.372 0.3786 0.017 x4 0.377 x9 0.380 x5 0.374 x 10 0.413
噪声电压测量不准引入的不确定度：
4
不确定度来源分析
根据测量模型分析，噪声测量不确定来源有： （1） 视频电平测量不准引入的不确定度； （2） 噪声电平测量不准引入的不确定度； （3） 加权网络不准引入的不确定度； （4） 测量重复性引入的不确定度。
5
5.1
标准不确定度计算
视频电平测量不准引入的不确定度 uV 根据彩条电平不确定度分析， 700mV 测量点扩展不确定为 6.6mV(k=2)， 0mV
2
② 射频毫伏表测量不准引入的不确定度 uN12 根据射频毫伏表技术说明书，读数准确度技术指标为：± (0.2%+1 个字)，设 为均匀分布，包含因子 3 ，则射频毫伏表测量不准引入的不确定度为： uN12=(0.2%+1 个字)/ 3 ③ 射频毫伏表测量重复性引入的不确定度 uN13 测量重复性引入的不确定度用多次测量试验标准差估算。 射频毫伏表在测量 小信号时其重复性最差，选择 1MHz，-46dBm 点进行重复性试验，连续测量 10 次，测量数据如下：
5
3
测量模型
根据噪声测试方案，信噪比测量及数据处理模型如下：
ΔS / N S / N x S / N R
S / N R 20 lg VV AW VN
(17) (18) (19) (20)
1
VV VT VB
2 VN V A V02
其中，S/Nx——校准装置测量值； S/NR——信噪比标准值。 VV——视频电平； VN——噪声电压有效值； AW——加权网络的加权值； VT——Ramp信号顶部电平值； VW——Ramp信号底部电平值； VA——加法器输出电压； V0——测量系统本底噪声电压。
2 2 2 2 u N CN 1u N 1 C N 2u N 2
其中： C N1
VA V V
2 A 2 0

VA V0 V ， CN 2 0 2 2 VN VN V A V0
3
表 4 噪声电压测量不准引入的不确定度分量计算
正弦波 电压 (dB) -46.00 -38.00 -30.00 -20.00 -13.00 -10.00 -4.00
视频信号信噪比测量不确定度分析报告
1 概述
本报告依据《JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示》 ，对各测量参数的 不确定度进行分析计算。
2
校准装置测量原理
高清视频分量信号校准装置是基于 NI 控制机箱的 PXI 虚拟仪器，硬件由通
道转换器、 数据采集卡、 控制器和机箱等硬件设备组成， 其硬件框图如图 1 所示。
6
合成标准不确定度计算
各标准不确定度分量间不相关，则合成标准不确定度为：
2 2 2 3 2 2 uc CV uV C N u N uW uS
上式中，灵敏系数为：
CV 8.68 8.68 ， CN VV VN
4
合成不确定度计算见表 5。
7
12.5 扩展不确定度
不考虑合成标准不确定度的分布，取包含因子 k=2，则扩展不确定度为： U=k,× uc=2× uc 扩展不确定度计算见表5。
表 5 噪声测量不确定度计算
正弦波 电平 (dB) -46.00 -38.00 -30.00 -20.00 -13.00 -10.00 -4.00 uV (mV) 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 CV 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 uN (mV) 0.008 0.014 0.034 0.110 0.241 0.343 0.698 CN -7.11 -3.05 -1.22 -0.39 -0.17 -0.12 -0.06 uW (dB) 0.0029 0.0029 0.0029 0.0029 0.0029 0.0029 0.0029 uS (dB) 0.36 0.27 0.20 0.10 0.10 0.05 0.01 合成不 确定度 u c (dB) 0.37 0.28 0.21 0.12 0.12 0.08 0.06 扩展不确定度 U (k =2) (dB) 0.74 0.56 0.42 0.24 0.24 0.16 0.13
u N13 (mV) 0.0008 0.0020 0.005 0.016 0.035 0.05 0.10
u N1 (mV) 0.006 0.014 0.034 0.110 0.241 0.343 0.698
C N1 0.95 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
u N2 (mV) 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017
控制系统 （机箱、控制器）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Y PB PR
5 13 14
CH0 CH1
CH0 CH1 TRIG
BNC-2178 通道转换器
数据采集卡 （PXI-5122）
同步 模块
TRIG
图 1 校准装置框图
使用时，高清视频分量 Y 信号接入通道转换器的“5”输入端口，在“CH0”端 口输出；PB、PR 信号分别接入“13”、“14”端口，通过程序控制交替由“CH1”端 口输出；通道转换器中的同步模块提取输入信号的同步信息，并在 “TRIG”端口 输出同步信号。 通道转换器的输出端口对应接入数据采集卡的输入端，利用控制 系统实现对高清视频分量信号的测量。
3 =0.0029dB
测量重复性引入的不确定度 uS 测量重复性引入的不确定度用多次测量试验标准差来评估。 用本校准装置测
量TG700视频信号发生器输出信号的信噪比，连续测量10次，测量数据见试验报 告，测量重复性引入的不确定度分别为： 信噪比：20dB，uS=0.01dB； 信噪比：30dB，uS=0.05dB； 信噪比：40dB，uS=0.10dB； 信噪比：50dB，uS=0.20dB； 信噪比：60dB，uS=0.27dB； 信噪比：65dB，uS=0.36dB；
C N2 0.311 0.133 0.053 0.017 0.008 0.005 0.003
uN (mV) 0.008 0.014 0.034 0.110 0.241 0.343 0.698
5.5
加权网络不准引入的不确定度 uW 噪声加权网络采用数字加权，加权网络引入不确定度主要由数据修约造成，
加权值分辨率为 0.01dB，设为均匀分布，则： uN3=0.01dB/2 5.6
URV55 测量值 (mV) 1.160 2.824 7.117 22.49 49.78 71.15 141.8
u N11 (mV) 0.005 0.013 0.033 0.10 0.23 0.33 0.65
u N12 (mV) 0.002 0.004 0.009 0.03 0.07 0.09 0.23
测量点扩展不确定度为 1.0mV(k=2)。设顶部电平和底部电平不确定度分量正相 关，则： uV=3.3 mV +0.5mV=3.8mV 5.2 5.3 噪声电压测量不准引入的不确定度 uN 正弦波电压测量不准引入的不确定度 uN1 正弦波电压由射频毫伏表直接测量，不确定度分量有： ① 射频毫伏表测量探头测量不准引入的不确定度 uN11 根据射频毫伏表技术说明书，电压探头 URV5-Z7 技术指标为：± 0.8%，设为 均匀分布，包含因子 3 ，则射频毫伏表探头引入的不确定度为： uN11=0.8%/ 3 =0.46%
Vx (mV) 平均值(mV) 标准差s (mV) 标准差s (%) uN13=0.07% x1 1.161 x6 1.162 x2 1.162 x7 1.160 x3 1.161 x8 1.161 1.1615 0.0008
0.07%
x4 1.163 x9 1.162
x5 1.162 x 10 1.161