雷达散射截面法材料反射率测试系统校准规范

JJF1966—20221雷达散射截面法材料反射率测试系统校准规范1范围本规范适用于频率范围为6GHz~110GHz的雷达散射截面法材料反射率测试系统(以下简称RCS法测试系统)的校准。其他频率范围测试系统可参照执行。2引用文件本规范引用了下列文件:GJB2038A—2011雷达吸波材料反射率测试方法GJB4238—2001军用目标特性和环境特性术语凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1术语本规范采用了GJB2038A—2011和GJB4238—2001的相关术语。3.1.1材料雷达反射率radarreflectivityofmaterial在给定波长和极化的条件下,电磁波从同一方向,分别以同一功率密度入射到材料表面和相同尺寸良导体平面上,两者镜面方向反射功率的比值。3.1.2背景等效反射率equivalentreflectivityofbackground在相同发射功率、波长和极化条件下,被测材料所处环境的反射功率与定标金属板反射功率的比值。3.2计量单位材料雷达反射率单位为dB。根据材料雷达反射率的定义,分别测量材料的雷达反射功率Pa和相同尺寸良导体金属平板的雷达反射功率Pm,材料的雷达反射率可通过公式(1)计算。Γ=10lg(Pa/Pm)(1)式中:Γ—材料雷达反射率,dB;Pa—材料的雷达反射功率,mW;Pm—相同尺寸良导体金属平板的雷达反射功率,mW。4概述RCS法测试系统通过分别测量相同尺寸的良导体金属平板的雷达反射功率和平板材料的雷达反射功率,按照公式(1)计算得到材料的雷达反射率。2RCS法测试系统主要由矢量网络分析仪、紧缩场(或喇叭收发天线)、信号收发设备、支架及转台、激光定位对准装置、转台驱动控制器、微波暗室、计算机及测试软件等组成，如图1所示。2239455计量特性计量特性指标见表1。1背景等效反射率23注：以上指标不用于合格性判定，仅供参考。6校准条件6.1环境条件a)环境温度：环境温度为(23±5)℃,校准过程中温度变化不超过2℃;c)供电电源：电压(220±22)V,频率(50±1)Hz。6.2测量标准及其他设备a)空白反射板，扩展不确定度不大于0.1dB(k=2);b)标准反射板，扩展不确定度不大于0.1dB(k=2)。空白反射板与标准反射板技术要求见附录A。JJF1966—202237校准项目和校准方法7.1校准项目a)背景等效反射率;b)材料雷达反射率示值误差;c)测量重复性。7.2校准方法7.2.1背景等效反射率a)打开测试系统,预热至少30min;b)根据测试系统要求,设置仪器参数;c)扫描系统背景反射功率;d)将空白反射板放置在支架上,测量其反射功率;e)将空白反射板取下,再次测量反射功率;f)通过计算机软件处理,得出系统背景等效反射率曲线,其最大值应符合表1的要求。7.2.2材料雷达反射率示值误差a)扫描系统背景反射功率;b)将空白反射板放置在支架上,测量其反射功率;c)将标准反射板放置在支架上,测量其反射功率;d)通过计算机软件处理,得到标准反射板的反射率曲线;e)重复测量6次,取6次测量结果的算术平均值作为标准反射板反射率实测值。按照公式(2)计算材料雷达反射率示值误差,其结果应满足表1的要求。式中:ΔΓ—式中:ΔΓ—材料雷达反射率示值误差,dB;Γ—6次反射率测量结果算术平均值,dB;Γs—材料雷达反射率标准值,dB。7.2.3测量重复性以7.2.2中-10.00dB金属板的6次测量结果,按照公式(3)计算系统的测量重复性,其结果应满足表1的要求。s=(3)式中:s—测量重复性,dB;n—测量次数;Γ—6次反射率测量结果算术平均值,dB;Γi—第i次测量值,dB。JJF1966—202248校准结果的表达校准结果以校准证书的形式给出。校准证书至少应包括下列信息:a)标题:校准证书;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点;d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)送校单位的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期;h)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;i)本次校准所测量标准的溯源性及有效性说明;j)校准环境的描述;k)校准结果及测量不确定度的说明;l)校准证书签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;m)校准结果仅对被校对象有效的声明;n)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔由于测试系统的复校时间间隔是由系统的使用情况、使用者、系统本身质量等诸因素所决定的,因此复校时间间隔可根据实际使用情况由送校单位自行决定。复校时应附上次校准证书。建议复校时间间隔不超过1年。JJF1966—20225附录A空白反射板与标准反射板技术要求空白反射板与标准反射板应选择铜、铝等金属良导体,同时应满足表A.1中的相应技术指标。表A.1空白反射板与标准反射板技术指标序号项目技术要求1电导率≥1.0×107S/m2表面粗糙度≤5.0μm3表面平面度≤0.10mm4两表面平行度≤0.05mm5侧面与板面垂直度<0.2mm6长宽尺寸相对误差±0.1%反射率标准值由空白反射板与标准反射板的尺寸决定,不同频率推荐使用的空白反射板与标准反射板参考尺寸如表A.2所示。表A.2空白反射板与标准反射板参考尺寸频率范围GHz空白反射板尺寸长×宽×厚标准反射板尺寸长×宽×高-5.00dB-10.00dB-15.00dB6~18180.00×180.00×4.00134.98×134.98×4.00101.22×101.22×4.0075.90×75.90×4.0018~4085.00×85.00×4.0063.74×63.74×4.0047.80×47.80×4.0035.84×35.84×4.0040~11060.00×60.00×3.0045.00×45.00×3.0033.74×33.74×3.0025.30×25.30×3.006附录B雷达散射截面法材料反射率测试系统校准记录格式证书编号:客户名称委托日期客户地址校准日期器具制造厂商依据标准计量标准器具型号/规格证书编号不确定度/准确度有效期至环境条件℃相对湿度%校准地点校准结果1.背景等效反射率dB2.反射率示值误差频率/GHz标准值Γs/dB123456平均值Γ/dB示值误差ΔΓ/dB标准偏差s/dB扩展不确定度/dB校准:核验:JJF1966—20227附录C雷达散射截面法材料反射率测试系统校准结果参考格式第页共页证书编号1.背景等效反射率:dB2.材料雷达反射率示值误差:频率/GHz-5dB反射率示值误差/dB示值误差不确定度/dB频率/GHz-10dB反射率示值误差/dB示值误差不确定度/dB频率/GHz-15dB反射率示值误差/dB示值误差不确定度/dB3.测量重复性:频率/GHz-5dB测量重复性/dB频率/GHz-10dB测量重复性/dB频率/GHz-15dB测量重复性/dBJJF1966—20228附录D材料雷达反射率示值误差校准不确定度分析示例D.1测量模型根据反射率示值误差的计算公式:(D.1)式中:ΔΓ(D.1)式中:ΔΓ—反射率示值误差,dB;Γ—测试系统反射率测量值,dB;Γs—反射率标准值,dB。从公式(D.1)中可以看出,影响反射率示值误差测量误差的因素主要有两个:测计算。以-10dB标准金属板在10GHz处的校准结果为例进行分析。D.2不确定度来源反射率示值误差测量的不确定度来源主要包括:a)标准反射板引入的不确定度u(Γs); b)反射率测量引入的不确定度u(Γ):1)空白反射板引入的不确定度u(Γ0);2)空白反射板放置的方位误差引入的不确定度u1;3)标准反射板放置的方位误差引入的不确定度u2;4)测量重复性引入的不确定度u3。D.3不确定度评定D.3.1标准反射板引入的不确定度u(Γs)标准反射板的扩展不确定度Us≤0.1dB(k=2),则有:u(Γs)=Us/2=0.1dB/2=0.05dB(D.2)D.3.2反射率测量引入的不确定度u(Γ)a)空白反射板引入的不确定度u(Γ0)空白反射板的扩展不确定度U0≤0.1dB(k=2),则有:u(Γ0u(Γ0)=U0/2=0.1dB/2=0.05dB(D.3)由于空白反射板放置的方位误差,所产生的反射率测量误差不超过0.1dB,按均匀分布处理,则有:u1=0.1dB/=0.058dB(D.4)c)标准反射板放置的方位误差引入的不确定度u2由于标准反射板放置的方位误差,所产生的反射率测量误差不超过0.1dB,按均JJF1966—2022匀分布处理,则有:u2=0.1dB/=0.058dB(D.5)d)测量重复性引入的不确定度u3选择-10dB标准金属板,重复测量6次,其在10GHz处的反射率测量结果如表D.1所示。表D.1反射率示值误差重复性测量结果测量序号123456测量结果/dB-10.4-10.5-10.5-10.2-10.3-10.4平均值/dB-10.38标准偏差/dB0.12根据测量结果,可得此次测量的标准偏差为0.12dB,则重复性引入的不确定度为:D.4合成标准不确定度u3=0.12dB/=0.049dB(D.6)不确定度来源及分量汇总如表D.2所示。表D.2不确定度汇总表标准不确定度不确定度来源标准不确定度分量/dBu(Γs)标准反射板引入的不确定度u(Γs)0.05 u(Γ)空白反射板引入的不确定度u(Γ0)0.05空白反射板放置的方位误差引入的不确定度u10.058标准反射板放置的方位误差引入的不确定度u20.058测量重复性引入的不确定度u30.049由于以上各项标准不确定度分量是互不相关的,因此合成标准不确定度为:灵敏度系数c1=1,c2=