JJF-静电激励器电源校准规范不确定度评定报告

静电激励器电源不确定度评定报告静电激励器电源校准规范起草小组2024.7

静电激励器电源测量不确定度评定F.1引言静电激励器电源的主要计量性能为信号增益、输出电压（直流）和频率响应，本次将对以上参数进行不确定度评定。F.2信号增益测量的不确定度评定F.2.1测量模型式中：——静电激励器电源的信号增益，dB；——静电激励器电源的输出电压（交流），V；——信号发生器的输出电压，V。F.2.2标准不确定度评定不确定度的主要来源包括：测量重复性、数字电压表、数据修约等。1）测量重复性引入的标准不确定度分量u1信号增益的校准结果见表F.1，以其标准偏差作为重复性引入的不确定度分量。表F.1信号增益校准结果频率/Hzδf/dB平均值/dB标准偏差/dB12345625025.6525.6625.6425.6725.6825.6725.660.015100025.6725.6925.6625.6825.6925.6825.680.0122）数字电压表测量Uo的值引入的标准不确定度分量u2数字电压表的误差限为1.0%，按均匀分布考虑，数字电压表测量引入的不确定度分量为：（dB）3）数字电压表测量Ui的值引入的标准不确定度分量u3数字电压表的误差限为1.0%，按均匀分布考虑，数字电压表测量引入的不确定度分量为：（dB）4）数据修约等其他因素引入的标准不确定度分量u4估计其他因素引入的标准不确定度为0.01dB。F.2.3合成标准不确定度以上分量独立无关，在频率为1000Hz时，合成标准不确定度为=0.07dB。F.2.4扩展不确定度取包含因子k=2，则扩展不确定度U=kuc,从而得到信号增益的测量结果扩展不确定度，U=0.2dB，k=2。F.3输出电压（直流）测量的不确定度评定F.3.1测量模型式中：——静电激励器电源的输出电压（直流），V；——测量系统（含示波器和衰减器）测得的电压值，V。F.3.2标准不确定度评定不确定度的主要来源包括：测量重复性、示波器、衰减器的线性、数据修约等。1）测量重复性引入的标准不确定度分量u1输出电压（直流）的校准结果见表F.2，以其标准偏差作为重复性引入的不确定度分量。表F.2输出电压（直流）校准结果测量次数123456平均值标准偏差输出电压直流/V855.2852.6853.9854.9853.1853.5853.91.022）示波器引入的标准不确定度分量u2由上级证书可知，示波器的扩展不确定度为Urel=0.1%，k=2，在测得值时的不确定度分量u5约等于0.425V。3）高压高阻衰减器引入的标准不确定度分量u3由上级证书可知，高压高阻衰减器的扩展不确定度为Urel=0.05%，k=2，在测得值时的不确定度分量u5约等于0.213V。4）数据修约等其他因素引入的标准不确定度分量u4估计其他因素引入的标准不确定度为0.8V。F.3.3合成标准不确定度以上分量独立无关，合成标准不确定度为=1.38V。F.3.4扩展不确定度取包含因子k=2，则扩展不确定度U=kuc，从而得到输出电压的测量结果扩展不确定度：U=2.8V，k=2。F.4频率响应测量的不确定度评定F.4.1测量模型式中：δi——被校频率下的静电激励器响应级，dB；——参考频率下的输出电压，dB；——被校频率下的输出电压，dB。F.4.2标准不确定度评定不确定度的主要来源包括：测量重复性、信号发生器的频率响应、静电激励器、哑头、前置放大器、声分析仪、数据修约等。1）测量重复性引入的标准不确定度分量u1频率响应的校准结果见表F.3，以其标准偏差作为重复性引入的不确定度分量。表F.3频率响应测量重复性引入的标准不确定度分量u1频率/Hzδf/dB平均值dB标准偏差dB12345620-0.09-0.10-0.09-0.09-0.10-0.08-0.090.00725-0.09-0.08-0.09-0.08-0.08-0.08-0.080.00531.5-0.08-0.07-0.08-0.07-0.07-0.08-0.070.00540-0.05-0.06-0.07-0.06-0.06-0.06-0.060.00450-0.04-0.04-0.04-0.04-0.04-0.04-0.040.00163-0.04-0.03-0.03-0.03-0.03-0.03-0.030.00480-0.02-0.02-0.02-0.03-0.02-0.03-0.030.006100-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.020.001125-0.01-0.02-0.01-0.02-0.01-0.01-0.010.005160-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01-0.010.001200-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01-0.010.0002500.000.00-0.01-0.010.00-0.01-0.010.0013150.000.000.000.000.000.000.000.0004000.000.000.000.000.000.000.000.0005000.000.000.000.000.000.000.000.0006300.000.000.000.000.000.000.000.0008000.000.000.000.000.000.000.000.00010000.000.000.000.000.000.000.000.00112500.000.000.000.000.000.000.000.00016000.000.010.000.000.010.000.000.00120000.010.000.000.010.010.000.010.00125000.010.010.010.010.010.000.010.00131500.000.010.000.000.010.000.000.00140000.000.000.000.000.000.000.000.00150000.000.000.000.000.000.000.000.00163000.000.000.000.000.000.000.000.00180000.000.000.00-0.010.000.000.000.00110000-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01-0.010.00112500-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.020.00016000-0.03-0.03-0.03-0.03-0.03-0.03-0.030.00120000-0.04-0.04-0.04-0.04-0.04-0.04-0.040.00125000-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.020.00131500-0.06-0.06-0.06-0.06-0.06-0.06-0.060.00140000-0.05-0.05-0.05-0.06-0.06-0.06-0.050.00150000-0.03-0.03-0.03-0.03-0.03-0.03-0.030.0012）信号发生器的频率响应引入的标准不确定度分量u2由上级证书可知，信号发生器的频率响应优于±0.02dB，其引入的标准不确定度按均匀分布估计，则信号源稳定度引入的不确定度分量：dB3）静电激励器电压—声压转换引入的标准不确定度分量u3静电激励器引入的不确定度主要是由电压—声压转换引起的，参考制造商提供的数据，列于表F.5。表F.4电压—声压转换等引入的标准不确定度分量频率/Hz201001252505004000800012500160002000050000电压—声压转换u3/dB0.0100.0100.0100.0000.0100.0100.0260.0370.0400.0760.0764）哑头的频率响应引入的标准不确定度分量u4哑头的频率响应引入的不确定度，参考制造商提供的数据，列于表F.6。表F.5哑头的频率响应引入的标准不确定度分量频率/Hz2050100200250500100020005000100002000050000u4/dB0.0230.0180.0140.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0125）前置放大器的频率响应引入的标准不确定度分量u5前置放大器的频率响应优于±0.01dB，其引入的标准不确定度按均匀分布估计，则前置放大器的频率响应引入的不确定度分量：dB6）声分析仪的频率响应引入的标准不确定度分量u6在20Hz～50kHz的频率范围内，声分析仪的频率响应优于±0.02dB，包含因子k=2，则声分析仪的频率响应引入的不确定度分量u6大约为0.01dB。7）数据修约等其他影响因素引入的标准不确定度分量u7估计其他因素引入的标准不确定度，他影响因素引入的标准不确定度分量u7，估计为0.01dB。F.4.3合成标准不确定度静电激励器电源的频率响应的测量不确定度的来源及数值汇总于表F.5中。对于没提供数据的频率点，根据不确定度分量的规律，取相邻频率点的最大值。由于表中各分量独立无关，得到的合成标准不确定度uC见表F.5。F.4.4扩展不确定度取包含因子k=2，则静电激励器电源频率响应的扩展不确定度见表F.5。表F.6频率响应的测量不确定度分析序号来源符号20Hz25Hz31.5Hz40Hz50Hz63Hz80Hz100Hz125Hz160Hz200Hz250Hz315Hz400Hz1重复性u10.0070.0050.0050.0040.0010.0040.0060.0010.0050.0010.0000.0010.0000.0002信号发生器u20.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0123电压—声压转换u30.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0104哑头u40.0230.0230.0230.0230.0180.0180.0180.0140.0140.0140.0120.0120.0120.0125前置放大器u50.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0066声分析仪u60.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0107其他u70.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.010标准不确定度uC0.0800.0330.0320.0320.0320.0280.0290.0290.0260.0260.0260.0250.0250.025扩展不确定度（k=2）U0.070.070.070.070.060.060.060.060.060.060.050.050.050.05

表F.5频率响应的测量不确定度分析（续）序号来源符号500Hz630Hz800Hz1kHz1.25kHz1.6kHz2kHz2.5kHz3.15kHz4kHz5kHz6.3kHz1重复性u10.0000.0000.0000.0010.0000.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0012信号发生器u20.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0123电压—声压转换u30.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0260.0264哑头u40.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0125前置放大器u50.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0060.0066声分析仪u60.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0107其他u70.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.010标准不确定度uC0.0700.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.035扩展不确定度（k=2）U0.140.050.050.050.050.050.050.050.050.050.050.07

表F.5灵敏度级的频率响应的测量不确定度分析（续）序号来源符号8kHz10kHz12.5kHz16kHz20kHz25kHz31.5kHz40kHz50kHz1重复性u10.0010.0010.0000.0010.0010.0010.0010.0010.0012信号发生器u20.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0120.0123电压—声压转换u30.0260.0370.0370.0400.0760.0760.0760.0760.0764哑头u40.0