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功率计溯源计量校准

文章来源: 公众号《射频微波实验室》人气:288发表时间:2023-07-05 10:59:01

一.功率基准


射频微波功率国家基准,用来定标和溯源传递功率量值,代表国家级最高准确度,一般采用微波量热计实现。各国建立自己的功率基准,完成对功率量值的复现。根据国际互认协议,参加由国际计量局(BIPM)或区域组织的国际比对。


量热计功率基准校准标定传递标准的工作原理:

RF信号源提供合适频率和功率的信号;
通过定向耦合器耦合端连接参考功率计进行监测,参考功率计只是监测和判断注入量热计信号是否正常,不进行准确度评判;
在温度稳定时精确测得量热计热电堆的温度系数、输出电压以及传递标准的输入和输出电压;
通过计算获取RF功率与直流电压的对应系数,进而校准传递标准;
这种传递标准的计量校准方法,同样适用于普通功率探头的校准,但是量热计操作复杂,完成一次校准测试的时间很长,因此,通常使用量热计用上述方法校准传递标准,再用传递标准校准通过式功率标准,最终用通过式功率标准进行普通功率计的常规校准。


二.功率传递

射频功率传递标准是RF功率量值传递装置,用于功率基准溯源传递。功率传递标准的用途,一是负责功率基准向量值传递系统的传递,二是在计量机构之间进行微波功率量值比对(包括国际和国内计量机构),三是进行计量校准机构的功率计校准装置的计量校准


功率传递标准与各机构的测量器具对同一信号的测量值比值因子(dB或%),作为溯源或比对量值,从而实现功率测量器具甚至功率基准之间的溯源量传或者比对。


过去直接用商用高性能热电功率传感器作为功率传递标准,当时的功率传感器只有模拟信号测量部分而不含数字处理和控制部分,然而当前商用功率传感器模拟信号测量和数字处理部分集成在一起,在量值传递过程中,尤其是在量热计箱体中,直流电源和数字处理部分会对测量值产生极大扰动,因此,诞生了专用功率传递标准。


功率传递标准,将商用功率传感器的模拟和数字处理及电源分开,是独立的传感器模拟部分,它在量热计箱体中工作不会影响量热计本身的精度,与其相连的电源和数字处理部分可以采用专用配套模块,或者使用精密低噪声DC电源和nV电压表。


由于传递标准对不确定度要求极高,所以必须使用对应接口类型传递标准和测量器具,转接头带来的不确定度通常不可接受。


三.功率标准-功率计校准


功率标准是功率计和功率传感器的计量校准装置,功率标准溯源自功率基准,用来进行功率计(功率传感器)的计量校准。


功率标准内置功分器和标准功率传感器,是通过式功率标准装置,射频输入端口连接信号源,另一端连接被检功率传感器DUT。

功率标准可通过传递标准溯源到功率基准:传递标准连接功率基准,获取溯源量值;随后,传递标准连接功率标准的DUT端,与溯源量值进行比对,获得被检功率传感器的修正因子。


计量机构在提供RF功率计校准服务时,采用的校准器具就是功率标准。当前常见的功率标准有R&S NRPC和TEGAM PMX。


考虑不确定度要求,必须使用对应接口类型功率标准和被检功率传感器,综合考虑功率标准和转接头带来的不确定度,可能接近甚至大于DUT自身不确定度,从计量溯源角度考虑,被检功率传感器不应使用转接头连接。

此文关键词:计量器具校准技术服务
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