通信用光谱分析仪校准和测量能力(CMC)评定方法

黎俊：通信用光谱分析仪校准和测量能力（ｃＭＣ）评定方法　通信用光谱分析仪校准和测量能力（ＣＭＣ）评定方法　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　Ｃａ￣ｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ（ＣＭＣ）Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　黎　俊　（苏州市计量测试研究所，江苏苏州２１５０２８）　摘要：本文根据ＪＪＧ１０３５—２０ｏ８《通信用光谱分析仪检定规程》的要求，介绍了通信用光谱分析仪校准装置的测量原理，并应用测量不确定度理论，分　析了校准过程中光功率和波长示值误差的不确定度来源，结合ＣＮＡＳ对校准和测量能力（ＣＭＣ）的评定要求给出评定方法和评定报告。　关键词：通信用光谱分析仪；不确定度；ＣＭＣ评定　１校准装置测量原理　０．０１６３ｒｎＷ　光谱分析仪是用来测量光信号光谱功率分布的计量　按照检定规程，实际测量５次取平均值作为测量结　器具，其主要计量参数为光功率和光波长。针对这两项　果，则波长：“ｚ＝　１・　＝０．２３ｐｍ，　计量参数的校准，需要建立光功率标准装置和光波长标　准装置。我们使用光谱带宽较小的ＤＦＢ光源和点频光　光功率：“　＝　１・　‘１００％＝ｏ．７３％　源以及高精度光波长计作为波长标准，使用线性误差小　于０．０２ｄＢ的光功率计作为光功率标准，通过比较测量对　袅１　通信用光谱分析仪进行校准。测量原理图如图１所示。　堡堡型量堕　！　：　：　：　！　：　：　！　：　功率测量值（ｒｏｗ）　１．０３　１．０２　１．１３０　Ｏ．９９　Ｏ．９９　１．０１　４．３光源稳定度引人的不确定度“２　根据实验观测：激光光源的波长值的最大变化量在　１小时内不超过２　ｐｍ。按均匀分布考虑，则　ｌＩｌ光功率计Ｊ　｛鎏垦　ｌ　　。　一ｏ－６呷　图１校准装置测量原理图　根据所用光源本身的技术指标，１ｈ输出功率稳定度　２数学模型　变化量为０．１４％，按均匀分布考虑，则　Ａｐ＝Ｐ—Ｐｓ；　＝　—　１０．００１４，：　．—－．１００％：Ｏ．０８％　式中：Ｐ，　一光谱分析仪功率和波长示值；　‘　√３　ｌ　４．４光纤跳线和光纤接口引入的不确定度“　，　一功率和波长标准值；　光纤跳线的长度一般在（１　３）ｍ，本身的光功率损　△Ｐ，△　一功率和波长示值误差。　耗是可以忽略不计的；光纤跳线接头有多种，常用的是　３不确定度传播率　Ｆｃ型的，根据资料得知，接头的插入损耗很小，在ｒ１次　（Ａｐ，　）＝Ｃ１　（Ｐ，　）＋Ｃ２。Ｈ　（ｅｓ，　）　重复ｌ生测量中引入的误差是插入损耗的变化量，该变化　灵敏系数Ｃｌ＝　＝　＝１，ｃ２－　＝　＝１　量更小，可以忽略不计。　４标准不确定度评定　４．５合成标准不确定度，见表２　表２　４．１　光波长计和标准光功率计量值溯源不确定度　１　根据上级溯源证书：波长：Ｕ＝２ｐｍ（　＝２），则ｕｌ＝　２ｐｍ／２＝１．０ｐｒｏ　光功率：Ｕ＝２％（ｋ＝２），则“１＝２％／２＝１．０％　４．２光谱仪测量重复性引人的不确定度／２，２　对被检光谱仪进行６次地测量，测量数据如表１：　单次实验标准偏差：波长：Ｓ＝Ｏ．５２ｐｍ，光功率：ｓ＝　以上各项标准不确定度分量互不相关，所以合成标　《计量与测试技术》∞１３年第４ｏ卷第５期　准不确定度：　中的ｕ２有所变化，因此分度值分别为１０ｐｍ，０．０１ｄＢｍ和　ｌｐｍ，０．Ｏ０１ｄＢｍ的光谱分析仪，测量不确定度见表５。　表４　波长：　ｃ＝√　ｌ　＋　２　＋ｕ３　＋ｕ４　＝１．１９ｐｍ　功率：Ｍｃ＝√Ｍｌ　＋Ｕ２２＋ｕ３２＋ｕ４２＝１．２４％　扩展标准不确定度：取包含因子ｋ＝２，Ｕ＝玩　，则　波长：Ｕ＝３ｐｒｏ；功率：Ｕｒｅ　２．５％　５对使用光波长计和标准光功率计校准光谱分析仪的　测量不确定度评估　（１）根据ＪＪＦ１０３５—２００８（（通信用光谱分析仪校准规　范》，对（６ｏｏ　１６５０）ｎｍ，（一６０—１０）ｄＢｍ测量范围的光谱　分析仪进行校准，其测量不确定度见表３：　表３　６校准和测量能力【ＣＭＣ）　分度值为ｌｐｍ，０．ｏｏｌｄＢｍ的光谱分析仪是使用光波　长计和标准光功率计可校准的最佳被校仪器，因此该项　目的ＣＭＣ为：　（６００—１６５０）ｈｉｌｌ：Ｕ＝３ｐｍ（ｋ＝２）　（一６０一ｌｏ）ｄＢｍ：Ｕｒｅｚ＝２．５％（ｋ＝２）。　参考文献　［１］ＪＪＦ１０５９—１９９９￣测量不确定度评定与表示》．　［２］ＪＪＧ１０３５—２００８（通信用光谱分析仪》．　（２）光谱分析仪校准装置的测量范围为（６００—１６５０）　ｎｌＴｌ，（一６０～１０）ｄＢｍ，因此对全部校准点的不确定度评估　如表４。　［１］ＣＮＡＳ—ＣＬ０７：０１２１（测量不确定度的要求》．　作者简介：黎俊，男，助理工程师。工作单位：苏州市计量测试研究所。通　讯地址：２１５１２８江苏省苏州市吴中区文曲路６９号。　收稿日期：２０１２—１２—１２　当被校光谱分析仪的分度值不同时，不确定度分量　（上接第８０页）　￡一测量的持续时间，ｈ。　Ｍ口＝　√　２＋ＵＥＵＥ１　ＵＥ‘＋　。＋２２＋ＵＥ　３２＋　‘＋　‘　２　Ｍ口＝电饭锅保温能耗测量的Ｅ、ｔ不确定度分量如表４。　表４　Ｅ、　不确定度分■一览表　其灵敏系数ｃ　的计算公式如下：　３，孔　Ｃ，３ｔ　Ｅ１—３Ｅ一３５００ｔ　室温波动引起的不确定度ＵＥ２按以下公式计算：　ｆ　２　式中：Ｃ一水的比热容，取４．１８，Ｊ／（ｇ・℃）；　ｍ一水的质量，ｇ；　按照上列公式可以计算得到合成标准不确定度为：　＝△￡一室温波动值，ｏＣ；　ｆ一测量的持续时间，ｈ。　Ｏ．８６Ｗｈ　扩展不确定度为：　９５＝１．７２Ｗｈ　其灵敏系数ｃＥ，的计算公式如下：　ａＡｔ　Ｃｍ　Ｅ２　面　根据不确定度合成原理，电饭锅保温能耗相对标准　不确定度计算公式为：　作者简介：周丽萍，女，助理工程师。工作单位：广东省中山市质量计量监　督检测所。通讯地址：５２８４００广东省中山市中山三路夏洋村。　张永刚，广东省中山市质量计量监督检测所（中山５２８４００）。　收稿日期：２０１２—１２—１２