摘要：對于測試實驗室和實驗室認(rèn)可評審，EMC測試不確定度評估和應(yīng)用難度較大，但其重要性近年來也日益明顯。由于軍標(biāo)測試與民標(biāo)測試在試驗儀器、場地、布置及限值要求等方面均有較大區(qū)別，在不確定度分析和評估方面，建模和評估方法可以參考民用標(biāo)準(zhǔn)，但在具體實施時必須充分考慮軍用標(biāo)準(zhǔn)的特點。本文據(jù)此對軍用實驗室EMC測試不確定度的評估和應(yīng)用進(jìn)行了幾點探討。
關(guān)鍵詞：電磁兼容性測試；軍用標(biāo)準(zhǔn)；不確定度；評估
0 引言
電磁兼容性測試因測試特點等原因，不確定度的分析和評估較為復(fù)雜，在我國起步也較晚。GB/Z 6113.401-2007、GB/T 6113.403-2007和GB/Z 6113.404-2007等3項國家標(biāo)準(zhǔn)已于
對于EMC測試軍用實驗室而言，由于軍標(biāo)測試與民標(biāo)測試在試驗儀器、場地、布置及限值要求等方面均有較大區(qū)別，因此在不確定度分析和評估方面，建模和評估方法可以參考上述標(biāo)準(zhǔn)，但不能照搬。
1 EMC軍標(biāo)測試不確定度的評估
1.1 評估方法
對于EMC軍標(biāo)測試，實驗室在進(jìn)行不確定度評估時，必須同時考慮測量設(shè)備和設(shè)施的不確定度MIU和標(biāo)準(zhǔn)符合性不確定度SCU必需的影響量。其中MIU的主要依據(jù)來源為測試設(shè)備、儀器及附件的校準(zhǔn)、檢定證書和測試報告，而SCU中各值需要根據(jù)軍標(biāo)測試的場地、設(shè)備、布置等而定。SCU不但取決于被測量的特性、產(chǎn)品的等級，而且取決于包括線纜布設(shè)在內(nèi)的EUT布置。在一階近似中，SCU與MIU無關(guān)。某種程度上，SCU的大小不僅超過了檢測實驗室的控制能力，也超過了裝備生產(chǎn)單位的控制能力。與傳統(tǒng)計量測量相比，EMC測試SCU可能有較大的值，如何將其應(yīng)用總不確定度評估和合格/不合格判據(jù)中是EMC風(fēng)險評估的問題，尤其對EMI項目的測試影響更大。一般來說，MIU由各檢測實驗室根據(jù)各自的場地和設(shè)備情況自行計算，而SCU值的大小，應(yīng)由實驗室認(rèn)可機(jī)構(gòu)根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)的情況專門評估后規(guī)定。
EMC測量設(shè)備和設(shè)施的不確定度一般按照B類評定，評估方法如下：
對每個影響量的估計值xi應(yīng)評定其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)（以分貝表示）和靈敏系數(shù)ci。被測量的估計值y的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)按下式計算：
對檢測實驗室來說，對大多數(shù)測量結(jié)果近似正態(tài)分布的典型情況，包含因子取ｋ=2，其置信水平近似為95%。則測量設(shè)備和設(shè)施的擴(kuò)展不確定度按下式計算：
對于GJB
以電場輻射發(fā)射為例，GB/T 6113.402-2006未對SCU規(guī)定，規(guī)定以下影響量計入實驗室測量設(shè)備和設(shè)施的擴(kuò)展不確定度ULAB的計算：
－接收機(jī)讀數(shù) －天線和接收機(jī)間連接網(wǎng)絡(luò)的衰減
－天線系數(shù) －接收機(jī)正弦波電壓準(zhǔn)確度
－接收機(jī)脈沖幅度響應(yīng) －接收機(jī)脈沖響應(yīng)隨重復(fù)頻率的變化
－接收機(jī)本底噪聲 －天線端口與接收機(jī)之間失配的影響
－天線系數(shù)的頻率內(nèi)插 －天線系數(shù)隨高度的變化
－天線方向性 －天線相位中心
－天線交叉極化響應(yīng) －天線平衡
－測試場地 －被測設(shè)備和測量天線之間的距離
－放置被測設(shè)備的桌子的高度
根據(jù)以上輸入量計算后的測量設(shè)備和設(shè)施擴(kuò)展不確定度的參照值為UCISPER=5.2 dB，k=2。
對于GJB
上述影響量中，前兩項可屬于MIU部分，由實驗室自行計算列入ULAB。后兩項屬于SCU部分，應(yīng)根據(jù)GJB
在SCU未規(guī)定前，實驗室可參照GB/T 6113.402-2006計算各自測量設(shè)備和設(shè)施的擴(kuò)展不確定度，并在報告中說明。
1.2 對數(shù)和線性量限值不確定度的計算
EMC測試中許多測量的量是對數(shù)量，其不確定度用dB表示。測試的技術(shù)指標(biāo)也是以這種方式給出的，例如：dBmV。然而有一些測量量是線性量，其不確定度是用相對值表示的，例如n%。當(dāng)進(jìn)行不確定度合成時，擴(kuò)展不確定度會因計算中使用對數(shù)還是使用線性不確定度而有差異。
線性還是用對數(shù)方式進(jìn)行不確定度計算，取決于概率分布用那一方式表示更好。如果不確定度的主要分量的貢獻(xiàn)是用dB表示的，則其概率分布也只能按dB表示，則各不確定度分量貢獻(xiàn)都保留為對數(shù)的函數(shù)，且合成不確定度的均方根值按對數(shù)方式計算就更準(zhǔn)確。同樣，如果主要不確定度分量的貢獻(xiàn)是以線性表示的，則不確定度用線性量的貢獻(xiàn)計算更準(zhǔn)確。
簡化考慮，可以按照極限值的形式來決定不確定度的線性或?qū)?shù)計算及表述方式。對于GJB
實驗室測試不確定度的評估和計算應(yīng)與測試設(shè)備和設(shè)施的計量周期一致，數(shù)據(jù)應(yīng)在設(shè)備和設(shè)施校準(zhǔn)檢定后，重新計算和評估。
2 對計量服務(wù)機(jī)構(gòu)和測試的要求
EMC測試設(shè)備和設(shè)施的校準(zhǔn)和檢定，不僅是實驗室實現(xiàn)量值溯源的重要環(huán)節(jié)，而且對測試不確定度也有重要影響。
實驗室應(yīng)盡量確保從外部校準(zhǔn)服務(wù)機(jī)構(gòu)（包括認(rèn)可校準(zhǔn)實驗室和法定計量機(jī)構(gòu)）獲得的校準(zhǔn)/檢定證書符合下列要求：
a）校準(zhǔn)證書應(yīng)在認(rèn)可校準(zhǔn)實驗室認(rèn)可范圍以內(nèi)，并具有量值溯源信息（如：上一級標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)識和檢定或校準(zhǔn)證書號），有校準(zhǔn)的技術(shù)依據(jù)，有具體的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及其測量不確定度等信息。
b）檢定證書應(yīng)在實驗室的授權(quán)范圍以內(nèi)，并具有量值溯源信息（如：上一級標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)識和檢定或校準(zhǔn)證書號），具有檢定的技術(shù)依據(jù)（檢定規(guī)程）和檢定結(jié)果，在可能的情況下具有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
c）測試報告應(yīng)在實驗室的授權(quán)范圍以內(nèi)，并具有量值溯源信息（如：上一級標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)識和檢定或校準(zhǔn)證書號），具有測試的技術(shù)依據(jù)和測試結(jié)果，在可能的情況下具有測量數(shù)據(jù)。
從以上要求可以看出，測試設(shè)備和設(shè)施的校準(zhǔn)和檢定不但為實驗室量值溯源提供了依據(jù)，而且其校準(zhǔn)和檢定不確定度也直接為EMC測試提供了各輸入量數(shù)據(jù)。需要注意的有兩點，一是EMC實驗室在設(shè)備儀器送檢時應(yīng)明確校準(zhǔn)和檢定要求，如校準(zhǔn)、檢定內(nèi)容及不確定度等；二是選擇不同級別的計量外部服務(wù)機(jī)構(gòu)，對EMC實驗室測試設(shè)備和設(shè)施的不確定度計算結(jié)果有直接影響，盡可能選擇級別較高的計量外部服務(wù)機(jī)構(gòu)。
對于GJB
圖1 RE102限值與CISPER輻射騷擾測量限值比較
從圖1可以看出，測量設(shè)備和設(shè)施擴(kuò)展不確定度參照值UCISPER=5.2 dB對于除潛艇內(nèi)部設(shè)備外的測試來說，都比較高。尤其對于3、6、7、9類設(shè)備來說，若EMC實驗室電磁環(huán)境電平僅滿足低于限值6dB的基本要求，5.2dB的測量不確定度將使得絕大部分測量結(jié)果處于模糊范圍內(nèi)，給標(biāo)準(zhǔn)符合判定帶來相當(dāng)大的困難。對于敏感度測試項目也是如此，以RS103項目為例，敏感度電平最高可達(dá)200V/m，頻段從10kHz到40GHz，而民標(biāo)敏感度電平最高僅為10V/m，頻段從30MHz到1GHz。對于200V/m的RS103測試來說，23%的相對擴(kuò)展不確定度就比較高了。
因此對于EMC測試軍用實驗室來說，必須盡量保證測試設(shè)備和設(shè)施有較小的不確定度。滿足這點要求不但要配備高級別的測試設(shè)備，而且需要選擇較高級別的計量服務(wù)單位。
EMC實驗室對測試設(shè)備和設(shè)施的不確定度評估后，并不等于測試結(jié)果就可以在一定的置信區(qū)間內(nèi)保證不確定度范圍內(nèi)。由于標(biāo)準(zhǔn)的特殊性，在進(jìn)行GJB
3 不確定度評估結(jié)果的應(yīng)用
實驗室對EMC測試不確定度評估后，不是僅簡單地在測試報告中標(biāo)明而已，不確定度的評估結(jié)果要在測試中得到具體的應(yīng)用。
3.1 在發(fā)射測量中的應(yīng)用
對于GJB
圖2 發(fā)射測量結(jié)果與限值關(guān)系
a）測量結(jié)果高于限值與擴(kuò)展不確定度之和
b）測量結(jié)果高于限值，但低于限值與擴(kuò)展不確定度之和
c）測量結(jié)果低于限值，但高于限值與擴(kuò)展不確定度之差
d）測量結(jié)果低于限值與擴(kuò)展不確定度之差
情況a應(yīng)判定為不合格，情況d應(yīng)判定為合格。對于情況b和c，需要單獨考慮。一般需要實驗室認(rèn)可機(jī)構(gòu)做出規(guī)定，在沒有規(guī)定前，可以由實驗室與EUT生產(chǎn)單位、訂購部門協(xié)商后決定。需要注意的是，不同的符合性判據(jù)，伴隨不同的風(fēng)險，主要取決于測試的目的和武器平臺的電磁兼容性總體設(shè)計。
3.2 在敏感度測試中的應(yīng)用
由于測量不確定度的存在，可能導(dǎo)致施加的敏感電平達(dá)不到規(guī)定的值。考慮敏感度測試的特殊性，為確保測試能夠達(dá)到武器裝備考核要求，應(yīng)按照不確定的大小提高測試電平。
例如對于RS103輻射敏感度測試，應(yīng)將測試電平提高相對擴(kuò)展不確定度Ur倍。若實驗室計算的RS103測試設(shè)備和設(shè)施相對擴(kuò)展不確定度為10%，在對陸軍地面設(shè)備進(jìn)行測試時，規(guī)定的場強(qiáng)電平為50V/m，則測試實際施加的電平應(yīng)提高到50V/m×(1+10%)=55V/m。
對于其它的敏感度測試項目而言也是如此，應(yīng)根據(jù)具體項目對數(shù)或線性形式的擴(kuò)展測試不確定度提高測試考核電平。
4 結(jié)束語
EMC軍用標(biāo)準(zhǔn)測試不確定度的評估應(yīng)用，實驗室認(rèn)可機(jī)構(gòu)應(yīng)制訂有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或指南，對評估方法和一些特有影響量做出規(guī)定，例如測量設(shè)備和設(shè)施的擴(kuò)展不確定度參考值，標(biāo)準(zhǔn)符合性擴(kuò)展不確定度參考值等，以供各測試實驗室使用。實驗室認(rèn)可時，對申請實驗室測試不確定度評估和應(yīng)用的評審也是一項重要內(nèi)容。測試實驗室要對本實驗室各測試項目的測量設(shè)備和設(shè)施擴(kuò)展不確定度進(jìn)行定期計算，在測試時具體應(yīng)用，并在測試報告中正確表述。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB/Z 6113.401-2007 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第4-1部分：不確定度、統(tǒng)計學(xué)和限值建模 標(biāo)準(zhǔn)化的EMC試驗不確定度．
[2] GB/T 6113.402-2006 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第4-2部分：不確定度、統(tǒng)計學(xué)和限值建模 測量設(shè)備和設(shè)施的不確定度．
[3] 葉德培．測量不確定度．北京國防工業(yè)出版社，1996
