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茂名華南計(jì)量檢測， 消除系統(tǒng)誤差

2021-03-02 16:22 來源：力學(xué)實(shí)驗(yàn)室 編輯：計(jì)量檢定員

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茂名華南計(jì)量檢測， 消除系統(tǒng)誤差

消除系統(tǒng)誤差，提出“雙探針法”
原蘇聯(lián)的微波標(biāo)準(zhǔn)方案，是滑動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載。主要誤差項(xiàng)是接頭等的固有反射誤差。該誤差項(xiàng)等于反射系數(shù)模值與反射角余弦的乘積。
余弦角與反射波的行程有關(guān)。
 
改變行程1/4波導(dǎo)波長，反射角改變180度，則反射角余弦反號(hào)。注意到這一點(diǎn)，就可以消除該項(xiàng)誤差。
 
在標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)段上，設(shè)置兩個(gè)探頭，相距1/4λg。在兩個(gè)探頭上測得兩個(gè)反射系數(shù)，取兩個(gè)反射系數(shù)的平均值，則消除了固有反射誤差。
這就是定度標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的雙探針法。1966年初，在全國新產(chǎn)品展覽會(huì)上展出。其中滑動(dòng)式標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載由大華儀器廠生產(chǎn)。
 
消除系統(tǒng)誤差的“變相位正負(fù)抵消”法，后來被誤差理論專家肖明耀（曾參加該項(xiàng)目鑒定會(huì)）寫入誤差理論書中。
 
8.4 選取光路減小系統(tǒng)誤差
 
熱軋鋼板生產(chǎn)線上用的激光測厚儀，是幾個(gè)年輕人的研制項(xiàng)目。負(fù)責(zé)人陳為民請我審查方案。我提出兩點(diǎn)：1 誤差分析結(jié)果，必須簡化，要能提出對加工的具體要求；2 鋼板傾斜誤差是正切關(guān)系，小角度正切近似等于弧度，此項(xiàng)誤差等于傾斜弧度，誤差過大。這第二點(diǎn)，使方案不能成立。
 
經(jīng)過幾天的琢磨，我提出改進(jìn)辦法。倒換一下光路，將“斜入射、垂直檢測”改為“垂直入射、斜檢測”，于是，鋼板傾斜誤差，由正切變?yōu)閮A斜角余弦與1之差，而小角度的余弦等于1減弧度的平方，則此項(xiàng)誤差變成弧度的平方。
 
弧度是百分之幾，弧度平方是萬分之幾，這樣，該項(xiàng)誤差就可略了。此機(jī)后來正規(guī)生產(chǎn)，并有出口。
 
這里還有一點(diǎn)，體現(xiàn)誤差分析的作用。美國人的方案，鑒于橫梁的溫度效應(yīng)將引入測量誤差，于是用溫度系數(shù)小的石英制作橫梁。我的誤差分析結(jié)果是，橫梁與立柱的誤差符號(hào)相反，用同樣的材料（鑄鐵）二者誤差有相互抵消作用。
 
美國的方案，顧了橫梁而忘了立柱（因強(qiáng)度問題，立柱不能用石英材料），橫梁用石英材料，代價(jià)高、不結(jié)實(shí)，又破壞了誤差的抵消作用。
我們的方案，誤差小、牢固而成本低。美國的報(bào)價(jià)是本機(jī)售價(jià)的5倍。
8.5 驗(yàn)證誤差公式的外推法
誤差公式是靠誤差分析推導(dǎo)出來的。誤差公式應(yīng)該經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明。
由于誤差量通常很小，而測量儀器的分辨力有限，誤差公式通常不能直接測量證明。外推法的要點(diǎn)是故意設(shè)置誤差項(xiàng)的數(shù)值，達(dá)原值的幾十倍到幾百倍，就可用通常的較精密的儀器判別了。
 
在推導(dǎo)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（核心是雙定向耦合器）的全解時(shí)，我發(fā)現(xiàn)：理論上信號(hào)源的反射不引入反射系數(shù)的測量誤差。而美國的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有“信號(hào)源反射誤差”項(xiàng)，等于信號(hào)源反射與被測反射系數(shù)的乘積（這對單定向耦合器反射計(jì)是對的）。
 
我的理論分析結(jié)論，是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)源反射不引入測量誤差。這與國際上的認(rèn)識(shí)相反。誰對誰錯(cuò)，必須用實(shí)驗(yàn)來判別。
 
做實(shí)驗(yàn)的方法是夸張信號(hào)源的反射系數(shù)。通常的信號(hào)源反射系數(shù)為小于0.05，直接測量，鑒別力低。我用一段焊錫絲纏在一個(gè)同軸線接頭的內(nèi)導(dǎo)體上，使產(chǎn)生0.3的反射并測準(zhǔn)。
 
先用正常信號(hào)源（反射小于0.02），測一滑動(dòng)反射體，得反射系數(shù)r(A)；將反射系數(shù)為0.3的接頭接在信號(hào)源出口處（等效信號(hào)源反射系數(shù)為0.3），再測那個(gè)滑動(dòng)反射體，得反射系數(shù)r(B)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是r(A)與r(B)相等，證明對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（雙定向耦合器）來說，沒有“信號(hào)源反射”這項(xiàng)誤差。
 
1967年，為編寫測量線檢定規(guī)程，我清理說明書、教科書上的微波測量線的誤差公式，證實(shí)了幾種，否定了幾種，用的都是外推法（《測量線檢定與誤差公式判別》無線電技術(shù)1976.10）。
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