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茂名华南计量检测， 消除系统误差

2021-03-02 16:22 来源：力学实验室 编辑：计量检定员

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茂名华南计量检测， 消除系统误差

消除系统误差，提出“双探针法”
原苏联的微波标准方案，是滑动标准负载。主要误差项是接头等的固有反射误差。该误差项等于反射系数模值与反射角余弦的乘积。
余弦角与反射波的行程有关。
 
改变行程1/4波导波长，反射角改变180度，则反射角余弦反号。注意到这一点，就可以消除该项误差。
 
在标准波导段上，设置两个探头，相距1/4λg。在两个探头上测得两个反射系数，取两个反射系数的平均值，则消除了固有反射误差。
这就是定度标准负载的双探针法。1966年初，在全国新产品展览会上展出。其中滑动式标准负载由大华仪器厂生产。
 
消除系统误差的“变相位正负抵消”法，后来被误差理论专家肖明耀（曾参加该项目鉴定会）写入误差理论书中。
 
8.4 选取光路减小系统误差
 
热轧钢板生产线上用的激光测厚仪，是几个年轻人的研制项目。负责人陈为民请我审查方案。我提出两点：1 误差分析结果，必须简化，要能提出对加工的具体要求；2 钢板倾斜误差是正切关系，小角度正切近似等于弧度，此项误差等于倾斜弧度，误差过大。这第二点，使方案不能成立。
 
经过几天的琢磨，我提出改进办法。倒换一下光路，将“斜入射、垂直检测”改为“垂直入射、斜检测”，于是，钢板倾斜误差，由正切变为倾斜角余弦与1之差，而小角度的余弦等于1减弧度的平方，则此项误差变成弧度的平方。
 
弧度是百分之几，弧度平方是万分之几，这样，该项误差就可略了。此机后来正规生产，并有出口。
 
这里还有一点，体现误差分析的作用。美国人的方案，鉴于横梁的温度效应将引入测量误差，于是用温度系数小的石英制作横梁。我的误差分析结果是，横梁与立柱的误差符号相反，用同样的材料（铸铁）二者误差有相互抵消作用。
 
美国的方案，顾了横梁而忘了立柱（因强度问题，立柱不能用石英材料），横梁用石英材料，代价高、不结实，又破坏了误差的抵消作用。
我们的方案，误差小、牢固而成本低。美国的报价是本机售价的5倍。
8.5 验证误差公式的外推法
误差公式是靠误差分析推导出来的。误差公式应该经过实验证明。
由于误差量通常很小，而测量仪器的分辨力有限，误差公式通常不能直接测量证明。外推法的要点是故意设置误差项的数值，达原值的几十倍到几百倍，就可用通常的较精密的仪器判别了。
 
在推导矢量网络分析仪（核心是双定向耦合器）的全解时，我发现：理论上信号源的反射不引入反射系数的测量误差。而美国的矢量网络分析仪有“信号源反射误差”项，等于信号源反射与被测反射系数的乘积（这对单定向耦合器反射计是对的）。
 
我的理论分析结论，是矢量网络分析仪的信号源反射不引入测量误差。这与国际上的认识相反。谁对谁错，必须用实验来判别。
 
做实验的方法是夸张信号源的反射系数。通常的信号源反射系数为小于0.05，直接测量，鉴别力低。我用一段焊锡丝缠在一个同轴线接头的内导体上，使产生0.3的反射并测准。
 
先用正常信号源（反射小于0.02），测一滑动反射体，得反射系数r(A)；将反射系数为0.3的接头接在信号源出口处（等效信号源反射系数为0.3），再测那个滑动反射体，得反射系数r(B)。实验结果是r(A)与r(B)相等，证明对矢量网络分析仪（双定向耦合器）来说，没有“信号源反射”这项误差。
 
1967年，为编写测量线检定规程，我清理说明书、教科书上的微波测量线的误差公式，证实了几种，否定了几种，用的都是外推法（《测量线检定与误差公式判别》无线电技术1976.10）。
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