JJF 2399-2026 尖峰信号发生器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 2399—2026

尖峰信号发生器校准规范

Calibration Specification for Spike Generators

2026‑06‑25 发布 2026‑12 ‑25 实施

国家 市场 监督 管理 总局 发布

→→→→→→→弋

→→→→→→→→→→→→→→→→→弋JJF 2399—2026

弋→→→→→→→→→→→→→→→→→弋

归口 单位： 全国无线电计量技术委员会

主要起草单位： 中国电子科技集团公司第十研究所

中国计量科学研究院

本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

张靖悉(中国电子科技集团公司第十研究所)潘柳(中国电子科技集团公司第十研究所)白冰(中国计量科学研究院)

参加起草人：

林也非(中国电子科技集团公司第十研究所)

目录

引言 ( Ⅱ )

1 范围 ( 1 )

2 引用文件 ( 1 )

3 术语 ( 1 )

4 概述 ( 2 )

5 计量特性 ( 3 )

5.1 电压峰值 ( 3 )

5.2 反向电压峰值 ( 3 )

5.3 开路电压峰值 ( 3 )

5.4 上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%) ( 3 )

5.5 脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%) ( 3 )

5.6 反向脉冲宽度(0%~0%) ( 3 )

5.7 脉冲重复频率 ( 3 )

6 校准条件 ( 3 )

6.1 环境条件 ( 3 )

6.2 测量标准及其他设备 ( 3 )

7 校准项目和校准方法 ( 4 )

7.1 校准项目 ( 4 )

7.2 外观及工作正常性检查 ( 4 )

7.3 电压峰值和反向电压峰值 ( 4 )

7.4 开路电压峰值 ( 5 )

7.5 上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%) ( 5 )

7.6 脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%) ( 5 )

7.7 反向脉冲宽度(0%~0%) ( 6 )

7.8 脉冲重复频率 ( 6 )

8 校准结果表达 ( 7 )

9 复校时间间隔 ( 7 )

附录 A 原始记录格式 ( 8 )

附录 B 校准证书内页格式 ( 9 )

附录 C 主要项目校准不确定度评定示例 ( 10)

附录 D 常用电磁兼容标准规定的尖峰信号波形 ( 18)

Ⅰ

引言

JJF 1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1001—2011 《通用计量术语及定义》 和 JJF 1059. 1—2012 《测量不确定度评定与表示》 共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。

本规 范参 考 RTCA/DO_160G： 2010 《机载 设备 的环 境条 件和 测试 程序》 和JJF(军工) 171—2018 《脉冲波形参数计量术语及定义》 中相关条款进行编写。

本规范为首次发布。

Ⅱ

1 范围

本规范适用于符合电磁兼容电源线尖峰信号传导敏感度测量和机载设备供电特性测量要求的尖峰信号发生器的校准， 其他电磁兼容领域尖峰信号发生器校准可参照执行。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

RTCA/DO_160G： 2010 机载 设备 的环 境条 件和 测试 程序 (Environment Condi_ tions and Test Procedures for Airborne Equipment)

JJF(军工) 171—2018 脉冲波形参数计量术语及定义

凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改) 适用于本规范

3 术语

下列术语和定义适用于本规范。

3. 1 电压峰值

尖峰信号发生器在并联特定负载时，输出脉冲波形电压最大值。

3. 2 反向电压峰值

尖峰信号发生器在并联特定负载时，输出脉冲波形反向电压部分最大值。

3. 3 开路电压峰值

尖峰信号发生器未连接负载时，输出脉冲波形电压最大值。

3. 4 上升时间(0%~100%)

脉冲波形在上升沿从 0% 参考电平时刻到 100% 参考电平时刻的时间间隔。

3. 5 下降时间(100%~0%)

脉冲波形在下降沿从 100% 参考电平时刻到 0% 参考电平时刻的时间间隔。

3. 6 脉冲宽度(0%~0%)

脉冲波形从上升沿的 0% 参考电平时刻到下降沿的 0% 参考电平时刻的时间间隔。

3. 7 脉冲宽度(50%~0%)

脉冲波形从上升沿的 50% 参考电平时刻到下降沿的 0% 参考电平时刻的时间间隔。

3. 8 反向脉冲宽度(0%~0%)

脉冲波形反向电压部分从上升沿的 0% 参考电平时刻到下降沿的 0% 参考电平时刻的时间间隔。

1

4 概述

尖峰信号发生器主要由信号发生器、变压器等组成， 用于模拟沿电网传播的尖峰电压信号对电子仪器设备的冲击过程， 检验被测电子设备承受加到电源线上的电压尖峰信号能力， 评价设备或分系统以及航空机载设备受到尖峰信号干扰时的性能。尖峰信号发生器输出信号如图 1 所示。

电压/Ⅴ

有的尖峰信号波形在并联特定值无感负载状态下定义，波形参数不涉及开路电压峰值 ;有的尖峰信号波形在开路状态下定义，波形参数一般不涉及脉冲宽度(50%~0%)、反向电压峰值和反向脉冲宽度。

时间/μS

反向电压下降沿0%参考电平时刻

0%参考电平

上升沿

0%参考

电平时刻

50%参考电平

电压峰值Vp或开路电压峰值Vp‑open

上升下降

时间tr 时间tf

脉冲宽度

(0%~0%) td

(50%~0%) t’d

反向电压

峰值Vs

反向脉冲宽度ts

下降沿 (反向

电压上升沿)

上升沿50%参考电平时刻

100%参考电平

(a)尖峰信号波形参数示意图

波形细节见 (a)

T

f=1/T

(b)尖峰信号发生器输出周期尖峰信号波形示意图

T—脉冲周期;f—脉冲重复频率

图 1 尖峰信号波形

2

5 计量特性

5. 1 电压峰值

范围： 0 V~500 V;

最大允许误差： ±10%。

5. 2 反向电压峰值

不大于电压峰值的 30%。

5. 3 开路电压峰值

范围： 0 V~1 200 V;

5. 4 上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%)

1 μs ~4 μs。

5. 5 脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%)

≤20 μs。

5. 6 反向脉冲宽度(0%~0%)

5. 7 脉冲重复频率

0. 8 Hz~10 Hz。

注： 以上技术指标不作合格性判别，仅提供参考。

6 校准条件

6. 1 环境条件

6. 1. 1 环境温度：(23±5) ℃。

6. 1. 2 相对湿度： ≤80%。

6. 1. 3 电源电压及频率：(220±11) V，(50±1) Hz。

6. 1. 4 周围无影响正常校准工作的电磁干扰和机械振动。

6. 2 测量标准及其他设备

6. 2. 1 数字示波器

带宽： 不小于 100 MHz;

幅度测量最大允许误差： ±2% ;

时基最大允许误差： ±1×10-4。

6. 2. 2 电压探头

衰减比不小于 100 ∶ 1，最大允许误差： ±2% ;带宽不小于 100 MHz;

可承受脉冲电压峰值： 不小于 600 V。

3

6. 2. 3 无感电阻

电阻 值： 5 Ω , 最大 允许 误差： ±5%， 最大 可承 受功 率 5 W， 最大 可承 受电 压

500 V。

电阻值： 50 Ω , 最大允许误差： ±10%， 最大可承受功率 5 W， 最大可承受电压1 200 V。

7 校准项目和校准方法

7. 1 校准项目

校准项目如表 1 所示。

表 1 校准项目表

序号

校准项目

外观及工作正常性检查

电压峰值

反向电压峰值

4

开路电压峰值

5

上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%)

6

脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%)

7

反向脉冲宽度(0%~0%)

8

脉冲重复频率

7. 2 外观及工作正常性检查

被校尖峰信号发生器的开关、旋钮、按键等应能够正常工作。仪器不应有影响测试性能的机械损伤。 电压输出应能连续可调。将检查结果记录在附录 A . 1 中。

7. 3 电压峰值和反向电压峰值

7. 3. 1 校准连接图如图 2 所示。

无感电阻

尖峰信号

发生器

数字

示波器

电压探头

图 2 尖峰信号发生器带载校准接线示意图

7. 3. 2 设置尖峰信号发生器的输出电压为最小，设置尖峰信号发生器重复频率为最大值，设置数字示波器的输入阻抗为 1 MΩ。

7. 3. 3 调节数字示波器使一个完整的脉冲波形显示于屏幕的中央， 脉冲波形幅度覆盖屏幕的 80%， 测量不同设定电压下的电压峰值 Vp(测量选点满足： 电压覆盖高、 中、低以及电磁兼容标准规定的电压限值)， 将数字示波器测量的电压峰值 Vp 和对应尖峰发生器设定的电压指示值 Vm 记录到附录 A . 2 中 ; 如波形对反向电压峰值有定义，将数字示波器测量的反向电压峰值 Vs 记录在附录 A . 2 中。

7. 3. 4 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 改变尖峰信号发生器的输出极性，

重复 7. 3. 3 的步骤。

7. 3. 5 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 如脉宽可选，则选择不同的输出脉宽， 重复 7. 3. 3~7 . 3. 4 的步骤。

7. 3. 6 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小并关闭输出， 断开数字示波器连接。

7. 4 开路电压峰值

7. 4. 1 校准连接图如图 3 所示。

图 3 尖峰信号发生器开路校准接线示意图

7. 4. 2 设置尖峰信号发生器的输出电压为最小，设置尖峰信号发生器重复频率为最大值，设置数字示波器的输入阻抗为 1 MΩ。

7. 4. 3 调节数字示波器使一个完整的脉冲波形显示于屏幕的中央， 脉冲波形幅度覆盖屏幕的 80%， 测量不同设定电压下的电压峰值 Vp(测量选点满足： 电压覆盖高、 中、低以及电磁兼容标准规定的电压限值)， 将数字示波器测量的开路电压峰值 Vp⁃open 和对应尖峰信号发生器设定的电压指示值 Vm 记录到附录 A . 3。

7. 4. 4 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 改变尖峰信号发生器的输出极性，重复 7. 4. 3 的步骤。

7. 4. 5 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小并关闭输出， 断开数字示波器连接。

7. 5 上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%)

7. 5. 1 并联特定值无感负载状态下定义的尖峰信号波形，尖峰信号发生器输出端连接5 Ω 的无感电阻， 校准连接图如图 2 所示 ; 开路电压状态下定义的尖峰信号波形， 校准连接图如图 3 所示。

7. 5. 2 设置尖峰信号发生器的输出电压为最小，设置尖峰信号发生器重复频率为最大值，设置数字示波器的输入阻抗为 1 MΩ。

7. 5. 3 调节数字示波器使一个完整的脉冲波形显示于屏幕的中央， 脉冲波形幅度覆盖屏幕的 80%， 测量不同设定电压下的上升时间(测量选点满足： 电压覆盖高、 中、低以及电磁兼容标准规定的电压限值)， 将数字示波器测量的上升时间(0%~100%) tr，记录 到附 录 A . 4 中 ; 如波 形对 下降 时间 有定 义， 将数 字示 波器 测量 的下 降时 间(100%~0%) tf，记录到附录 A . 4 中。

7. 5. 4 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 改变尖峰信号发生器的输出极性，重复 7. 5. 3。

7. 5. 5 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小并关闭输出， 断开数字示波器连接。

7. 6 脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%)

7. 6. 1 并联特定值无感负载状态下定义的尖峰信号波形，尖峰信号发生器输出端连接5 Ω 的无感电阻， 校准连接图如图 2 所示 ; 开路电压状态下定义的尖峰信号波形， 校准

连接图如图 3 所示。

7. 6. 2 设置尖峰信号发生器的输出电压为最小，设置尖峰信号发生器重复频率为最大值，设置数字示波器的输入阻抗为 1 MΩ。

7. 6. 3 调节数字示波器使一个完整的脉冲波形显示于屏幕的中央， 脉冲波形幅度覆盖屏幕的 80%。测量不同设定电压下的脉冲宽度(测量选点需覆盖高、 中、低电压及电磁兼容标准规定的电压限值)， 将数字示波器测量的脉冲宽度[根据不同的波形定义，读取脉冲宽度(0%~0%) td 或读取脉冲宽度(50%~0%) t'd]， 记录到附录 A . 5 中。

7. 6. 4 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 改变尖峰信号发生器的输出极性，重复 7. 6. 3。

7. 6. 5 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 如脉宽可选， 选择不同的输出脉宽， 重复 7. 6. 3~7 . 6. 4。

7. 6. 6 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小并关闭输出， 断开数字示波器连接。

7. 7 反向脉冲宽度(0%~0%)

7. 7. 1 校准连接图如图 2 所示，无感电阻连接 5 Ω 电阻。

7. 7. 2 设置尖峰信号发生器的输出电压为最小，设置尖峰信号发生器重复频率为最大值，设置数字示波器的输入阻抗为 1 MΩ。

7. 7. 3 调节数字示波器使一个完整的脉冲波形显示于屏幕的中央， 脉冲波形幅度覆盖屏幕 的 80%， 测量 不同 设定 电压 下的 反向 脉冲 宽度 (测量 选点 满足： 电压 覆盖 高、中、低以及电磁兼容标准规定的电压限值)， 将数字示波器测量的反向脉冲宽度 ts(按3. 5 的定义， 反向脉冲宽度通过 0% 参考电平的平滑水平线与横轴相交确定， 当下降沿的 0% 参考电平与横轴相交存在短暂振荡，选取振荡的最后一个相交点作为下降沿 0%参考电平与横轴的交点) 记录到附录 A . 6 中。

7. 7. 4 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 改变尖峰信号发生器的输出极性，重复 7. 7. 3。

7. 7. 5 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小并关闭输出， 断开数字示波器连接。注：附录 D 中的尖峰信号波形 1 才需要校准此项目。

7. 8 脉冲重复频率

7. 8. 1 并联特定值无感负载状态下定义的尖峰信号波形，尖峰信号发生器输出端连接5 Ω 的无感电阻， 校准连接图如图 2 所示 ; 开路电压状态下定义的尖峰信号波形， 校准连接图如图 3 所示。

7. 8. 2 设置尖峰信号发生器的输出电压为最小，设置数字示波器的输入阻抗为 1 MΩ。

7. 8. 3 逐渐加大尖峰信号发生器输出，使数字示波器上有稳定的波形显示。

7. 8. 4 设置尖峰信号发生器输出脉冲的重复频率，适当调节数字示波器使被测信号显示 3~4 个周期，将数字示波器测量的频率值f记录到附录 A . 7 中。

7. 8. 5 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小， 如脉宽可选， 选择不同的输出脉宽， 重复 7. 8. 3~7 . 8. 4。

7. 8. 6 将尖峰信号发生器的输出电压调整为最小并关闭输出， 断开数字示波器连接。

8 校准结果表达

尖峰信号发生器校准后， 出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息：

a) 标题：“校准证书”;

b) 实验室名称和地址;

c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

d) 证书的唯一性标识(如编号)， 每页及总页数的标识;

e) 客户的名称和地址;

f) 被校对象的描述和明确标识;

g) 进行校准的日期， 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期;

h) 如果与校准结果的有效性或应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明;

i) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

k) 校准环境的描述;

l) 校准结果及其测量不确定度的说明;

m) 对校准规范的偏离的说明;

n) 校准证书签发人的签名、职务或等效标识;

o) 校准结果仅对被校对象有效的说明;

p) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

9 复校时间间隔

复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定， 推荐为 1 年。

附录 A

原始记录格式

A . 1 外观及工作正常性检查

A . 2 电压峰值和反向电压峰值

电压设定值/V

脉冲

极性

尖峰信号发生器输出电压指示值 Vm /V

电压峰值实测值 Vp /V

反向电压峰值实测值 Vs/V

Urel(k= 2)

正极性

负极性

A . 3 开路电压峰值

开路电压峰值实测值 Vp-open /V

A . 4 上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%)

上升时间(0~100%) tr/μs

下降时间(100%~0%) tf/μs

A . 5 脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%)

脉冲宽度(0%~0%) td 或脉冲宽度(50%~0%) t'd /μs

A . 6 反向脉冲宽度(0%~0%)

反向脉冲宽度(0%~0%) ts/μs

A . 7 重复频率

频率设定值/Hz

频率实测值f/Hz

附录 B

校准证书内页格式

B . 1 电压峰值

B . 2 开路电压峰值

B . 3 上升时间(0%~100%) 和下降时间(100%~0%)

B . 4 脉冲宽度(0%~0%) 和脉冲宽度(50%~0%)

B . 5 反向脉冲宽度(0%~0%)

B . 6 重复频率

9

附录 C

主要项目校准不确定度评定示例

C . 1 电压峰值不确定度评定

C . 1. 1 测量方法

使用数字示波器和电压探头直接测量尖峰信号发生器并联 5 Ω 无感电阻后的输出电压峰值。

以使 用 WR8104 数字 示波 器和PPE6KV 电压 探头 校准 尖峰 信号 发生 器输 出电 压400 V 为例进行不确定度评定。

C . 1. 2 不确定度来源

a) 测量重复性引入的不确定度分量 u1rel;

b) 电压探头衰减比不准引入的不确定度分量 u2rel;

c) 数字示波器光标测量不准引入的不确定度分量 u3rel;

d) 数字示波器光标测量读数分辨力引入的不确定度分量 u4rel。

C . 1. 3 标准不确定度的评定

C . 1. 3. 1 测量重复性引入的标准不确定度 u1rel

测量重复性引入的不确定度， 按A类方法评定。设置尖峰信号发生器输出电压400 V，利用示波器， 连续测量电压最大值 10 次，数据如表 C . 1。

表 C. 1 电压峰值测量重复性数据

次序

实测值V

413.2

412.3

411.9

414.4

413.9

10

412.5

414.1

413.4

414.2

411.6

单次实验标准差 s V

测量重复性的不确定度 u1rel =s/x= 0. 25%。

C . 1. 3. 2 电压探头衰减比不准引入的标准不确定度 u2rel

电压探头衰减比不准引入的不确定度， 按 B 类方法评定。 电压探头衰减比最大允许误差为±2%， 区间半宽度 a= 2%， 概率分布为均匀分布， 包含因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度分量 u2rel为：

u2rel = a/k= 2%/3 ≈ 1.2%

C . 1. 3. 3 数字示波器光标测量不准引入的标准不确定度 u3rel

数字示波器光标测量不准引入的不确定度， 按 B 类方法评定。数字示波器光标测量最 大允 许误 差为 ±2%， 区间 半宽 度 a= 2%， 概率 分布 为均 匀分 布， 包含 因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度分量 u3rel为：

u3rel = a/k= 2%/3 ≈ 1.2%

C . 1. 3. 4 数字示波器光标测量读数分辨力引入的标准不确定度 u4rel

设光标测量 0% 参考电平和 100% 参考电平时因读数分辨力引入的最大相对误差分别为 ε 1 和 ε 2 ;设 2 次的最大相对误差相等， 即 ε 1 = ε 2 = ε , 则因分辨力引入的总相对误差为设 误差 为均 匀分 布， 一般 ε=±0 . 5%， 则光 标测 量读数分辨力引入的不确定度分量：

C . 1. 4 标准不确定度分量表

各标准不确定度分量汇总表如表 C . 2 所示。

表 C. 2 电压峰值不确定度分量汇总表

不确定度分量

来源

评定方法

分布

k值

标准不确定度

u1rel

测量重复性

A

——

0.25%

u2rel

电压探头衰减比

B

均匀

/3

1.2%

u3rel

数字示波器光标测量不准

u4rel

数字示波器光标测量读数

分辨力

0.41%

C . 1. 5 相对合成标准不确定度

根据表 C . 2，假设各不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：

u crel = u 1(2)rel + u 2(2)rel + u 3(2)rel + u 4(2)rel = 1.8%

C . 1. 6 扩展不确定度

Urel = 2 × u crel = 3.6%(k= 2)

C . 2 开路电压峰值不确定度评定

C . 2. 1 测量方法

使用数字示波器和电压探头直接测量尖峰信号发生器输出的开路电压峰值。

以使用 WR8104 数字示波器和 PPE6KV 电压探头校准尖峰信号发生器输出开路电压 600 V 为例进行不确定度评定。

C . 2. 2 不确定度来源

11

C . 2. 3 标准不确定度的评定

C . 2. 3. 1 测量重复性引入的标准不确定度 u1rel

测量重复性引入的不确定度， 按A类方法评定。设置尖峰信号发生器输出电压600 V，利用数字示波器， 连续测量电压最大值 10 次，数据如表 C . 3 所示。

表 C. 3 开路电压峰值测量重复性数据

614.8

611.6

612.4

613.8

610.8

613.2

612.7

612.2

613.4

610.4

单次实验标准差 s V -

测量重复性的不确定度 u1rel =s/x= 0. 22%。

C . 2. 3. 2 电压探头衰减比不准引入的标准不确定度 u2rel

电压探头衰减比不准引入的不确定度， 按 B 类方法评定。 电压探头衰减比最大允许误差为± 2%， 区间半宽度 a= 2%， 概率分布为均匀分布， 包含因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度分量 u2rel为：

u2rel = a/k= 2% /3 ≈ 1.16%

C . 2. 3. 3 数字示波器光标测量不准引入的标准不确定度 u3rel

数字示波器光标测量不准引入的不确定度， 按 B 类方法评定。数字示波器光标测量最 大允 许误 差为 ± 2%， 区间 半宽 度 a= 2%， 概率 分布 为均 匀分 布， 包含 因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度分量 u3rel为：

u3rel = a/k= 2% /3 ≈ 1.16%

C . 2. 3. 4 数字示波器光标测量读数分辨力引入的标准不确定度 u4rel

设光标测量 0% 参考电平和 100% 参考电平时因读数分辨力引入的最大相对误差分别为 ε 1 和 ε 2 ;设 2 次的最大相对误差相等， 即 ε 1 = ε 2 = ε , 则因分辨力引入的总相对误差为设 误差 为均 匀分 布， 一般 ε= ± 0 . 5%， 则光 标测 量读数分辨力引入的不确定度分量

12

C . 2. 4 标准不确定度分量表

各标准不确定度分量汇总表如表 C . 4 所示。

表 C. 4 开路电压峰值不确定度分量汇总表

0.22%

数字示波器光标测量读数分辨力

C . 2. 5 相对合成标准不确定度

根据表 C . 4，假设各不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：

C . 2. 6 扩展不确定度

C . 3 上升时间(0%~100%) 校准不确定度评定

C . 3. 1 测量方法

使用数字示波器和电压探头直接测量尖峰信号发生器输出波形的上升时间。

以使用 WR8104 数字示波器和 PPE6KV 电压探头校准尖峰信号发生器输出波形的上升时间 1 . 5 μs为例进行不确定度评定。

C . 3. 2 不确定度来源

b) 测量标准带宽不充分引入的不确定度分量 u2rel;

c) 数字示波器时基不准引入的不确定度分量 u3rel;

C . 3. 3 标准不确定度的评定

C . 3. 3. 1 测量重复性引入的标准不确定度 u1rel

测量重复性引入的不确定度， 按 A 类方法评定。设置尖峰信号发生器输出波形上升时间 1. 5 μs，利用数字示波器， 连续测量上升时间 10 次，数据见表 C . 5。

表 C. 5 上升时间测量重复性数据

实测值μs

1.47

1.52

1.45

1.54

1.48

1.42

1.49

1.43

13

单次实验标准差 s s

测量重复性的不确定度 u1rel =s/x= 2. 6%。

C . 3. 3. 2 测量标准带宽不充分引入的标准不确定度 u2rel

标准器由数字示波器 (带宽100 MHz) 和差分电压探头 (带宽400 MHz) 组成，

则测量标准的瞬态响应时间为 u2rel ns，被测的尖峰信号

发生器脉冲上升时间为 1. 5 μs，n= 1. 54 μs/0 . 94 ns= 1. 64×103，则测量标准的带宽不充分引入的测量误差为则取区间半宽度 a= 1. 9×10-7，概率分布为均匀分布，包含因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度 u2rel为：

u2rel = a/k= 1.9×10-7/3 ≈ 1.1×10-7

C . 3. 3. 3 数字示波器时基不准引入的标准不确定度 u3rel

数字存储数字示波器时基不准引入的不确定度， 按 B 类方法评定。 由于数字存储数字示波器时基最大允许误差为±1 . 5×10-6， 则取区间半宽度 a= 1. 5×10-6， 假设概率分布为均匀分布， 置信概率为 100% 时， 包含因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度分量 u3rel为：

u3rel = a/k= 1.5×10-6/3 ≈ 8.7×10-7

C . 3. 3. 4 数字示波器光标测量读数分辨力引入的标准不确定度 u4rel

设光标测量 0% 参考电平和 100% 参考电平因读数分辨力引入的相对误差分别为 ε 1和 ε 2， 测量 0% 参考电平时刻和 100% 参考电平时刻因读数分辨力引入的相对误差分别为 ε 3 和 ε 4 ; 设 4 次的判读误差均相等， 即 ε 1 = ε 2 = ε 3 = ε 4 = ε , 则因分辨力引入的总相对

误差 为 Δtr = ± ε 1(2) + ε 2(2) + ε 3(2) + ε 4(2) = ± 2ε , 设误 差为 均匀 分布， 一般 ε = 0. 5%， 则光

tr

标测量读数分辨力引入的不确定度分量

u4rel = a/k= 2×0 .5%/3 ≈ 0.57%

C . 3. 4 标准不确定度分量表

各标准不确定度分量汇总表如表 C . 6 所示。

表 C. 6 上升时间(0%~100%) 不确定度分量汇总表

2.6%

测量标准带宽不充分

1.1×10-7

数字示波器时基不准

8.7×10-7

0.57%

14

C . 3. 5 相对合成标准不确定度

根据表 C . 6，假设各不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：

C . 3. 6 扩展不确定度

Urel = 2 × u crel = 5.4%(k= 2)

C . 4 脉冲宽度不确定度评定

C . 4. 1 测量方法

使用数字示波器和电压探头直接测量尖峰信号发生器输出波形的脉冲宽度。

以使用 WR8104 数字示波器和 PPE6KV 电压探头校准尖峰信号发生器输出波形的脉冲宽度 5 μs为例进行不确定度评定。

C . 4. 2 不确定度来源

b) 数字示波器时基不准引入的不确定度分量 u2rel;

c) 数字示波器光标测量读数分辨力引入的不确定度分量 u3rel。

C . 4. 3 标准不确定度的评定

C . 4. 3. 1 测量重复性引入的标准不确定度 u1rel

测量重复性引入的不确定度，按 A 类方法评定。设置尖峰信号发生器脉冲宽度 5 μs，利用数字示波器， 连续测量脉冲宽度 10 次，数据见表 C . 7。

表 C. 7 脉冲宽度测量重复性数据

5.02

5.10

5.04

4.97

5.07

5.11

4.99

4.95

4.98

5.06

单次实验标准差 s s -

测量重复性的不确定度 u1rel =s/x= 1. 1%。

C . 4. 3. 2 数字示波器时基不准引入的标准不确定度 u2rel

数字存储数字示波器时基不准引入的不确定度， 按 B 类方法评定。 由于数字存储数字示波器时基最大允许误差为±1 . 5×10-6， 则取区间半宽度 a= 1. 5×10-6， 假设概率分布为均匀分布， 置信概率为 100% 时， 包含因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度分量 u2rel为：

15

u2rel = a/k= 1.5×10-6/3 = 8.7×10-7

C . 4. 3. 3 数字示波器光标测量读数分辨力引入的标准不确定度 u3rel

设光标测量上升沿 0% 参考电平和下降沿 0% 参考电平因读数分辨力引入的相对误差分别为 ε 1 和 ε 2， 测量上升沿 0% 参考电平时刻和下降沿 0% 参考电平时刻因读数分辨力引入的相对误差分别为 ε 3 和 ε 4 ; 设 4 次的判读误差均相等， 即 ε 1 = ε 2 = ε 3 = ε 4 = ε , 则因分辨力引入的总相对误差为 ε , 设误差为均匀分布，一般 ε = 0. 5%，则光标测量读数分辨力引入的不确定度分量

u3rel = a/k= 2×0 .5%/3 = 0.57%

C . 4. 4 标准不确定度分量表

各标准不确定度分量汇总表如表 C . 8 所示。

表 C. 8 脉冲宽度不确定度分量汇总表

1.1%

V 3

C . 4. 5 相对合成标准不确定度

根据表 C . 8，假设各不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：

u crel = u 1(2)rel + u 2(2)rel + u 3(2)rel = 1.2%

C . 4. 6 扩展不确定度

Urel = 2 × u crel = 2.4%(k= 2)

C . 5 脉冲重复频率不确定度评定

C . 5. 1 测量方法

使用数字示波器和电压探头直接测量尖峰信号发生器输出波形的脉冲重复频率。

以使用 WR8104 数字示波器和 PPE6KV 电压探头校准尖峰信号发生器输出波形的重复频率 5 Hz 为例进行不确定度评定。

C . 5. 2 不确定度来源

b) 数字示波器时基不准引入的不确定度分量 u2rel。

C . 5. 3 标准不确定度的评定

C . 5. 3. 1 测量重复性引入的标准不确定度 u1rel

测量重复性引入的不确定度，按 A 类方法评定。设置尖峰信号发生器输出频率 5 Hz，利用数字示波器， 连续测量重复频率 10 次，数据见表 C . 9。

16

表 C. 9 脉冲重复频率测量重复性数据

实测值Hz

5.328 1

5.329 46

5.329 01

5.341 26

5.301 66

5.303 91

5.307 5

5.308 92

5.308 51

5.310 25

x- = xi =5.316 9 Hz

单次实验标准差 s Hz

C . 5. 3. 2 数字示波器时基不准引入的标准不确定度 u2rel

WR8104 数字示波器频率测量不准最大允许误差为±1 . 5×10-6(采用时基指标)，则取区间半宽度 a= 1. 5×10-6， 概率分布为均匀分布， 包含因子 k = 3， 由此引入的标准不确定度 u2rel为：

u2rel = a/k= 1.5×10-6/3 ≈ 8.7×10-7

C . 5. 4 标准不确定度分量表

各标准不确定度分量汇总表如表 C . 10 所示。

表 C. 10 脉冲重复频率不确定度分量汇总表

C . 5. 5 相对合成标准不确定度

根据表 C . 10，假设各不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：

C . 5. 6 扩展不确定度

Urel = 2 × u crel = 0.50%(k= 2)

17

附录 D

常用电磁兼容标准规定的尖峰信号波形

目前， 专用和民用领域主要定义了两类尖峰波形， 一类用于检测专用设备和分系统抗电压尖峰的能力， 即 CS106 电源线尖峰信号传导敏感度定义的波形， 随着电磁兼容标准的迭代， 现在有两种 CS106 波形 ; 另一类用于检测机载设备供电抗电压尖峰的能力，也主要有两种波形，分别用于民机和军机。

因此， 在本附录中归纳了 4 种电磁兼容领域常用的尖峰信号波形及其关键参数指标， 读者可通过参考这部分内容并结合工作实际选择校准项目并参考有效性判据。具体的波形定义见图 D . 1~图 D . 4。

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Vp

tr tf

td Vs

ts

时间/μs

tr小于5 μs

td大于10 μs

600 Ⅴ

图 D . 1 尖峰信号波形 1(CS106 新版)

′ td

0.5Vp

图 D . 2 尖峰信号波形 2(CS106 旧版)

0 2 10 20 30 40 50 td

时间/μs 时间/μs

图 D . 3 尖峰信号波形 3(RTCA/DO⁃160G 尖峰) 图 D . 4 尖峰信号波形 4(军机供电特性尖峰)

各标准要求的尖峰信号波形指标见表 D . 1。

表 D. 1 各标准要求的尖峰信号波形指标

指标

尖峰信号波形 1 (CS106 新版)

尖峰信号波形 2 (CS106 旧版)

尖峰信号波形 3

(RTCA/DO_160G

尖峰)

尖峰信号波形 4

(军机供电特性

要求能到达限值 400 V

0.15 μs 脉冲宽波形要求

能到达限值 100 V、

200 V;

5 μs 脉冲宽波形要求能到达限值 400 V;

10 μs 脉冲宽波形要求能到达限值 100 V、200 V

要求能到达限值

600 V

要求能到达限值 600 V

≤电压峰值× 30%

上升时间

(0%~100%)

(1 .5±0 .5) μs

≤2 μs

<5 μs

下降时间

(100%~0%)

(3 .5±0 .5) μs

脉冲宽度(0%~0%)

(5±1 .1) μs

≥10 μs

> 10 μs

脉冲宽度 (50%~0%)

典型值 0 .15 μs、5 μs和

10 μs的波形分别满足

≤0 .15 μs、≤5 μs、

≤10 μs

反向脉冲宽度

≤20 μs

5 Hz~10 Hz

3 Hz~10 Hz

≥0 .83 Hz

注：

1 尖峰信号波形 1 和 2 定义的是并联 5 Ω无感电阻的波形;

2 尖峰信号波形 3 和 4 定义的是开路的波形。

根据表 D . 1 中各标准要求指标， 需要做两点说明， 各标准中针对电压峰值和开路电压峰值只要求波形能达到的最大限值， 实际尖峰信号发生器电压值从 0 V 开始， 具备连续的输出， 可以从 0 V 调整到标准规定的限值 ; 脉冲重复频率也是连续可调输出，一般可调范围为 0. 5 Hz~20 Hz。

19