本发明涉及一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法，特别涉及一种飞机高压直流供电适应性试验设备畸变频谱校准不确定度分析方法，属于电学测量
技术领域：
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背景技术：
：飞机高压直流供电特性适应性试验设备的核心是可程控的多功能高准确度大功率直流电源，能在计算机的控制下，产生并仿真高压直流供电系统在正常、转换、供电中断、非正常、应急、启动、供电故障等六种飞机供电系统工作状态下的实际输出。对于畸变频谱项目来说，飞机高压直流供电特性适应性试验设备仿真输出一个高压直流信号叠加了若干交流正弦波小信号的波形，其校准过程主要涉及数据采集和数据分析两个阶段。采集过程主要由宽带功率分析仪完成，数据分析过程包括数据的加窗截断以及对截断信号的快速傅里叶变换，从而得到各频点交流小信号的幅度值。为了使校准结果能够溯源至国家基准，必须对畸变频谱的校准结果进行科学的不确定度分析。而目前，国内外均缺乏对畸变频谱校准结果不确定度分析的相关研究。技术实现要素：本发明的目的是提供一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法，确定了校准结果的不确定度来源并完成了各个不确定度分量的计算，完成了畸变频谱校准结果的不确定度分析。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种畸变频谱校准结果的不确定度分析方法，具体步骤如下：步骤一、基于快速傅里叶变换对数据进行处理时窗函数旁瓣的频谱泄露所产生的不确定度u1的计算；由于非整周期采样以及对采集信号的加窗截断造成的频谱泄露情况所产生的不确定度，能够根据窗函数的第一旁瓣相对于主瓣幅值的衰减值B进行计算；主瓣的幅度为Vx，第一旁瓣的幅度为VY，则B与二者的关系如下式：B值根据窗函数的类型能够查询到，Vx作为被测设备的设置值是已知的，根据上式能够计算得到VY，按均匀分布计算频谱泄露造成的不确定度贡献，则步骤二、测试系统非线性所产生的不确定度u2的计算；1)、两个正弦波信号f1、3V和f2、3V混合通过校准系统，测得两个正弦波信号三阶交调点2·f1-f2、2·f2-f1、2·f1+f2和2·f2+f1的幅度V1、V2、V3和V4，四个幅度值既有校准系统非线性的贡献，也有来自于快速傅里叶变换过程中的频谱泄露的贡献；2)、两个正弦波信号分别通过校准系统，同样分别计算2·f1-f2、2·f2-f1、2·f1+f2和2·f2+f1的幅度；频率为f1的信号通过后得到的幅度为V11、V12、V13和V14；频率为f2的信号通过后得到的幅度为V21、V22、V23和V24；对两组数据对应位置相加得到V1'＝V11+V21、V2'＝V12+V22、V3'＝V13+V23和V4'＝V14+V24；这时三阶交调点处的幅度值主要来自于快速傅里叶变换过程中的频谱泄露；3)、则两个正弦波信号三阶交调点处校准系统非线性的贡献ΔV＝V1-V1'+V2-V2'+V3-V3'+V4-V4'，按均匀分布计算准系统非线性部分不确定度贡献量，则步骤三、扩展不确定度U的计算。1)、根据合成标准不确定度uc与所述不确定度分量u1和u2之间的关系式，在u1和u2相互独立的情况下可知，2)、根据扩展不确定度U与合成标准不确定度uc以及扩展因子k(由置信概率P决定，可查表获得)的关系式可知，U＝k·uc获得扩展不确定度U之后，即可确定畸变频谱的校准结果M以P的概率落在区间(M-U，M+U)内，至此，校准结果的不确定度分析完毕。附图说明图1为实施例1的飞机高压直流供电适应性试验设备畸变频谱校准过程。具体实施方式下面结合附图与实施例对本发明进行详细说明。实施例1飞机高压直流供电适应性试验设备仿真输出的畸变频谱信号构成如表1所示。表1：畸变频谱信号各频率正弦波信号幅值畸变频率(Hz)畸变幅值畸变频率畸变幅值10(0V.r3m16s)5(0H0z)0(3V.r1m62s)250.50065002.433500.562100001.581600.775200000.7752501.581500000.56210003.1621000000.50017003.1622000000.31620003.1623000000.316如图1所示，对该信号的校准过程为：用宽带功率分析仪对叠加了表1所示信号的高压直流信号进行采集，采样频率为2MHz，采样时间设为1s。对采集数据加布莱克曼窗并作FFT运算得到各频率点的信号幅值如表2所示。表2：畸变频谱信号各频率正弦波信号幅值校准结果步骤一，所述u1的计算过程如下：用于截断信号的所述窗函数为布莱克曼窗，经查其第一旁瓣相对于主瓣幅值的衰减值B＝60dB。所述主瓣的幅度VX如表2所示，所述第一旁瓣的幅度设为VY，则根据下式：可得VY如表3所示:表3：畸变频谱信号各频率第一旁瓣幅度畸变频率(Hz)VY(Vrms)畸变频率VY(Vrms)100.0003165(0H0z)00.003161250.000565000.002433500.000562100000.001581600.000775200000.0007752500.001581500000.00056210000.0031611000000.000517000.0031612000000.00031620000.0031613000000.000316所述则u1如表4所示:表4：采用布莱克曼窗函数时计算得到的u1步骤二，所述u2的计算过程如下：所述的f1和f2的选择分别为50Hz、60Hz，其三阶交调点分别为40Hz、70Hz、160Hz和170Hz，两信号混合通过校准系统后三阶交调点处测得的所述V1、V2、V3和V4分别为0.00023V、0.00022V、0.00019V和0.00025V；令50Hz信号通过校准系统后三阶交调点处测得的所述V11、V12、V13和V14分别为0.00006V、0.00004V、0.00003V和0.00008V；令60Hz信号通过校准系统后三阶交调点处测得的所述V21、V22、V23和V24分别为0.00003V、0.00005V、0.00004V和0.00006V；两组数据对应位置相加得到所述V1'＝V11+V21＝0.00009V、V2'＝V12+V22＝0.0009V、V3'＝V13+V23＝0.00007V和V4'＝V14+V24＝0.00014V；之后计算所述ΔV＝V1-V1'+V2-V2'+V3-V3'+V4-V4'＝0.0005V，按均匀分布，所述步骤三、所述U的计算过程如下：首先根据所述所述uc与u1和所述u2的关系式，得到所述uc如表5所示：表5：校准结果的合成标准不确定度uc查询所述置信概率P与k的关系可知，当置信概率P＝95％时，k＝2。而工程应用中，95％已经足够，由此可得到U如表6所示：表6：校准结果的合成标准不确定度U由表2和表6可对校准结果进行分析，当频率为1000Hz时，校准结果以95％的概率落在区间(3.155，3.167)内。当前第1页1 2 3