Excel在石英晶體振蕩器檢定中的應用

【摘要】本文以EE1610A型石英晶體振蕩器為例，按照JJG181-2005《石英晶體頻率標準檢定規(guī)程》的要求，利用Excel完成日老化率、擬合直線斜率、相關系數(shù)、殘差均方根值的計算，為減少人工計算、提高工效效率提供借鑒。

【關鍵詞】石英晶體頻率標準;日老化率;擬合直線斜率;相關系數(shù)

1.檢定規(guī)程介紹

石英晶體頻率標準檢定一般作為地方最高標準，無論在檢定和量值傳遞方面，都是重要的環(huán)節(jié)，石英晶體頻率標準一般是一種具有很高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器的獨立裝置，石英晶體頻率標準主要是由石英晶體諧振器、振蕩電路、隔離放大器等部分組成。石英晶體頻率標準在頻率準確度和短期穩(wěn)定度上都有較高的指標，石英晶體頻率標準主要應用于科研、國防、計量和通訊等方面。

石英晶體頻率標準的檢定采用JJG181-2005《石英晶體頻率標準檢定規(guī)程》，該規(guī)程于2006年3月15日起執(zhí)行。規(guī)程中涉及大量計算，其中相對平均頻率偏差、短期頻率穩(wěn)定度、單邊帶相位噪聲的計算比較簡單，但日老化率的計算包括擬合直線斜率、相關系數(shù)、殘差均方根值的計算比較復雜。根據(jù)檢定規(guī)程的要求，日老化率的檢定需要7天，15個測量數(shù)據(jù)，每個測量點連記3個數(shù)后取平均值。由于檢定時間長，計算量大且繁瑣，在驗證過程中一旦發(fā)現(xiàn)錯誤不易查找。Excel是最常用的辦公軟件，應用普遍，公式編輯人性化，可以按照個人的需要隨時編寫和修改，所以采用Excel電子表格來完成計算中較為繁瑣的部分，不但節(jié)省了時間，有效地提高工作效率，還避免了計算過程中的錯誤。

2.案例分析

下面以EE1610A型石英晶體振蕩器為例，介紹用Excel來完成日老化率的計算。

其中：

擬合直線斜率：

相關系數(shù)：

（1）計算平均值

根據(jù)規(guī)程要求，每個測量點連記3個數(shù)后取平均值。進行如下步驟：

（1）在Excel表格中沿第一行A1到C1中依次輸入第1個測量點的三個數(shù)據(jù)值，在A2到C2中依次輸入第2個測量點的三個數(shù)據(jù)值，以此類推，在A15到C15中依次輸入第15個測量點的三個數(shù)據(jù)值。

（2）選定D1單元格。點擊菜單欄的“函數(shù)”，在彈出函數(shù)對話框中，左邊選“統(tǒng)計”，右邊選“AVERAGE”，點擊“確定”，求出第1個測量數(shù)據(jù)y1（τ）。

（3）點擊D1單元格，將鼠標移到單元格D1的右下角，出現(xiàn)“+”號，按住鼠標左鍵并下拉到D15單元格，求出這15個測量數(shù)據(jù)。

（2）擬合直線斜率的計算

根據(jù)上面的公式，進行如下步驟：

（1）選定A16單元格。點擊菜單欄的“函數(shù)”，在彈出函數(shù)對話框中，左邊選“統(tǒng)計”，右邊選“AVERAGE”，點擊“確定”，選擇計算區(qū)域單元格D1到D15，點擊“確定”。單元格A16公式編輯區(qū)顯示的公式是：= AVERAGE（D1：D15）。這是求出相對平均頻率偏差的平均值。

（2）選定B16單元格。點擊編輯區(qū)，自己編寫公式：=[（D1-A16）*（-7）+ （D2-A16）*（-6）+（D3-A16）*（-5）+（D4-A16）*（-4）+（D5-A16）*（-3）+（D6-A16）*（-2）+（D7-A16）*（-1）+（D9-A16）+（D10-A16）*2+（D11-A16）*3+（D12-A16）*4+（D13-A16）*5+（D14-A16）*6+（D15-A16）*7]，求出擬合直線斜率的分子式。

（3）選定A17單元格。點擊編輯區(qū)，編寫公式：=2*B16/140。求出擬合直線斜率。

（3）相關系數(shù)r的計算

由于相關系數(shù)r的分子式與B16單元格的公式相同，所以不需要再進行計算可直接引用。只需要求出相關系數(shù)r的分母式：。步驟如下：

（1）選定B18單元格。點擊編輯區(qū)上的“=”號，在其后輸入公式：=SUMSQ（D1-A16，D2-A16，D3-A16，D4-A16，D5-A16，D6-A16，D7-A16，D8-A16，D9-A16，D10-A16，D11-A16，D12-A16，D13-A16，D14-A16，D15-A16），求出式子的值。

（2）選定A18單元格。點擊編輯區(qū)上的“=”號，輸入公式：=B16/POWER（B18*140，0.5）。求出相關系數(shù)r的值。

（4）日老化率的判斷

規(guī)程中要求日老化率的值 由相關系數(shù)r的值決定。若|r|≥0.6，則 ;若|r|lt;0.6，則K=/（不給日老化率值）。進行如下步驟：

（1）選定A19單元格。點擊編輯區(qū)上的“=”，在其后輸入公式：=IF（ABS（A18）lt;0.6，”/”，A17）。

（2）為了使日老化率一目了然利用Excel的格式功能于其他單元格自動進行識別。點擊菜單欄中的“格式”，在下拉菜單中點擊“條件格式”。彈出“條件格式”對話框。

（3）在條件1（1）選擇框中進行操作：在第一個選擇框中選“單元格數(shù)值”，在第二個選擇框中選擇“小于”，在第三個框中輸入0.6，在點擊“格式”按鈕彈出的“單元格格式”的對話框中字形選加粗，顏色選紅色。點擊確定。

（4）回到了“條件格式”對話框，點擊“添加”，出現(xiàn)條件2（2）與條件1（1）格式相同。在第一個選擇框中選“單元格數(shù)值”，在第二個選擇框中選擇“大于或等于”，在第三個框中輸入0.6接著點擊“格式”按鈕，在彈出的“單元格格式”的對話框中字形仍選加粗，顏色選綠色。

3.總結

通過以上編輯，當在單元格中輸入完所有的測量值后，就自動計算出日老化率。方便，快捷，醒目，準確。

參考文獻

[1] JJG181-2005《石英晶體頻率標準檢定規(guī)程》.

作者簡介

袁芳，女， 1983年10月生，漢族，工程師，從事計量檢定工作.