立體聲調(diào)制器測量結(jié)果的不確定度評定

【摘 要】 立體聲調(diào)制器是對立體聲音頻信號進(jìn)行調(diào)制的專用設(shè)備，是立體聲廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，其音頻輸出端的關(guān)鍵參數(shù)頻率和電壓直接影響著立體聲調(diào)制器的測量結(jié)果。本文以頻率計(jì)和交流數(shù)字電壓表對立體聲調(diào)制器音頻輸出端的頻率和電壓參數(shù)測量為例，進(jìn)行立體聲調(diào)制器測量結(jié)果的不確定度評定。

【關(guān)鍵詞】 不確定度 計(jì)量 立體聲調(diào)制器 頻率 電壓

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.11.013

隨著無線電通信技術(shù)的飛速發(fā)展，立體聲調(diào)頻廣播技術(shù)越來越成熟，對設(shè)備性能要求也越來越高，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是要解決好調(diào)頻前的信號處理部分。立體聲調(diào)制器作為實(shí)現(xiàn)該功能的專用設(shè)備，對立體聲廣播發(fā)射過程有著非常重要的作用[1]。立體聲調(diào)制器的使用量大、應(yīng)用廣泛，尤其是汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)、測試、生產(chǎn)、檢驗(yàn)等各個環(huán)節(jié)對于立體聲調(diào)制器的計(jì)量需求日益增長，頻率和電壓作為其音頻輸出端的關(guān)鍵參數(shù)的測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度直接影響立體聲調(diào)制器的測量結(jié)果，從而影響對產(chǎn)品計(jì)量性能的判斷。因此，本文對立體聲調(diào)制器的頻率和電壓的測量結(jié)果進(jìn)行了不確定度評定。

1 概述

目前世界上大多數(shù)國家（包括中國）都采用的是調(diào)幅——調(diào)頻制，又叫做導(dǎo)頻制的立體聲調(diào)頻廣播制式[2]。在調(diào)頻立體聲發(fā)射中，聲音在空間上被分成兩路音頻信號，分別為左聲道信號和右聲道信號，左、右聲道相加形成主信道信號，左、右聲道相減形成副信道信號。由主、副信道信號組成立體聲合成信號[3]，作為調(diào)頻立體聲廣播的基帶信號。本文以頻率計(jì)和交流數(shù)字電壓表對立體聲調(diào)制器音頻輸出端的頻率和電壓參數(shù)為例，進(jìn)行立體聲調(diào)制器測量結(jié)果不確定度評定。

2 立體聲調(diào)制器頻率測量結(jié)果不確定度評定

2.1 建立測量模型，列出不確定度傳播律

數(shù)字模型：

[F][=F1+δF]

式中：[F]——實(shí)測值，Hz；

[F1]——頻率計(jì)讀數(shù)，Hz；

[δF]——頻率計(jì)測量誤差影響量，Hz。

方差公式：

[u2（F）][=c12u2（F1）+c22u2（δF）]

傳播系數(shù)：

[c1=?F?F1=1]，[c2=?F?δF=1]

2.2 測量不確定度的來源及評定

2.2.1 頻率計(jì)讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u（F1）]

[u（F1）]來源主要是測量重復(fù)性，通過連續(xù)測量得到一組測量列，采用A類方法進(jìn)行評定。

對一臺立體聲調(diào)制器在輸出為1kHz時進(jìn)行測量，連續(xù)測量10次，得到測量值0.996kHz、0.996kHz、0.996kHz、0.996kHz、0.997kHz、0.997kHz、0.997kHz、0.997kHz、0.998kHz、0.998kHz。

平均值[F]=0.9968kHz

由測量數(shù)值得單次測量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

[s=][m=110（xm-xm）10-1]

[s=][7.9×10-4kHz]

[u（F1）][= 7.9×10-4kHz]

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)器測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u（δF2）]

[u（δF）]主要來源于標(biāo)準(zhǔn)器的測量誤差（即最大允許誤差），采用B類方法進(jìn)行評定。

頻率計(jì)的最大允許誤差為[±1×10-7]，服從于均勻分布，[k=3]，則：

[u（δF）][=6×10-8kHz]

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

2.3.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

[u（F）][=u2（F1）+u2（δF）]

[u（F）][=7.9×10-4kHz]

2.3.2 擴(kuò)展不確定度的確定

取[k=2]，則：

[U=2×7.9×10-4kHz=15.8×10-4kHz≈16×10-4][kHz]

立體聲調(diào)制器頻率測量結(jié)果不確定度為：

[Urel][=16×10-4/1×100%≈0.2%]

3 立體聲調(diào)制器幅度測量結(jié)果不確定度評定

3.1 建立測量模型，列出不確定度傳播律

數(shù)學(xué)模型：[V][=V1+δV]

式中：

[V]——實(shí)測值，V；

[V1]——交流數(shù)字電壓表讀數(shù)，V；

[δV]——交流數(shù)字電壓表測量誤差，V。

方差公式：

[u2（V）][=c12u 2（V1）+c22u2（δV） ]

傳播系數(shù)：

[c1=?V?V1=1]，[c2=?V?δV=1]

3.2 測量不確定度的來源及評定

3.2.1 交流數(shù)字電壓表讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u（V1）]

[u（V1）]來源主要是測量重復(fù)性，通過連續(xù)測量得到一組測量列，采用A類方法進(jìn)行評定。

對一臺立體聲調(diào)制器在輸出1VPP時進(jìn)行測量，連續(xù)測量10次，得到一組測量值0.708V、0.708V、0.708V、0.709V、0.708V、0.708V、0.708V、0.708V、0.709V、0.708V。

平均值[V]=0.708V

由測量數(shù)值得單次測量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

[s=][m=110（xm-xm）10-1]

[s]=0.00042V

[u（V1）]=0.00042V

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)器測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u（δV2）]

[u（δV2）]主要來源于標(biāo)準(zhǔn)器的測量誤差（即最大允許誤差），采用B類方法進(jìn)行評定。

交流數(shù)字電壓表的最大允許誤差為±（0.06%×讀數(shù)+0.03%×量程），服從于均勻分布，[k=3]，則：

[u（δV2）][=5.2×10-4V]

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.3.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

[u（V）][=u2（V1）+u2（δV2）]

[u（V）][=6.7×10-4V]

3.3.2 擴(kuò)展不確定度的確定

取[k=2]，則：

[U=][2×6.7×10-4V≈2×10-3V]

4 結(jié)論

立體聲調(diào)制器是對立體聲音頻信號進(jìn)行調(diào)制的專用設(shè)備，是立體聲廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，其音頻輸出端的關(guān)鍵參數(shù)頻率和電壓直接影響著立體聲調(diào)制器的測量結(jié)果。本文以頻率計(jì)和交流數(shù)字電壓表對立體聲調(diào)制器音頻輸出端的頻率和電壓參數(shù)測量為例，進(jìn)行了立體聲調(diào)制器測量結(jié)果不確定度評定，評定方法嚴(yán)謹(jǐn)有效，結(jié)果客觀合理，為立體聲調(diào)制器的計(jì)量校準(zhǔn)結(jié)果提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳澤虎，倪林，嚴(yán)杰.一種調(diào)頻廣播數(shù)據(jù)接收顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2014，38（15）.

[2]余尚林，宗瑞朝.副載波技術(shù)在應(yīng)急廣播系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2014，38（10）.

[3]郝程鵬，胥文彬，楊璠.用DSP實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻制立體聲編碼器[J].北京廣播學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，9（1）.

作者簡介

王玥，工程師，畢業(yè)于東北大學(xué)，工學(xué)碩士，目前于遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院從事無線電檢測工作。

（責(zé)任編輯：張曉明）