雷達(dá)天線定向測(cè)量不確定度評(píng)定

劉莎莎

雷達(dá)天線定向測(cè)量不確定度評(píng)定

劉莎莎

雷達(dá)系統(tǒng)在安裝尋北儀后需要使用陀螺經(jīng)緯儀對(duì)其定向精度進(jìn)行校準(zhǔn)。本文基于某型雷達(dá)天線定向的實(shí)例，分析了測(cè)量過程中的不確定度來源并評(píng)定。

陀螺經(jīng)緯儀是一種將陀螺儀與經(jīng)緯儀連成一體，能夠直接測(cè)出對(duì)“真北”（地球自轉(zhuǎn)軸）的方位角的定向儀器。在使用其對(duì)天線進(jìn)行定向測(cè)量時(shí)，需對(duì)測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)定，即測(cè)量不確定度。

數(shù)學(xué)模型

使用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行定向時(shí)，天線方位角:式中:NT—陀螺讀取北方向值；NS—經(jīng)緯儀讀取天線法向值。

測(cè)量不確定度的主要來源

（1） 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量U1:

（2） 經(jīng)緯儀引入的不確定度分量U2；

（3） 陀螺儀引入的不確定度分量U3；

（4）儀器整平誤差引入的不確定度分量U4；

（5）風(fēng)力、震動(dòng)及溫度變化等引入的不確定度分量U5。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

（1）重復(fù)性條件下測(cè)量引入的不確定度分量U1-A類評(píng)定:

在天線前方架設(shè)陀螺經(jīng)緯儀，不斷移動(dòng)其位置，直至經(jīng)緯儀垂直照準(zhǔn)部與天線法向平面重合，整平后將經(jīng)緯儀讀數(shù)置零，則NS=0。啟動(dòng)陀螺，其北方向值NT通過連續(xù)讀取5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)μ1、μ2、μ3、μ4、μ5，計(jì)算舒勒平均值得到:

重復(fù)測(cè)量10次，得到以下數(shù)據(jù)。

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)

（2） 經(jīng)緯儀引入的不確定度分量U2—B類評(píng)定:蘇州光學(xué)儀器廠的J2-1型經(jīng)緯儀送上一級(jí)檢定機(jī)構(gòu)檢定給出的不確定度為0.5″，K=2，則由此產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不定度為:

（3） 陀螺儀引入的不確定度分量U3—B類評(píng)定:

（4）儀器整平誤差引入的不確定度分量U4:

通過水準(zhǔn)器氣泡進(jìn)行整平，J2-1型經(jīng)緯儀長(zhǎng)水準(zhǔn)器誤差為20〞/2mm（1格），實(shí)際操作誤差通常在1/4格，符合矩形分布，則由此產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不定度為:（5）風(fēng)力、震動(dòng)及溫度變化等引入的不確定度分量U5:由于儀器內(nèi)部對(duì)于測(cè)量過程已經(jīng)進(jìn)行了溫度等因素的補(bǔ)償，故環(huán)境引起的不確定度可以忽略。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成

各標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量匯總?cè)绫?。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

各輸入量之間相互獨(dú)立，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確

定度為:

擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取置信概率P=95%，則K=2，擴(kuò)展不確定度為U =18.54″。

結(jié)語

任何測(cè)量結(jié)果都具有不確定性，測(cè)量設(shè)備、環(huán)境及人員都是影響測(cè)量結(jié)果的重要因素。在實(shí)際天線定向過程中，除具體角度外，還應(yīng)給出測(cè)量結(jié)果的不確定度，保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性和完整性。

劉莎莎

中國(guó)電子科技集團(tuán)第三十八研究所

劉莎莎，女，工程師，中國(guó)電子科技集團(tuán)第三十八研究所，主要從事長(zhǎng)度計(jì)量與雷達(dá)產(chǎn)品工程測(cè)量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001