通信裝備現(xiàn)場計(jì)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)研究及探討

鄭華　李齊垚

摘要：傳統(tǒng)計(jì)量保障方式的不足使我軍通信裝備檢測(cè)設(shè)備的受檢率低，提出可推行計(jì)量保證方案（MAP），并對(duì)建立傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究及探討。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場計(jì)量保障；計(jì)量保證方案（MAP）；傳遞標(biāo)準(zhǔn)

1.概述

1.1通信裝備檢測(cè)設(shè)備計(jì)量保障現(xiàn)狀

在國防軍事領(lǐng)域中，隨著新時(shí)期信息化戰(zhàn)爭的需要，以短波、超短波、UHF、微波通信為主的部隊(duì)通信裝備越來越多，型號(hào)也日趨復(fù)雜，對(duì)通信裝備的維修保障工作提出了更高的要求。為了滿足日益增長的維修保障任務(wù)，通信裝備檢測(cè)設(shè)備大量裝備到部隊(duì)中。針對(duì)這些檢測(cè)設(shè)備數(shù)量多、分布廣的特點(diǎn)，需要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場計(jì)量保障，而現(xiàn)有的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)多為基于單參數(shù)的臺(tái)式儀器，環(huán)境適應(yīng)性差，不適合長途運(yùn)輸，進(jìn)行現(xiàn)場計(jì)量保障難度較大，導(dǎo)致我軍通信裝備檢測(cè)設(shè)備的受檢率較低，量傳也無法得到可靠的保障。

1.2傳統(tǒng)計(jì)量保障方式的特點(diǎn)和弊端

目前，計(jì)量量傳體系主要還是傳統(tǒng)的單向開環(huán)的量值傳遞方式，即按照法定授權(quán)的等級(jí)，用戶將計(jì)量器具送到上一級(jí)計(jì)量技術(shù)部門進(jìn)行校準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果符合使用要求后方能向下級(jí)開展量值傳遞。對(duì)于不便運(yùn)輸?shù)挠?jì)量器具，則由上一級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)派計(jì)量人員攜帶計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)到現(xiàn)場校準(zhǔn)。這種傳遞方式比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢，有時(shí)校準(zhǔn)好了的計(jì)量器具，經(jīng)過運(yùn)輸后，受到振動(dòng)、撞擊、潮濕或溫度的影響，可能喪失原有的準(zhǔn)確度。因此，傳統(tǒng)量值傳遞方式的弊端在軍隊(duì)計(jì)量保障里就顯得尤為突出。

2.計(jì)量保證方案（MAP）

2.1MAP原理

為了解決傳統(tǒng)量值傳遞方式存在的問題，美國標(biāo)準(zhǔn)局（NBS，現(xiàn)在為國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST）20世紀(jì)70年代初就率先探討了新的量值傳遞方式一計(jì)量保證方案（MAP：MeasurementAssurance Program）。它采用了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中質(zhì)量管理和質(zhì)量保證的基本思想、控制論中的閉路反饋控制方法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，對(duì)計(jì)量過程中影響測(cè)量質(zhì)量的環(huán)節(jié)和因素進(jìn)行有效控制。它能定量地確定計(jì)量過程相對(duì)于參考基準(zhǔn)或其他指定標(biāo)準(zhǔn)的總的測(cè)量不確定度并驗(yàn)證總的不確定度是否達(dá)到用戶的要求，使計(jì)量的質(zhì)量得到保證，做到不僅準(zhǔn)確而且可靠。其量值傳遞流程框圖見圖1，主要包括傳遞過程、核查過程和數(shù)據(jù)處理過程。

從整個(gè)流程我們可以發(fā)現(xiàn)，MAP的設(shè)計(jì)思路比較適用于基層部隊(duì)通信裝備檢測(cè)設(shè)備的現(xiàn)場計(jì)量保障，它可直接將量值傳遞到工作現(xiàn)場，并且通過統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)整個(gè)測(cè)量過程進(jìn)行連續(xù)閉環(huán)的質(zhì)量控制，保證了測(cè)量過程的長期可靠性。其中核查標(biāo)準(zhǔn)可以是部隊(duì)的通信裝備，用通信裝備檢測(cè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行長期的重復(fù)測(cè)試，建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫以判斷測(cè)量過程是否在控。對(duì)于傳遞標(biāo)準(zhǔn)，可以開發(fā)具有高穩(wěn)定性的便攜式多參數(shù)平臺(tái)，將標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的高一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值傳到工作現(xiàn)場復(fù)現(xiàn)出來，通過比較傳給通信裝備檢測(cè)設(shè)備。

2.2推行MAP可提高檢測(cè)設(shè)備受檢率

根據(jù)目前我軍通信裝備的量傳需求，其檢測(cè)設(shè)備基本以無線綜合測(cè)試儀、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀、功率計(jì)、頻率計(jì)、天饋線測(cè)試儀、數(shù)字萬用表等為主，針對(duì)這些重要檢測(cè)設(shè)備實(shí)施MAP進(jìn)行現(xiàn)場量值傳遞，可大大改善檢測(cè)設(shè)備的計(jì)量保障效果，明顯提高受檢率，確保通信裝備的性能參數(shù)準(zhǔn)確、統(tǒng)一、可靠。

3.傳遞標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1國內(nèi)外傳遞標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

由MAP的原理可知，作為實(shí)施的關(guān)鍵之一，傳遞標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)多寡以及穩(wěn)定性的好壞，直接影響到整個(gè)流程的進(jìn)行。便攜式計(jì)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)在國外都有成熟的方案和長足的發(fā)展，如直流電壓參考標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)電阻、頻率參考基準(zhǔn)、功率參考標(biāo)準(zhǔn)、電子校準(zhǔn)件等，但這些傳遞標(biāo)準(zhǔn)精度通常都是達(dá)到基準(zhǔn)級(jí)別的，要進(jìn)行下一步的溯源都比較難。并且由于精度高，對(duì)環(huán)境要求苛刻，不利于非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境使用，若長途運(yùn)輸對(duì)其穩(wěn)定性影響很大。

我國在20世紀(jì)80年代引入MAP后，由中國計(jì)量科學(xué)研究院和國防科工委系統(tǒng)地進(jìn)行了試點(diǎn)和深入研究，在取得可喜進(jìn)展和明顯效果后，分別頒布了《JJF1038-1993直流電阻計(jì)量保證方案技術(shù)規(guī)范》等八個(gè)國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范，為此也開發(fā)了如標(biāo)準(zhǔn)電阻器、標(biāo)準(zhǔn)電池組、凌錐體、標(biāo)準(zhǔn)活度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)研合量塊等計(jì)量器具，為全國各地計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)提供參與MAP的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。而在民用領(lǐng)域，很多企業(yè)都推行了基于自身企業(yè)特點(diǎn)的MAP，如激光干涉儀、電能表、1 000 kv串聯(lián)式標(biāo)準(zhǔn)TV、低頻電壓、路軌距尺、低頻毫伏表等，同時(shí)也開發(fā)研制了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。但是所有這些傳遞標(biāo)準(zhǔn)都是專業(yè)針對(duì)性很強(qiáng)的，并且參數(shù)單一，不能實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的量值傳遞。同時(shí)，由于專業(yè)的限制，在軍事中應(yīng)用不多，尤其是在通信裝備的量值傳遞中，這些專業(yè)的單一傳遞標(biāo)準(zhǔn)尚未起到很好的計(jì)量保障作用。

3.2通信裝備現(xiàn)場計(jì)量保障傳遞標(biāo)準(zhǔn)配置方案

鑒于目前國內(nèi)外均無建立多參數(shù)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)，因此可開發(fā)專用的通信裝備檢測(cè)設(shè)備傳遞標(biāo)準(zhǔn)。由于該檢測(cè)設(shè)備種類比較多，對(duì)每一個(gè)種類都單獨(dú)設(shè)計(jì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)是不經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)也是不符合現(xiàn)場計(jì)量的要求。因此，可以選擇主要的參數(shù)作為量傳的基本參數(shù)，研制開發(fā)頻率、功率、s參數(shù)、電壓等通信計(jì)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)。其硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

該傳遞標(biāo)準(zhǔn)主要由頻率源、功率測(cè)試模塊、頻率測(cè)試模塊、點(diǎn)頻功率輸出模塊、標(biāo)準(zhǔn)失配器、標(biāo)準(zhǔn)衰減器、標(biāo)準(zhǔn)電壓源、標(biāo)準(zhǔn)電阻器等組合而成。具體功能如下：

（1）頻率源可作為外接標(biāo)準(zhǔn)提供外接源，也可作為正弦波輸出信號(hào)對(duì)頻率計(jì)、頻譜儀、綜合測(cè)試儀等頻率表進(jìn)行測(cè)試；

（2）功率測(cè)試模塊及頻率測(cè)試模塊可對(duì)信號(hào)發(fā)生器、綜合測(cè)試儀源輸出、功率計(jì)校準(zhǔn)信號(hào)、天饋線測(cè)試儀源輸出進(jìn)行頻率及功率測(cè)試；

（3）點(diǎn)頻功率輸出模塊可對(duì)頻譜儀、綜合測(cè)試儀、天饋線測(cè)試儀的功率表進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合可調(diào)衰減器可測(cè)試頻譜儀的參考電平及垂直刻度；

（4）標(biāo)準(zhǔn)失配器可對(duì)天饋線測(cè)試儀的電壓駐波比進(jìn)行精確測(cè)試；

（5）標(biāo)準(zhǔn)電壓源可對(duì)多用表的直流電壓部分進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合電阻器可轉(zhuǎn)化成電流測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)電阻器可對(duì)多用表的電阻部分進(jìn)行測(cè)試。

該傳遞標(biāo)準(zhǔn)建立后能實(shí)現(xiàn)無線綜合測(cè)試儀、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀、頻率計(jì)、功率計(jì)、天饋線測(cè)試儀、數(shù)字萬用表等大部分重要檢測(cè)設(shè)備的現(xiàn)場計(jì)量保障。

3.3傳遞標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

由于需要經(jīng)常作長途運(yùn)輸和周轉(zhuǎn)，因此對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)的便攜性和抗震抗沖擊性進(jìn)行研究，使其技術(shù)性能具有很高的可靠性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用小型化、綜合化技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)各種功能的同時(shí)達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成、性能優(yōu)良、穩(wěn)定耐用、輕巧便捷的目的。同時(shí)兼顧各個(gè)模塊間的電磁干擾問題，在接地、屏蔽、電源去耦等方面進(jìn)行電磁兼容優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.結(jié)論

推行MAP，可大大改善我軍通信裝備檢測(cè)設(shè)備的計(jì)量保障效果，明顯提高受檢率，而其核心之一：建立穩(wěn)定的多參數(shù)傳遞標(biāo)準(zhǔn)，可為MAP的實(shí)施提供保障，更可為日后填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。