ГОСТ IEC/TR 61000-1-6-2014 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-6. Общие положения. Руководство по оценке неопределенности измерений.
ГОСТ IEC/TR 61000-1-6-2014
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Электромагнитная совместимость (ЭМС)
Часть 1-6
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Руководство по оценке неопределенности измерений
Electromagnetic compatibility (EMC). Part 1-6. General. Guide to assessment of measurement uncertainty
МКС 33.100
Дата введения 2015-03-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом "Научно-испытательный центр "САМТЭС" и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 "Электромагнитная совместимость технических средств" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии документа, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2014 г. N 72-П)
За принятие проголосовали:
|
|
|
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджан | AZ | Азстандарт |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Молдова | MD | Молдова-Стандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2014 г. N 1708-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TR 61000-1-6-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2015 г.
5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TR 61000-1-6:2012* "Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-6. Общие положения. Руководство по оценке неопределенности измерений" ["Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 1-6: General - Guide to assessment of measurement uncertainty", IDT].
Технический отчет IEC 61000-1-6:2012 подготовлен Техническим комитетом ТК 77 IEC "Электромагнитная совместимость" в сотрудничестве с CISPR (Международный специальный комитет по радиопомехам).
Технический отчет IEC 61000-1-6:2012 представляет собой часть 1-6 серии стандартов IEC 61000 и имеет статус основополагающей публикации ЭМС в соответствии с Руководством IEC 107 "Электромагнитная совместимость. Руководство по разработке публикаций в области электромагнитной совместимости" ("Electromagnetic compatibility - Guide to the drafting of electromagnetic compatibility publications").
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2020 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
Введение
Стандарты серии МЭК 61000 публикуются отдельными частями в соответствии со следующей структурой:
- Часть 1. Общие положения: общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы), определения, терминология;
- Часть 2. Электромагнитная обстановка: описание электромагнитной обстановки, классификация электромагнитной обстановки, уровни электромагнитной совместимости;
- Часть 3. Нормы: нормы электромагнитной эмиссии, нормы помехоустойчивости (в тех случаях, когда они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию);
- Часть 4. Методы испытаний и измерений: методы измерений, методы испытаний;
- Часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению: руководства по установке, методы и устройства помехоподавления;
- Часть 6. Общие стандарты;
- Часть 9. Разное.
Каждая часть далее подразделяется на несколько частей, которые могут быть опубликованы в качестве международных стандартов или технических требований/условий, или технических отчетов; некоторые из которых были уже опубликованы как разделы. Другие будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем номер раздела (например, 61000-6-1).
1 Область применения
Настоящий стандарт содержит методы и общую информацию для оценки неопределенности измерений и представляет собой руководство для понимания общих положений неопределенности измерений в серии стандартов IEC 61000.
Целью настоящего стандарта является: предоставление рекомендаций техническим комитетам, в том числе разрабатывающим стандарты на продукцию, и органам по оценке соответствия по вопросам формирования бюджетов неопределенности измерений; предоставление возможности сравнивать эти бюджеты в лабораториях, имеющих сходные свойства влияющих величин; согласование обработки неопределенности измерений в комитетах ЭМС МЭК.
Любые факторы, влияющие на неопределенность измерений, упомянутые в настоящем стандарте, следует рассматривать как примеры. Технические комитеты, ответственные за подготовку основополагающих стандартов в области помехоустойчивости, ответственны за определение факторов, вносящих вклад в неопределенность измерений при использовании их основного метода испытаний.
Настоящий стандарт содержит описание применения:
- метода оценки неопределенности измерений (MU);
- математических формул для функций плотности вероятности (ФПВ);
- аналитической оценки статистических оценок;
- поправки результатов измерений;
- документации.
Настоящий стандарт не предназначен ни для обобщения всех величин, влияющих на неопределенность измерений, ни для определения, насколько неопределенность измерений должна быть принята во внимание при определении соответствия требованиям ЭМС.
Примечание - Некоторые из примеров, приведенных в настоящем стандарте, взяты из публикаций IEC, отличающихся от серии IEC 61000, в которых уже реализованы процедуры оценки, представленные здесь. Эти примеры использованы для иллюстрации принципов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).
IEC 60050-161:1990, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 161: Electromagnetic compatibility [Международный электротехнический словарь (МЭС). Глава 161. Электромагнитная совместимость]
________________
CISPR 16-4-2, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 4-2: Uncertainties, statistics and limit modelling - Measurement instrumentation uncertainty (Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 4-2. Неопределенности, статистика и моделирование норм. Инструментальная неопределенность измерений)
ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995) [Неопределенность измерений. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерений (GUM:1995)]
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 Термины и определения
В целях настоящего стандарта применены термины по IEC 60050-161, а также следующие термины с соответствующими определениями.
Примечание - Некоторые из важных терминов IEC 60050-161 включены в термины, представленные ниже.
3.1.1 суммарная стандартная неопределенность (combined standard uncertainty): Стандартная неопределенность измерений, полученная при использовании частных стандартных неопределенностей измерений, связанных с входными величинами в модели измерений.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.31, допущенный термин стал предпочтительным (и только) термином]
3.1.2 уровень доверия (confidence level): Вероятность, обычно выраженная в процентах, того, что истинное значение статистически оцененной величины находится в пределах предустановленного интервала в окрестности оцененного значения.
[IEC 60050-393:2003, 393-18-31]
3.1.3 коэффициент охвата (coverage factor): Числовой коэффициент, используемый в качестве множителя суммарной стандартной неопределенности для получения расширенной неопределенности.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.36, измененный - Примечание было удалено]
3.1.4 интервал охвата (coverage interval): Интервал, содержащий набор значений измеряемой величины с установленной вероятностью, основанной на доступной информации.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.36, измененный - Истинные значения величины были изменены на значения величины]
3.1.5 вероятность охвата (coverage probability): Вероятность того, что набор значений измеряемой величины содержится в пределах указанного интервала охвата.
[Руководство ИСО/МЭК 99:2007, термин 2.37, измененный - Истинные значения величины были изменены на значения величины]
[Руководство ISO/IEC 98-3, Приложение 1:2008, определение 3.2]
3.1.7 погрешность (error): Разность значения измеряемой величины и опорного значения величины.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.16, измененный - Второй принятый термин стал предпочтительным (и только) термином]
3.1.8 расширенная неопределенность (expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал для результатов измерений, который, как ожидается, охватит большую часть распределения значений, которые могли обоснованно быть приписаны измеряемой величине.
[Руководство ISO/IEC 98-3:2008, термин 2.3.5, измененный - Примечания 1-3 были удалены]
3.1.9 электромагнитная совместимость; ЭМС (electromagnetic compatibility; EMC): Способность оборудования или системы функционировать удовлетворительно в ее электромагнитной обстановке без создания недопустимых электромагнитных помех чему-либо в этой обстановке.
[IEC 60050-161:1990, 161-01-07]
3.1.10 эмиссия (emission): Явление, при котором электромагнитная энергия исходит от источника.
[IEC 60050-161:1990, 161-01-08, измененный - Добавление "электромагнитный" к термину было удалено]
3.1.11 уровень эмиссии (emission level); уровень эмиссии от источника помех (emission level from a disturbing source): Уровень определенной электромагнитной помехи, создаваемой конкретным устройством, оборудованием или системой.
[IEC 60050-161:1990, 161-03-11]
3.1.12 норма эмиссии (emission limit); норма эмиссии от источника помех (emission limit from a disturbing source): Регламентированный максимальный уровень эмиссии источника электромагнитных помех.
[IEC 60050-161:1990, 161-03-12]
3.1.13 помехоустойчивость (immunity); устойчивость к электромагнитной помехе (immunity to a disturbance): Способность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения в присутствии электромагнитной помехи.
[IEC 60050-161:1990, 161-01-20]
3.1.14 норма помехоустойчивости (immunity limit): Регламентированный минимальный уровень помехоустойчивости.
[IEC 60050-161:1990, 161-03-15]
3.1.15 испытательный уровень при испытаниях на помехоустойчивость (immunity test level): Уровень испытательного сигнала, используемого для имитации электромагнитной помехи, при проведении испытаний на помехоустойчивость.
[IEC 60050-161:1990, 161-04-41]
3.1.16 показание [indication]: Значение величины, предоставляемое средством измерений или измерительной системой.
[Руководство ИСО/МЭК 99:2007, термин 4.1, измененный - Примечания 1 и 2 были удалены]
3.1.17 влияющая величина (influence quantity): Величина, которая не является измеряемой, но влияет на результат измерений.
[IEC 60050-394:2007, 394-40-27, измененный - Примечание было удалено]
3.1.18 инструментальная неопределенность; ИН (instrumentation uncertainty; IU); инструментальная неопределенность измерений; ИНИ (measurement instrumentation uncertainty; MIU): Параметр, связанный с величиной, характеризующей помеху, создаваемую во время измерения эмиссии или приложенную при испытаниях на помехоустойчивость, который характеризует разброс значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине, индуцированных всеми соответствующими влияющими величинами, которые относятся к средствам измерений или испытательному оборудованию.
Примечание 1 - Термин "инструментальная неопределенность; ИН" предназначен для применения при измерениях эмиссии и испытаниях на помехоустойчивость. В серии стандартов СИСПР 16 используется также термин "инструментальная неопределенность измерений; (ИНИ)".
Примечание 2 - Базируется на IEC 60359:2001, термин 3.1.4
3.1.19 внутренняя неопределенность измеряемой величины (intrinsic uncertainty of the measurand): Минимальная неопределенность, которая может быть указана в описании измеряемой величины
Примечание 1 - Теоретически внутренняя неопределенность измеряемой величины может быть получена, если величина была измерена с помощью измерительной системы, имеющей пренебрежимо малую инструментальную неопределенность измерений.
Примечание 2 - Ни одна величина не может быть измерена с постоянно малой неопределенностью, так как любая данная величина определяется или определена при заданном уровне детализации. Если попытаться измерить заданную величину с неопределенностью ниже, чем ее собственная внутренняя неопределенность, то ее необходимо переопределить с более высокой детализацией, так что на самом деле это фактически измерение другой величины. См. также Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, приложение D, подраздел D.1.1.
Примечание 3 - Результат измерений, выполненный с внутренней неопределенностью измеряемой величины, может быть назван лучшим измерением рассматриваемой величины.
[IEC 60359:2001, термин 3.1.11, измененный - Было добавлено дополнительное пояснение, т.е. примечание 1]
3.1.20 уровень (level); уровень величины, изменяющейся во времени (level of a time varying quantity): Значение величины такой, как мощность или величина поля, которое измеряется и/или оценивается регламентированным способом в течение определенного временного интервала.
[IEC 60050-161:1990, 161-03-01, измененный - Примечание было удалено]
3.1.21 границы погрешности средства измерений (limits of error of a measuring instrument): Предельное значение погрешности измерений по отношению к известному значению исходной величины, допускаемое спецификациями или правилами для данного измерения, средства измерений или измерительной системы.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 4.26, измененный - Термин был уточнен, примечания 1 и 2 были удалены]
3.1.22 измеряемая величина (measurand): Конкретная количественная величина, подлежащая измерению.
[IEC 60050-311:2001, 311-01-03]
3.1.23 измерительная погрешность (measurement accuracy); погрешность измерений (accuracy of measurement); устаревшее точность измерений (precision of measurement): Близость соответствия между измеренным значением величины и истинным значением измеренной величины.
Примечание 1 - Точность - качественное понятие.
[IEC 60050-311:2001, 311-06-08, измененный - Термин был изменен и заменен двумя терминами, примечание 1 было удалено, примечание 2 было заменено пояснением]
3.1.24 точность измерений (measurement precision): Близость соответствия между показателями или значениями измеряемой величины, полученными с помощью повторяющихся измерений для одних и тех же или подобных объектов при определенных условиях.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.15, измененный - Примечания 1-4 были удалены]
3.1.25 результат измерений (measurement result): Набор значений величины, приписываемых измеряемой величине вместе с какой-либо другой имеющейся информацией.
[IEC 60050-311:2001, 311-01-01, исправленное - Термин был изменен, определение расширено. Примечания 1-5 были удалены]
3.1.26 измерительная система (measuring system): Полный набор средств измерений и другого оборудования, объединенный для осуществления определенных измерений.
[IEC 60050-311:2001, 311-03-06]
3.1.27 правильность измерений (measurement trueness): Близость соответствия между средним бесконечного числа значений повторяющейся измеряемой величины и истинным значением величины.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.14, измененный - Дан только предпочтительный термин, а примечания 1-3 были удалены]
3.1.28 неопределенность измерений; НИ (measurement uncertainty; MU): Неотрицательный параметр, характеризующий разброс значений величины, приписываемых измеренной величине, основанный на используемой информации.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.26, измененный - Дан только предпочтительный термин, а примечания 1-4 были удалены]
3.1.29 функция плотности вероятности; ФПВ (probability density function; PDF): Производная, если она существует, функции распределения:
[Руководство ISO/IEC 98-3:2008, термин 3.3, измененный - Уравнение было изменено]
3.1.30 случайная погрешность (random error): Разность между измерением и средним, которое является результатом бесконечно большого числа измерений той же измеряемой величины, осуществляемых при повторяющихся условиях.
[IEC 60050-394:2007, 394-40-33, измененный - Определение было изменено и примечания 1 и 2 были удалены]
3.1.31 повторяемость (repeatability); повторяемость результатов измерений (repeatability of results of measurement): Близость соответствия между результатами удовлетворительных измерений одной и той же измеряемой величины, осуществляемых при одних и тех же условиях измерений, т.е.:
- по одной и той же методике измерений;
- одним и тем же наблюдателем;
- с помощью одних и тех же средств измерений, использованных при одних и тех же условиях;
- в одной и той же лаборатории;
- в пределах относительно короткого интервала времени.
[IEC 60050-311:2001, 311-06-06, измененный - Примечание было удалено]
3.1.32 воспроизводимость измерений (reproducibility of measurements): Близость соответствия между результатами измерений одного и того же значения величины, когда отдельные измерения выполнены при разных условиях измерений таких как:
- принцип измерения;
- метод измерения;
- наблюдатель;
- средства измерений;
- эталоны;
- лаборатория;
- при использовании средств измерений в условиях, отличающихся от обычных условий применения;
- по прошествии интервалов времени, относительно длинных по сравнению с длительностью одного измерения.
Примечание 1 - Термин "воспроизводимость" также относится к случаю, когда только определенные из вышеуказанных условий учитываются при условии, что эти положения изложены.
[IEC 60050-311:2001, 311-06-07, измененный - Примечание 1 было удалено, а примечание 2 перенумеровано как примечание 1]
3.1.34 стандартное отклонение одного измерения в серии измерений (standard deviation of а single measurement in a series of measurement): Параметр, характеризующий разброс результата, полученный в серии из n измерений одной и той же измеряемой величины
[Руководство ISO/IEC 98-3:2008, термин В.2.17, измененный - Термин, определение и уравнение были изменены, а примечания 1-4 удалены]
3.1.35 стандартное отклонение арифметического среднего серии измерений (standard deviation of the arithmetic mean of a series of measurements): Параметр, характеризующий разброс арифметического среднего серии независимых измерений одного и того же значения измеряемой величины, выражаемый формулой*
3.1.36 стандартная неопределенность (standard uncertainty): Неопределенность измерения, выраженная как стандартное отклонение.
[Руководство ISO/IEC 99:2006, термин 2.30, измененный - Допустимый термин стал предпочтительным (и единственным) термином]
3.1.37 систематическая погрешность (systematic error): Разность между арифметическим средним, которое было бы результатом бесконечного числа измерений одной и той же измеряемой величины, осуществляемых при воспроизводимых условиях и истинным значением измеряемой величины.
[IEC 60050-394:2007, 394-40-32, измененный - Определение было изменено, а примечание было удалено]
3.1.38 допустимое отклонение (tolerance): Максимальное отклонение значения, разрешенное спецификациями, правилами и т.д. для данной определенной влияющей величины.
3.1.39 истинное значение (true value): Фактическое значение величины, которую надо измерить.
Примечание 1 - Оно никогда не может быть известно абсолютно точно, но может быть приближенным (в рамках неопределенности) в соответствии с национальными стандартами.
[IEC 60050-311:2001, 311-01-04, измененный - Дополнение к термину было удалено, определение было изменено, примечания 1-4 были удалены, а примечание 1 было добавлено]
3.1.40 оценивание по типу A (type A evaluation): Оценка компонентов неопределенности измерений с помощью статистического анализа измеренных значений величины, полученных при определенных условиях измерений.
3.1.41 оценивание по типу В (type В evaluation): Оценка компонентов неопределенности измерений, определенных с помощью других средств, чем при оценивании неопределенности измерений по типу А.
[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.29, измененный - Допускаемый термин стал предпочтительным (и единственным) термином, а примеры и примечание были удалены]
3.2 Обозначения
X - выборка значений;
d - число осей зонда поля;
N - число повторяющихся показаний;
v - число степеней свободы, v=N-1;
М - число выборок из N повторяющихся показаний;
Р - вероятность покрытия;
p - значение вероятности, р=(1-Р)/2;
g(X) - функция плотности вероятности (ФПВ) величины X, g(Х)=dG(X)/dX;
Y - выходное значение математической модели измерений;
у - лучшая оценка измеряемой величины, с поправкой на все учтенные и значительные систематические влияния;
k - коэффициент охвата;
3.3 Сокращения
|
|
|
CLT | ЦПТ | Центральная предельная теорема |
ЕМ | ЭМ | Электромагнитный |
ЕМС | ЭМС | Электромагнитная совместимость |
ЕМЕ | ЭМСР | Электромагнитная среда |
EUT | ОИ | Объект испытаний |
FAR | БЭК | (Полностью) безэховая камера |
GUM | PBH | Руководство по выражению неопределенности измерений |
IEC | МЭК | Международная электротехническая комиссия |
IFU | ВНП | Внутренняя неопределенность поля |
IUM | ВНИВ | Внутренняя неопределенность измеряемой величины |
LPU | ЗPH | Закон распространения неопределенности |
MIU | ИНИ | Инструментальная неопределенность измерений |
MU | НИ | Неопределенность измерений |
OATS | ОИП | Открытая измерительная площадка |
ФПВ | Функция плотности вероятности | |
RSS | КСК | Корень из суммы квадратов |
SAC | ПБЭК | Полубезэховая камера |
SCU | CCTH | Неопределенность соответствия стандартам |
VSWR | КСВН | Коэффициент стоячей волны по напряжению |
4 Общие положения
4.1 Обзор
Настоящий стандарт представляет обзорный материал по принципам неопределенности измерений и руководство по вычислению и применению значений неопределенности измерений. Стандарт предназначен для оказания помощи при подготовке стандартов по ЭМС серии стандартов IEC 61000.
4.2 Классификация вкладов в неопределенность измерений
Оцениваемое значение электрической или электромагнитной (ЭМ) величины становится более понятным, когда вместе со значением указывают количественную характеристику неопределенности и степень доверия. Дальнейшее рассмотрение будет в настоящем стандарте сосредоточено на экспериментальных оценках неопределенности вместо оценок, полученных при числовых вычислениях (например, методом моделирования Монте-Карло) которые могут предлагать альтернативные или дополнительные методы оценивания неопределенности.
Неопределенность измерений может быть подразделена на два разных компонента (рисунки 1 и 2):
|
 |
Рисунок 1 - Классификация компонентов неопределенности, связанных с экспериментальной оценкой неопределенности в испытаниях и измерениях ЭМС
|
 |
Рисунок 2 - Классификация компонентов неопределенности, связанных с неопределенностью площадки (например, для реверберационных камер)
На рисунке 1 показана классификация вкладов в НИ, которые состоят из двух компонентов:
а) Инструментальная неопределенность измерений (ИНИ), которая показывает вклад средств измерений и испытательного оборудования (например, антенны, датчики, анализаторы, кабели, средства испытаний).
b) Внутренняя неопределенность измерений (ВНИ), которая представляет вклад объекта испытаний (ОИ) (например нестабильность, установка, настройка, недостаточная четкость настройки).
На рисунке 2 показана классификация вкладов неопределенностей площадки, например для реверберационных камер, которые состоят из двух компонентов:
с) внутренняя неопределенность поля (ВНП), которая представляет собой вклад, обусловленный сложностью (ВНП для особенностей излучения, где применимы).
d) недостатки испытательной площадки (ННП).
Примечание - Неопределенность площадки и неопределенность из-за неидеальности площадки одинаковы в случае полубезэховых камер или полностью безэховых камер.
Таким образом, неопределенность измерений имеет значение, только если фактически проходит процесс измерений (т.е. количественная интерпретация электромагнитных величин). В отличие от этого неопределенность площадки присутствует всегда каждый раз, как только происходит ЭМ возбуждение, потому что интересуемая электромагнитная величина физически существует и колеблется независимо от того, имеет ли место процесс измерений. Например, отражения от стены, вызванные идеальным калиброванным эталонным излучателем, помещенным на испытательной площадке, порождают произвольные пространственные колебания поля, включенные в неопределенность площадки. Эти отражения могут быть остаточными [как, например, в полностью безэховой комнате (БЭК)] или преднамеренными (как в реверберационных камерах) и присутствуют безотносительно того, имеется или нет какая-либо дополнительная контрольная антенна или зонд.
В процессе калибровки или верификации измерительной площадки проверяют, что уровень неидеальности площадки находится в приемлемых пределах, но он не влияет и не вносит вклад, обусловленный неопределенностью площадки. Неопределенность измерений может состоять из составляющей инструментальной неопределенности и составляющей, обусловленной неидельностью площадки (например, измерения нормализованного затухания площадки в БЭК).
Примечание 1 - В этой классификации термин "инструментальный" более узок, чем в других документах, например CISPR 16-4-1. В соответствии с CISPR 16-4-1 и CISPR 16-4-2 в полностью безэховых камерах неопределенность площадки обусловлена исключительно неидеальностью площадки и включена в инструментальную неопределенность измерений (ИНИ). Для других испытательных площадок (включая многолучевые электромагнитные среды, например, реверберационные камеры и более общие структуры с затуханием), даже идеальные площадки могут показывать свойственные неопределенности поля как дополнительные компоненты недостатка площадки. Наглядная модель внутренней неопределенности поля (ВНП) описана в 5.2.3.4.
Примечание 2 - В безэховой среде неопределенность измерений при завершенном испытании известна также как неопределенность соблюдения стандартов (НСС) в CISPR 16-4-1. В Руководстве ISO/IEC 99-2007 ВНИВ упомянута как определительная неопределенность (ОН).
4.3 Ограничения Руководства по выражению неопределенности измерений
Руководство по выражению неопределенности измерений (РВН) (см. Руководство ISO/IEC 98-3) предлагает теоретическое обоснование, на основе которого был разработан настоящий стандарт. Тем не менее, РВН имеет фундаментальные ограничения. Если эти ограничения превышены, то результаты больше не действительны. По существу теоретическая структура РВН (см. [1]) основана:
a) на законе распределения неопределенности (ЗРН);
b) центральной предельной теореме (ЦПТ).
Чтобы убедиться в том, что оценка неопределенности, осуществленная в соответствии с процедурой, описанной в Руководстве ISO/IEC 98-3, может быть верной, предположения, требуемые для корректности ЗНР и ЦТП, должны быть удовлетворены. Приложение 1 Руководства ISO/IEC 98-3 описывает количественную методику, нацеленную на корректность закона распределения неопределенностей в случаях, где применение Руководства ICO/IEC 98-3 не проводит к достоверным результатам.
ЦПТ применяется, когда:
b) входные величины независимы;
Если требования a)-d) выполняются, то Y приблизительно описывается нормальной плотностью распределения вероятности, имеющей ожидаемое значение у и стандартную неопределенность u(у), где
и
4.4 Принципы
При измерении эмиссии или испытаниях на помехоустойчивость необходима совокупность средств измерений. ИНИ - фундаментальная характеристика этой совокупности средств измерений.
На более фундаментальных уровнях процесс измерений включает в себя получения цифровых значений некоторых измеряемых величин. Истинные значения измеряемых величин обозначены здесь и далее как x.
Для выполнения измерений требуются некоторые цепи средств измерений (формирующих измерительную систему). Измерительная система будет возвращать числовое значение измеряемой величины, обозначенное как x’. Здесь это оценка истинного значения измеряемой величины x, потому что эти два параметра связаны согласно следующему уравнению
где функция истинного значения g(х’), является фундаментальной характеристикой измерительной системы. Функция g(х’) формально представляется как ФПВ измерительной системы. Функция g(х’) - фундаментально статистическая по своей природе, т.е. функция g(х’) определяет вероятность того, что заданная величина x’ будет возвращена измерительной системой для данного истинного значения x измеряемой величины.
Пример вида функции g(х), характерной для сложных измерительных систем, представлен ниже (см. рисунок 3). Существенно, что приведенная форма - гауссовская. Это значит, что измерительная система наиболее вероятно вернет оценку значения измеряемой величины x’, т.е. равную истинному значению измеряемой величины x. Однако значение, возвращаемое измерительной системой x’, может отличаться от истинного значения x, соответствующего детерминированным свойствам g(х).
|
 |
Рисунок 3 - Пример g(х’)
Функция g(х) сложной измерительной системы имеет фундаментальное значение для интерпретации оценки, предоставляемой измерительной системой, описываемое вспомогательным рисунком 4 и рассмотрением показанных пяти точек А, В, С, D и Е.
Отправной точкой является то обстоятельство, что, если измерительная система возвращает оценку x’ истинного значения измеряемой величины x, не существует никаких знаний относительно определенного положения оценки в пределах диапазона g(х).
|
 |
Рисунок 4 - Влияние g(х’) на интерпретацию x’
Принимают, что истинное значение измеряемой величины x подвержено измерению с использованием измерительной системы с известной функцией g(х) и получена оценка x’.
Возможно, что во время измерения соотношение между истинным значением измеряемой величины x и оценкой x’, возвращаемой измерительной системой, было таким, что:
- в случае, отображенном как точка С, оценка x’ имеет верно предоставляемое значение истинной величины и нет необходимости проводить коррекцию x’, чтобы найти x;
Это значит, что истинное значение измеряемой величины может существовать вокруг оценки, возвращаемой измерительной системой в соответствии с представленной ФПВ (см. рисунок 5).
|
 |
Рисунок 5 - Оценка, возвращаемая измерительной системой
5. Формирование бюджета неопределенности измерений
5.1 Основные шаги
Таблица 1 обобщает шаги вычисления НИ.
Таблица 1 - Основные шаги при вычислении НИ
|
|
|
|
Шаг | Действие | Квалификация испытательной лаборатории | Статистические инструменты |
1 | Записать точное определение измеряемой или создаваемой величины | Y |
|
2 | Собрать входные величины  для НИ (т.е. диаграмму причинно-следственных связей). Определить модель уравнения | Y |
|
3 | Получить лучшие оценки и ФПВ входных величин. Все предположения должны быть задокументированы | Y |
|
4 | Вычислить стандартную неопределенность каждой влияющей величины (используя оценки неопределенности либо типа А, либо типа В с применением простого деления с задаваемыми делителями для определенных ФПВ) |
| Y |
5 | Оценить коэффициенты чувствительности входных величин | Y |
|
6 | Получить вклады частных составляющих в стандартную неопределенность  |
| Y |
7 | Объединить частные вклады для получения "общей стандартной неопределенности"  , т.е. используя правило квадратного корня из суммы квадратов |
| Y |
8 | Получить расширенную неопределенность U для данного уровня доверия  , где k - коэффициент охвата для требуемого уровня доверия |
| Y |
Комментарии к шагам
Шаг 1
Например, при измерении эмиссии на открытой измерительной площадке измеряемой величиной является не просто напряженность поля в месте расположения приемной антенны, а максимальная напряженность электрического поля, дБ(мкВ/м), создаваемая объектом испытаний при горизонтальной и вертикальной поляризациях на заданном расстоянии от объекта на высоте в пределах 1-4 м над заземленной отражающей плоскостью при вращении объекта испытаний в азимутальной плоскости в пределах 360°. Подробное определение измеряемой величины также поможет определить входные величины. Таким же образом детализированное определение может относиться к величинам, которые будут воздействовать на объект испытаний при испытаниях на помехоустойчивость.
Шаг 2
Модель уравнения будет показывать, как вычисляется измеряемая величина, включая все возможные корректирующие факторы. Пример, взятый из CISPR 16-4-2 для измерения тока помех:
Все величины в этом примере выражают в логарифмических единицах.
Корректировка - это компенсация систематической погрешности. Корректировка может быть известна из протоколов калибровки или внутренних задокументированых оценок испытательной лаборатории. Считается, что корректировка с неизвестной амплитудой равновероятна в сторону положительных или отрицательных значений и принимается равной нулю. Предполагается, что все известные поправки уже были применены в соответствии с моделью. Это выражено уравнением модели. Каждая коррекция (даже нуля) действует так же, как влияющая величина, имеющая приписанную неопределенность.
Шаг 3
Список следует записывать в форме таблицы.
Шаг 4
Таблица 2 - Выражения, используемые для получения стандартной неопределенности
|
|
|
ФПВ | Выражение для стандартной неопределенности | График |
Прямоугольная |  | 
|
Треугольная |  |  |
U-образная |  |  |
Нормальная (из оценки стабильности k=1) |  |  |
Нормальная (из протокола калибровки k=2) |  |
|
Шаг 5
Шаг 6
Шаг 7
Объединенную стандартную неопределенность в случае, если все входящие величины некоррелированы, вычисляют с использованием выражения
Шаг 8
5.2 Функции плотности вероятности
5.2.1 Прямоугольная ФПВ
5.2.1.1 Краткий обзор
Прямоугольную ФПВ применяют для величин, имеющих следующие характеристики:
Прямоугольная ФПВ также известна как равномерная ФПВ.
5.2.1.2 Применение
Прямоугольную ФПВ применяют к величинам, значения которых, как известно, ограничены в пределах некоторого конечного интервала, но для которых нет никакой информации относительно вероятности величины, принимающей данное значение в пределах этого известного, конечного интервала.
Примером для использования прямоугольной ФПВ является установленный изготовителем или стандартом допуск для оценки вклада неопределенности. Этот допуск определяет конечный интервал, в котором значения параметра могут варьироваться, но не предоставляется никакой информации относительно вероятности величины, принимающей любое данное значение в пределах этого интервала.
5.2.1.3 Диаграмма
где а, b обозначают нижнюю и верхнюю границы интервала.
|
 |
Рис.6 - Прямоугольная ФПВ
Среднее значение g(у)
следовательно, стандартное отклонение
5.2.1.4 Примеры применения прямоугольной ФПВ
5.2.1.4.1 Цифровые дисплеи
Использование прямоугольной ФПВ возникает естественно, когда средство измерений оснащено цифровым считывающим индикатором. Такой дисплей, естественно, ограничен для считывания значения измеряемой величины конечным числом десятичных цифр, который средство измерения округляет. Предполагается, что индикатор отображает значение в децибелах.
Интервал, содержащий значения измеряемой величины, в этом случае равен ± половине значения наименьшей значащей цифры; следовательно, если индикатор сообщает значение погрешности одного десятичного разряда, то интервал равен ±0,05 дБ; если показатель сообщает значение погрешности двух десятичных разрядов, то этот интервал равен ±0,005 дБ.
Например, применение стандартной неопределенности к цифровым индикаторам с погрешностью в пределах до одного десятичного разряда, дБ, дает
тогда, как применение стандартной неопределенности к цифровым индикаторам с погрешностью до 2 десятичных разрядов, дБ, будет
где стандартную неопределенность значений в формуле (6) принимают в пределах двух десятичных разрядов, а стандартную неопределенность значений в формуле (7) принимают в пределах трех десятичных разрядов.
5.2.1.4.2 Индикаторы электрического поля
Предполагают, что электрическое поле измеряют датчиками электрического поля с индикатором электрического поля, использующим оптоволокно. Измеряемые величины колеблются между верхним и нижним значениями, и больше ничего неизвестно. Если допустить, что наивысшее и наинизшее значения будут 6,64 В/м и 6,38 В/м, соответственно, тогда стандартное отклонение вычисляют по формуле (5) и оно будет равно 0,075 В/м. Если предполагаемое значение равно 6,51 В/м, относительная неопределенность измерений, дБ, будет вычислена следующим образом
5.2.1.4.3 Диапазон теплового дрейфа генератора сигналов
Когда диапазон теплового дрейфа генератора сигналов, указанный изготовителем, равен ±0,01 дБ/°С, и измеряемое значение температуры окружающей среды равно (20±2)°С, то интервал между наибольшим и наименьшим значениями ожидается ±0,02 дБ. В этом случае стандартное отклонение (неопределенность) вычисляется из уравнения (5) и равно 0,0115 дБ.
5.2.1.4.4 Высота антенны
Если на мачте антенны градуировочная шкала нанесена с миллиметровыми делениями, то интервал для наибольшего и наименьшего значений при одном считывании будет составлять ±0,05 мм. Если значение неопределенности приводят к оценке электрического поля с погрешностью ±0,01 дБ в точке наблюдения, то стандартное отклонение (неопределенность) вычисляется по формуле (5) и оно будет равно 0,006 дБ.
5.2.2 Треугольная ФПВ
5.2.2.1 Краткий обзор
Треугольную ФПВ применяют для величин, имеющих следующие характеристики:
5.2.2.2 Применение
Треугольную ФПВ применяют для величин, значения которых, как известно, находятся в некотором ограниченном конечном интервале и для которых известно, что с высокой долей вероятности некоторое заданное значение с попадет в известный конечный интервал. Симметричная треугольная ФПВ обусловлена суммой двух величин, имеющих одинаковые прямоугольные ФПВ. Например, ФПВ появляется при суммировании результатов двух брошенных шестигранных игральных костей, когда у обоих костей ФПВ - прямоугольная.
Примером, где используется треугольная ФПВ, естественно, является ситуация, где должна быть получена разность или сумма двух измеряемых величин, показанных в цифровом виде. В этом случае каждая из измеренных величин имеет прямоугольную ФПВ.
5.2.2.3 Диаграмма
|
 |
Рисунок 7 - Треугольная ФПВ
Среднее значение g(х) равно
Отсюда стандартное отклонение
Стандартная неопределенность треугольной ФПВ - это стандартное отклонение.
Треугольную ФПВ часто используют вместо нормальной ФПВ Гаусса, потому что имеет простое выражение и ее легче применять математически.
5.2.2.4 Примеры применения треугольной ФПВ
Применение: сумма считываний цифровых показателей
Использование треугольной ФПВ возникает, естественно, при суммировании двух показаний, для которых используют два средства измерения, оснащенные цифровым индикатором. Такие дисплеи, конечно, ограничены количеством используемых десятичных разрядов при оценке значения измеряемой величины, поэтому полученный результат округляет значение оценки измеряемой величины.
Например, полная высота антенны должна быть получена из двух вертикально присоединенных антенных мачт, которые дают показания с цифрового дисплея. Если каждый дисплей дает показания с погрешностью одного десятичного разряда, т.е. ±0,05 мм, интервал неопределенности будет с погрешностью (неопределенностью) в ±0,1 мм для суммы двух считываний. В случае, когда мода с является серединой ФПВ, форма ФПВ является симметричной.
Стандартная неопределенность, относящаяся к полной высоте, мм, при использовании треугольной ФПВ будет составлять
где значение стандартной неопределенности имеет три десятичных разряда.
5.2.3 Гауссовская ФПВ
5.2.3.1 Краткий обзор
Гауссовскую (или нормальную) ФПВ применяют к непрерывным (в отличие от дискретных) изменениям величины X, поэтому она проще и удобнее при использовании для моделирования статистических свойств физических величин в области ЭМС.
Такая ФПВ является решением дифференциального уравнения
Выражение функции распределения Гаусса G(x) требует использования специальных функций (т.е. функций, которые не могут быть представлены в виде конечного суммирования, умножения и извлечения корня из других функций) и задается следующим образом
Коэффициенты охвата k для двухстороннего доверительного интервала 95%, 99% и 99,5% будут 1,960, 2,576 и 2,807. Для односторонних интервалов соответствующие значения равны 1,645, 1,960 и 2,576.
5.2.3.2 Диаграмма
|
 |
Рисунок 8 - Нормальная ФПВ для стандартизированного X
5.2.3.3 Применения
5.2.3.3.1 Связь с центральной предельной теоремой
Более того, нормальная ФПВ служит приближением дискретной биноминальной ФПВ для выборок большой размерности. (Соответствующую корректировку, вероятно, следует применять для выборки небольших размеров.)
Преимущество любой линейной системы состоит в том, что для любых входных произвольных величин, имеющих нормальное распределение, выходные величины имеют то же самое распределение (т.е. в этом случае тоже нормальное).
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.