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基于田口方法的数字信号源校准及其测量不确定度研究

朱立锋  
【摘要】:在质量管理工作中,测量数据是管理人员进行管理决策、生产现场人员对产品进行生产控制的基础。因此测量数据的质量对于管理实践而言具有至关重要的意义。然而,目前在质量管理理论研究及实践中,测量及测量系统分析的有关问题还没有受到足够的重视,需要进一步加以研究。 本文以田口方法为基础,探讨将传统MSA(Measurement System Analysis测量系统分析)与田口测量质量工程学相结合,研究新的测量系统分析的理论和方法。主要工作围绕两个中心展开:一个中心是完善测量系统分析的方法体系。这主要建立在传统MSA与田口测量质量工程学优缺点比较研究的基础上,对两种方法进行取长补短,综合运用。另一个中心则是进行大量的应用研究。质量管理来自于实践,也要还原到实践。对测量系统分析的理论探讨也要通过实践的检验方能对实践起到作用。为此,本文以数字信号通信中广泛应用的数字信号源为研究对象,开展实际的检校工作。 检校应用研究分为三个部分:数字信号源的校准研究、测量误差分析及最佳测量周期的确定。目前在计量领域,计量器具的捡定、校准是依据国家或行业颁布的检定规程或校准规范,对计量器具各参量的典型值进行测量,给出测量结果及测量不确定度或误差。本文在校准应用研究中采用田口方法,根据数字信号源的频率、调幅及调频试验典型值推导出全量程校准公式。由校准公式可以推导测量仪器全量程任一测量值的校准数据,这极大地方便了非典型值的校准。在原有的田口线性校准公式基础上,根据仪器的实际误差分布,我们的研究发现在测量平均误差呈现非线性时采用分段或非线性校准公式,可以提高校准精度。本文提出的分段校准及非线性校准方法,丰富了原有的校准理论,具有一定的现实意义。在数字信号源测量误差分析应用研究中,本文应用田口质量工程学原理,采用正交表安排误差因素以及使用正交试验的数据处理方法分析测量误差,解决了多参量有交互效应场合误差分析及测量不确定度的求解。 本文还进行了测量设备的最佳校准周期确定应用研究。测量设备的校准分周期校准和日常校准两种。在我国,原来参照早先国外的做法并结合经验,规定了绝大多数计量器具的检定周期为一年,这个规定周期本身并无严格的理论依据。现有校准方法另一方面的缺陷是对测量确定校准周期的经济性认识不足。数字信号源的最佳测量周明的确定应根据仪器本身使用的频率、校准的费用、维护费用以及因本身质量带来的可能损失等因素制定。由于数字信号源具有多个测量质量特性,为了综合确定测量周期,需要发展多元质量特性的衡量方法。采用MTS(Mahalanobis Taguchi System马田


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