摘要：随着现代电子技术的发展，电磁环境模拟器在军事、通信、航空航天等领域扮演着越来越重要的角色，用于模拟复杂的电磁环境，以测试和验证电子设备的抗干扰素力。然而，模拟器的准确性直接影响到测试结果的可靠性，因此对其校准过程的不确定度进行评定和改进显得尤为重要。本研究探讨

随着现代电子技术的发展，电磁环境模拟器在军事、通信、航空航天等领域扮演着越来越重要的角色，用于模拟复杂的电磁环境，以测试和验证电子设备的抗干扰素力。然而，模拟器的准确性直接影响到测试结果的可靠性，因此对其校准过程的不确定度进行评定和改进显得尤为重要。本研究探讨电磁环境模拟器校准过程中的关键参数识别、不确定度来源分析以及量化方法，并提出相应的改进措施。

本研究不仅为电磁环境模拟器的校准提供了理论依据和实践指导，而且对于提高模拟器的模拟精度和可靠性具有重要意义，通过对校准过程中不确定度的深入分析和有效控制，确保电磁环境模拟器在校准和使用过程中的准确性，从而为电子设备的性能测试提供坚实的基础。

一、校准流程与关键参数识别

电磁环境模拟器的校准通常需要一系列精密的设备和严格的校准方法。校准设备包括但不限于数字示波器、电流变换器、功率放大器、场强监视器等。这些设备必须具备高精度和稳定性，以确保校准结果的准确性。校准方法通常遵循国家或国际标准，如GB/T 17626.10-2017和IEC 61000-4-10:2016，这些标准详细描述了阻尼振荡磁场抗扰度试验的校准流程和方法。在校准过程中，首先要进行外观及工作正常性检查，确保模拟器的开关、旋钮、按键等能够正常工作，且没有影响电气性能的机械损伤。其次，通过仪器连接和设置，将阻尼振荡电流发生器与感应线圈相连，并穿过电流变换器的感应端，来测量短路电流峰值、衰减、振荡周期和振荡频率等关键参数。

关键参数的确定是校准过程中的另一个重要环节。这些参数直接影响到电磁环境模拟器的性能和模拟效果。关键参数包括短路电流峰值、短路电流衰减、短路电流振荡周期和振荡频率、重复周期和重复率、触发持续时间等。这些参数的测量需要精确的仪器和细致的操作，以确保数据的准确性，例如短路电流峰值的测量需要设置数字示波器输入阻抗为1 MΩ，并调节示波器使一个完整的脉冲波形显示于屏幕中央，然后分别在不同振荡频率下测量不同磁场设定值对应的短路电流峰值。此外，对于每个参数的测量，都需要考虑到可能的误差来源，如仪器误差、失配误差、跟踪误差等，并在不确定度评定中予以考虑。

二、校准不确定度来源分析

设备精度是校准不确定度的主要来源之一。它包括了电磁环境模拟器自身的技术指标和性能稳定性，例如模拟器的频率响应、功率输出和相位一致性等参数的准确性都会直接影响校准结果的不确定度。设备的老化、磨损和维护状态也会导致精度下降，从而引入额外的不确定性。为了减少这种不确定度，需要定期对设备进行校准和维护，确保其性能符合技术规范要求，此外设备的读数分辨力和测量重复性也是重要的不确定度来源。高精度的测量设备可以减少读数误差，提高校准结果的可靠性。

环境因素对电磁环境模拟器的校准不确定度有着显著影响。温度、湿度、气压和电磁干扰等环境条件的变化都可能影响模拟器的性能，例如在极端温度下，模拟器的电子元件可能会受到影响，导致性能下降。为了控制环境因素的影响，可以采用局部环境控制策略，如使用计量校准方舱或流动屏蔽室，以提供一个稳定和受控的校准环境，此外影响因素的降维策略，如使用对环境因素不敏感的技术和原理，也是减少环境影响的有效方法。

操作误差是指在进行校准过程中由于人为因素引起的不确定度。这包括操作人员的技术水平、操作习惯和对校准流程的遵守程度，例如操作人员在读取测量数据时的主观判断、设备设置的不准确或操作失误都可能导致校准结果的偏差。为了降低操作误差，需要对操作人员进行严格的培训，确保他们熟悉校准流程和操作规范，同时，通过制定详细的操作手册和校准指南，可以减少操作误差，提高校准的准确性和一致性。

三、不确定度量化方法

测量设备的不确定度是评估电磁环境模拟器校准不确定度的重要组成部分。这涉及对测量设备本身的精度、稳定性和响应特性的全面考量，例如天线的交叉极化响应、天线不平衡以及场地衰减等因素都会对测量结果产生影响。在实际应用中，需要对这些参数进行精确的测量和校准，以确保测量结果的准确性，此外设备的校准周期、维护状态和操作条件也会对测量结果产生影响，因此在评估不确定度时，这些因素也需要被纳入考虑。通过对测量设备的精确校准和定期维护，可以显著降低由设备引起的不确定度。

环境因素对电磁环境模拟器的校准不确定度有着直接的影响，例如电磁环境的复杂性、温度、湿度、气压等环境变量都可能影响电磁波的传播和接收。在进行校准时，需要对这些环境因素进行监测和控制，以减少它们对测量结果的影响，此外地形特征对电磁环境的重构及评估也起着重要作用，因此选择合适的地形数据库对于提高电磁环境模拟器的准确性至关重要。通过优化射线追踪法等技术，可以提高电磁环境模拟器的仿真速度和精度，从而降低由环境因素引起的不确定度。

操作误差是人为因素引起的不确定度，包括操作人员的技术水平、操作习惯以及对操作规程的遵守程度。为了降低操作误差，需要对操作人员进行严格的培训，确保他们熟悉设备的操作流程和注意事项，同时建立标准化的操作流程和检查清单，可以帮助操作人员减少失误，提高操作的一致性和可靠性，此外通过引入自动化和智能化的操作系统，可以减少人为操作的介入，从而降低操作误差对校准不确定度的影响。

四、评定与改进

高精度测量技术在电磁环境模拟器校准中的应用，是提升设备精度的重要手段。随着科技的发展，微纳特征结构的测量、多维高速高动态超精密测量方法以及量子精密测量技术等高精度测量技术不断涌现。这些技术能够提供更精确的测量结果，从而减少校准过程中的不确定度，例如通过使用微环境超精密调控基础理论，可以对微区形态性能进行多物理场多参数耦合机理的测量，实现更精确的不确定度评估与量值溯源，此外面向智能制造的新型可溯源光学定位原理方法和高性能全局测量网络动态测量方法，也为电磁环境模拟器的校准提供了新的技术支撑。

设备校准周期的优化是提高校准效率和降低成本的重要措施。根据CNAS的指南，实验室应对新的测量设备进行频繁校准，以识别其性能的变化趋势，并据此调整校准周期。这种调整方法被称为“阶梯”法，即根据每次校准的结果，如果发现与参考值的偏差在规定的最大允许误差范围内，则可以延长或保持当前的校准周期；如果超出该范围，则需要缩短校准周期。这种方法可以快速调整校准周期，并在管理上容易实现，此外通过保存和利用校准记录，可以预测测量设备未来可能出现的问题，并确定是否需要对其进行技术调整或预防性维护，这种基于风险考虑的校准周期调整方法，能够确保设备在校准周期内保持最佳性能，同时也避免了不必要的频繁校准，从而提高了校准的经济效益。

环境因素控制是电磁环境模拟器校准不确定度评定的基础。环境因素包括温度、湿度、电磁干扰等，它们都可能对模拟器的校准结果产生影响，为了控制这些因素，需要在恒温恒湿的环境下进行校准，以减少温度和湿度变化对设备性能的影响，此外电磁屏蔽也是必要的，以避免外部电磁干扰对校准结果的干扰，例如TEM小室（传输－反射－匹配单元）可以用来生成标准的电场和磁场，其场均匀性是评估校准结果的关键因素之一。

操作误差减少则是提高电磁环境模拟器校准不确定度评定准确性的另一个关键因素。操作误差可能来源于校准过程中的不当操作，如设备设置错误、测量方法不当等。为了减少操作误差，需要对操作人员进行严格的培训，确保他们熟悉校准流程和设备操作，同时采用自动化和标准化的操作流程可以减少人为因素对校准结果的影响，例外通过使用精确的功率计和定向耦合器，可以准确测量馈入到TEM小室的净功率，从而减少功率测量误差对校准结果的影响，此外对耦合器的耦合系数和端口失配等因素进行精确控制和校准，也是减少操作误差的重要措施。

综上所述，电磁环境模拟器的校准不确定度评定与改进是一个复杂而细致的过程，涉及多个层面的考量。通过对校准流程的严格把控、不确定度来源的深入分析以及高精度测量技术的应用，显著提高模拟器的校准精度和可靠性。

此外，随着新材料和新技术的不断发展，电磁环境模拟器的设计和制造也将不断进步，为校准不确定度的评定与改进提供新的思路和方法，期待这些研究能够为电磁环境模拟器的校准工作带来新的突破，为电子设备的性能测试和可靠性评估提供更加坚实的支持。[文/林聪 华爵医疗检测计量（深圳）有限公司]

来源：中国质量万里行