0 引言

飞机供电系统的品质是评估飞机性能的重要指标之一。飞机供电特性参数主要描述机载用电设备电源输入端供电参数的品质，其中针对稳态参数、调制参数、畸变参数、瞬态参数和非正常工作极限参数的评价，是飞机供电质量评价工作的核心，其指标的优劣直接关系到飞机供电系统和机载用电设备是否符合设计要求，因而也是飞机供电特性测试系统测试的重点和关键参数。

飞机供电特性测试系统用于对供电系统的电压和电流参数进行实时准确的记录与分析，进而对供电品质进行评价。为保证飞机供电特性测试系统测试数据的准确可靠，相应的校准工作必不可少。飞机供电特性测试系统校准装置的核心是可程控的多功能高准确度校准信号源，可实现计算机程序控制，产生并仿真高压直流供电系统各种供电情况下的电气信号，其中包括直流电压的畸变频谱信号。

全文详细介绍了飞机供电特性测试系统校准装置直流电压畸变信号的产生方法，并对校准结果的不确定度进行了评价。

1 畸变频谱参数校准方法

直流电压畸变信号由直流电压(飞机直流供电系统电压为28 V或270 V)叠加宽带交流小信号构成，其产生原理为计算机的虚拟仪器平台控制任意波形发生器产生宽带交流小信号，输入宽带功率放大器进行调理以达到标准要求之后，将信号偏置到所需直流电压(28 V或270 V)进行输出。采用宽带分压器加数据采集器对输出信号进行采集，对采集得到的数据进行加窗和傅里叶变换等处理得到输出信号的标准值，原理如图1所示。

本文基于非线性有限元冲击模型、整车动力学模型，分析了各工况下驱动机构与驱动轴间垂向动态相对位移的变化情况，完成了永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴的动态匹配与间隙设计。驱动机构中轮对与内空心轴、内空心轴与电机垂向上空隙设计值Gd定为50 mm，垂向下空隙设计值Gu定为30 mm，以此确保转向架运行过程中驱动机构与驱动轴不发生干涉，保证转向架的运行安全。本文研究结论可为永磁架悬直驱机构的工程化运用提供参考。

  

图1 直流电压畸变信号的产生原理

高压直流供电特性测试系统校准装置的硬件组成主要分为主控计算机、任意波发生器模块、高速高精度A/D模块、宽带功率放大模块及分压器。

校准信号源各频率点畸变频谱幅值如图2所示，符合GJB181B-2012，MIL-STD-704系列的相关规定。

  

图2 直流电压畸变频谱特征频点的幅度

窗函数的频谱分为主瓣和旁瓣，主瓣对应我们需要的信号，旁瓣对应泄露到无用频带中的信号的能量，旁瓣相对于主瓣的衰减越快越好，说明泄露的能量少，泄露的能量即加窗过程中产生的误差，数据被加窗截断时引入的不确定度便由这个误差来评价。

整个校准信号的输出和采集以及数据处理过程均由校准程序自动完成。校准程序的开发由图形化语言LabVIEW完成，校准程序流程如图3所示。

数据处理过程包括加窗截断和傅里叶变换，对多个单频信号的叠加信号在时域进行加窗截断时，在频域相当于将窗函数的频谱搬移至各个单频信号的频点处并叠加。

  

图3 校准程序流程图

2 测量不确定度来源分析

直流电压畸变频谱输出信号经过数据采集系统采集，再进行加窗和傅里叶变换等处理得到标准值。因此，不确定度来源主要为分压器的分压比误差、数据采集系统的量化误差以及算法对数据进行处理时产生的误差。

3 测量不确定度评定方法

依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》对飞机直流供电特性测试系统校准装置直流电压畸变频谱进行不确定度评定。

具体计算过程为：

Yk=Kk·Xk

(1)

式中：Yk为频点fk处的幅度显示值；Kk为频点fk处的分压器分压比；Xk为由数据采集模块采集后经FFT算法分析得到频点fk处的幅度值。

变量由自变量之积所表示时，用相对不确定度进行计算较为方便，由于Kk和Xk相互独立，则三者的关系为

 

(2)

1)Kk的相对不确定度

分压器频点fk处的分压比相对误差δk可以通过校准获得，并按均匀分布计算相对不确定度为

2)Xk的相对不确定度

将选定的 l1、l2、θ1、θ2代入公式 3 和公式 4 中计算所得每个时间点的臀部坐标并记录得到表2.

安徽某独立学院针对2017届1 274名毕业生就业单位地域进行了问卷调查，结果显示选择在安徽省就业的人数为713人，占毕业生人数的59.52 %；在省外就业人数为485人，占毕业生人数的40.48 %。其中，在省外就业排名前三位的分别是江苏省、浙江省和上海市，共占34.55 %。可以看出，毕业生就业期望主要在家乡或周边城市工作，未能在需要人才的地域实现分布，不利于人才均衡配置，限制了人才发展空间。需要增强其他地域针对需求人才的吸引力度，促进人才结构协调发展。

验证实例选择270 V高压直流供电特性测试系统直流电压畸变频谱校准系统,其宽带分压器分压比为40∶1。

 

(3)

 

(4)

3.1 数据采集系统的量化误差引入的不确定度u1k

数据采集卡的量化误差可以通过测量其动态有效位数来评估，动态有效位数确定后，再结合数据采集卡的采集范围可得到数据采集卡的量化误差。假设数据采集卡的上下采集范围分别为-U和U，某一采集频率下的动态有效位数为m，则相当于采集卡在对采集到的数据进行量化时，将2U范围内的电压等分为N=2m份，因此，可将其等效为一个数表在量程2U范围内的分辨力为2U/N=U/2m-1，由此可得，量化误差引入的不确定度按均匀分布计算为

3.2 数据被加窗截断时引入的不确定度u2k

约81%的学生表示文化教育的导入激发了学习兴趣，对语言学习不再畏难退缩；访谈时受访学生均表示在课后自主自觉学习英语的时间比之前有所增加。

一般情况下，使用寿命较长的温室，顶部覆盖材料是5 mm的钢化玻璃，四周采用的是（5+6+5）mm的中空玻璃，隔墙使用5 mm的钢化玻璃。钢化玻璃的透光率要在85%以上，才能符合温室玻璃质量要求。温室的玻璃都是用专门的铝合金材料固定在一起，铝合金和玻璃之间的密封胶条则是采用的专业抗老化、密封性极好的橡胶条。

在课堂上要教学生职场需要的实用英语，我专门针对外贸商务信函进行教学，比如：建立商务关系，请求担任独家代理，与过去有贸易关系的公司联系，确认会面时间，确认订单，向老客户推荐新产品，通知客户价格发生变化，说明价格变更的原因，回复感谢信，应对客户投诉等业务交流中需要的英语应用文。

直流电压畸变频谱信号由直流信号叠加宽带交流小信号构成，由于无法预知两种信号叠加过程中产生的误差，因此，为了保证输出信号的精度，利用分压器和高速高精度A/D模块对功放输出端信号进行数据采集，采集到的数据经计算机的加窗截断和傅里叶变换等分析计算，得到实际输出信号的各频点的幅值，并以此作为标准值。

图4所示为算法使用的布莱克曼窗函数的频谱，观察可知，窗函数的旁瓣随着频率的升高而衰减，计算误差时，只需考虑对结果影响显著的那些旁瓣，根据分贝值与幅度比值之间的换算关系可知，当分贝值相差20 dB时，幅度比值相差了10倍，这时的影响相差了一个数量级，便可以忽略，因此，计算时考虑的最小旁瓣为与第一旁瓣相差20 dB的旁瓣，如图4所示，幅度为-57.8 dB的旁瓣与第一旁瓣的幅度-35.8 dB相差22 dB，计算布莱克曼窗函数的频谱泄露误差时，只考虑这一旁瓣与第一旁瓣之间的能量。

  

图4 布莱克曼窗函数频谱

根据前文所述的直流电压畸变频谱生成原理可知，校准信号源输出的某频点fk的幅度显示值设为Yk，则

1)首先计算第一旁瓣的幅度，假设第一旁瓣相对于主瓣幅值的衰减值为B；主瓣的幅度为VX，第一旁瓣的幅度为VY1，则B与二者的关系为

 

(5)

B值根据窗函数的类型能够查询到，Vx作为被测设备的设置值是已知的，根据上式能够计算得到VY1，该值即第一旁瓣的幅度。

根据表2所测得主瓣值，按照前文所述步骤计算得频谱泄露误差如表4所示。

3)计算各幅值的方均根值即为窗函数泄露产生的误差，按均匀分布计算频谱泄露造成的不确定度贡献，则

4 实例验证

Xk的不确定度由数据采集系统的量化误差引入的不确定度u1k和数据被加窗截断时引入的不确定度u2k组成。二者相互独立得

4.1 宽带分压器分压比误差引入的不确定度

分压器频点fk处的分压比相对误差δk可以通过校准获得，并按均匀分布计算相对不确定度为结果如表1所示。

 

表1 分压比误差引入的相对不确定度

  

频率fk/Hzδk/%uKkKk100.030.0002250.010.0001500.010.0001600.010.00012500.010.000110000.010.000117000.030.000220000.030.000250000.030.000265000.030.0002100000.030.0002200000.030.0002500000.030.00021000000.090.0005

4.2 数据采集系统的量化误差引入的不确定度

由前文可知宽带衰减器会将仿真电源的输出电压衰减至-10～+10 V,以便数据采集系统进行采集，因此U=10 V。所采用的16位数据采集器经校准得到其在2 MHz采样频率时的动态有效位数为10位，即m=10，由此计算得到u1k=0.006 V。

4.3 数据被加窗截断时引入的不确定度

数据采集系统对叠加了畸变频谱信号的高压(270 V)直流信号进行采集，采样频率为1 MHz，采样时间设为1 s。对采集数据加布莱克曼窗并作FFT运算得到各频率点的信号幅值如表2所示。

 

表2 畸变频谱信号各频率正弦波信号幅值校准结果

  

频率fk/Hz畸变幅值校准结果/Vrms频率fk/Hz畸变幅值校准结果/Vrms100.31120003.160250.49850003.158500.56165002.428600.774100001.5742501.581200000.78410003.161500000.31517003.1611000000.186

由图4可知，包含第一旁瓣在内共有8个旁瓣需要参与计算，这8个旁瓣相对于主瓣的衰减值如表3所示。

 

表3 各旁瓣相对于主瓣的衰减值

  

旁瓣相对于主瓣的衰减/dB158.13260.93364.40468.38571.40675.31777.29880.09

2)重复第一步的过程，计算其他旁瓣的幅度VY2，…，VYk，k={1，…，K}，其中第K个旁瓣相对于第一旁瓣衰减20 dB。

创新运管机制。针对工程规模较小、数量多、分布范围广的特点，出台《山西省农村饮水安全运行管理改革实施方案》，督促市县进一步明确管护责任，落实维养资金，健全运管机制，从制度上保障农村饮水安全工程良性运行。

 

表4 畸变频谱信号各频率点的频谱泄露误差

  

频率fk/Hz误差/Vrms频率fk/Hz误差/Vrms100.000520000.0055250.000950000.0055500.001265000.0042600.0013100000.00272500.0027200000.001410000.0055500000.000517000.00551000000.0003

按照均匀分布计算不确定度如表5所示。

在介绍红色文化的名人时，在英译版本中省略了名人们的“字”。“字”，也称“表字”，是一个人的名字的注解、补充和延伸。在省博物馆里面有很多类似的表达，比如“胡汉民（1879-1936），字展堂”，“梁延相（1796-1861），字章冉”，“张荫桓（1837-1900），字樵野”等。但是，考虑到中外文化差异，“字”是中国人特有的，而外国人没有，所以不必译出。

 

表5 畸变频谱信号各频率点的频谱泄露误差引入的不确定度

  

频率fk/Hzu2k/Vrms频率fk /Hzu2k/Vrms100.000320000.0032250.000550000.0031500.000765000.0024600.0008100000.00162500.0016200000.000810000.0032500000.000317000.00321000000.0002

4.4 Xk的相对不确定度

根据式可得不同频点Xk的相对不确定度如表6所示。

 

表6 Xk的相对不确定度

  

频率fk /HzuXkXk频率fk /HzuXkXk100.01920000.002250.01250000.002500.01165000.003600.008100000.0042500.004200000.00810000.002500000.01917000.0021000000.032

4.5 显示值Yk的相对不确定度

根据式可得显示值Yk的相对不确定度如表7所示。

 

表7 Yk的相对不确定度

  

频率fk /HzuYkYk频率fk /HzuYkYk100.01920000.002250.01250000.002500.01165000.003600.008100000.0042500.004200000.00810000.002500000.01917000.0021000000.032

换算成以方均根值1.0 V为基础的分贝数的不确定度如表8所示。

1.过渡：爸爸妈妈之间的爱都表现在生活中一些极其平凡简单的小事上。下面我们来重点读一读吃饺子这件事。看看在家里他们是怎样互相关爱的？

 

表8 畸变频谱的扩展不确定度

  

频率fk/HzU/dB(k=2)频率fk/HzU/dB(k=2)100.3420000.04250.2050000.04500.1865000.04600.14100000.082500.08200000.1410000.04500000.3217000.041000000.56

5 结束语

根据GJB 5189-2003《飞机供电特性参数测试方法》的规定，直流电压畸变频谱测试设备的最大允许误差(以方均根值1 V为基准的分贝数)需满足：①频率小于或等于50 kHz时，±2 dB范围内；②频率大于50 kHz时，±5 dB范围内。由此校准装置的测量结果不确定度至少应满足：①频率小于或等于50 kHz时，0.5 dB(k=2)；②频率大于50 kHz时，1 dB(k=2)。由表8得到的不确定度可知，校准装置的直流电压畸变频谱参数满足溯源要求。

参考文献

[1] 国家质量技术监督局.JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示[S].北京：中国计量出版社，1999.

[2] 国家质量技术监督局.JJF 1048-1995数据采集系统校准规范[S].北京：中国计量出版社，1995.

[3] 胡广书.数字信号处理:理论、算法与实现[M].2版.北京：清华大学出版社，2003.

[4] 张乃国.电子测量技术[M].北京：人民邮电出版社，1985.

[5] 梁志国.数据采集系统若干问题的研究[D].北京：航空航天大学，2009.

[6] 陆祖良.采样测量数据的插值极其误差分析[J].计量学报，1986，7(4)：314-322.