摘要：文中根据静电放电模拟器的特点和GB,q'17626．2一1998《静电放电抗扰度试验》对静电放电模拟器的技术要求，提出了对于静电放电模拟器校准方法的不确定度分析。
关键词：静电放电模拟器；测照不确定度
1 引言
静电放电发生器(ESD Generator)或叫静电放电模拟器(ESD Simulator)，俗称静电放电枪(ESD Gun)，是电磁兼容测量与试验中静电放电抗扰度试验中的重要设备，目的是为了检验电子设备受至lJ#b来静电放电时能否正常工作，是国际电工委员会标准IEC61000-4—2，已同名转化为我国标准的GB／T17626．2—1998((静电放电抗扰度试验》的唯一试验设备。
虽然国家出台了相应的试验标准，但是对于静电放电模拟器的校准方面却没有相应的校准和检定规程出台。本实验室根据静点放电模拟器的技术指标和试验作用作出了自己的校准方法，并通过对测鼍不确定度的分析来确定本校准方法是否可行，以下就是此校准方法的不确定度的分析报告。
2 概述
2．1测量依据：GBFFl7626．2—1998(静电放电抗扰度试验》。
2．2环境条件：环境温度(20±5)℃，相对湿度(65±15)％。
2．3测量标准：149—30A直流高压电压表，数字示波器MS06014A。
2．4被测对象：静电放电模拟器。
2．5测量方法：采用直接测量法，用该标准直流高压表来测量静电放电模拟器的输出电压，将静电放电模拟器对准法拉第箱外的适配器中心放电，放置在静电屏法拉第箱内的示波器设置成单次捕获，每放电一次便记录一个波形，以此来进行脉冲波形的校准。
3 数学模型
△=Vi—VN
式中：△——电压的偏移量；
Vi——静电模拟器的指示值；
VN——149-30A的电压测量值。
4 方差与传播系统
因为VN 与Vi互不相关，所以
Ue2 =(
)2u2（Vi）+(
)2u2（VN）
=C12u2（Vi）+ C22u2（VN） （2）
传播系数：
C1=
=1 （3）
C2=
=-1 （4）
分量标准不确定度：
u1=C1u（Vi）= u（Vi） （5）
u2=C2u（VN）= u（VN） （6）
5 计算各分量标准不确定度
静电高压测量的不确定度主要有两个方面：一个是高压表本身的测量不确定度；另一个是高压示值测量的重复性的不确定度。
5.1 高压表149-30A高压测量引入的不确定度为Uv
1）在高压表的测量范围内，高压表的不确定度由其误差范围引起的标准不确定度U1，采用B类方法进行评定，149-30A的测量误差为±（0.5%+2digits）：
则
μ1=0.5%*6000/
=18V 自由度V1→∞
2）高压表示值测量的重复性的不确定度为μ2
静电枪的电压设置为6kV，，然后对静电高压表放电，读取高压值，如此重复10次，得到一组数据表1。
表1 高压放电测试数据
|
序号 |
测量值X1 |
X1- |
( X1- )2 |
|
1 |
6.03 |
0.006 |
0.36Χ10-4 |
|
2 |
6.03 |
0.006 |
0.36Χ10-4 |
|
3 |
6.02 |
-0.004 |
0.16Χ10-4 |
|
4 |
6.02 |
-0.004 |
0.16Χ10-4 |
|
5 |
6.03 |
0.006 |
0.36Χ10-4 |
|
6 |
6.03 |
0.006 |
0.36Χ10-4 |
|
7 |
6.02 |
-0.004 |
0.16Χ10-4 |
|
8 |
6.02 |
-0.004 |
0.16Χ10-4 |
|
9 |
6.02 |
-0.004 |
0.16Χ10-4 |
|
10 |
6.02 |
-0.004 |
0.16Χ10-4 |
|
∑X |
60.24 |
|
2.92Χ10-4 |
|
|
6.024 |
|
|
平均值的标准差：
S=
= 1.8V
取u2=1.8V
自由度u2=n-1=9
则合成不确定度Uv用下式计算
Uv=
=
=18.1V
取K=2
则相对扩展不确定度Un=2Χ18.1/6000=0.60%
5．2静电放电电流测量的不确定度
影响不确定度的因素：一是放电枪与电流靶接触的不确定度；二是示波器端口电压测量不确定度；三是同轴适配器引入的不确定度；四是衰减器及电缆引入的不确定度；五是取样点取不到峰值引入的不确定度。、
1)放电枪与电流靶接触的不确定度斗，
每次实验时放电枪与电流靶接触的程度不同会带来不同的测最结果，但只要保证每次都接触良好，可将这部分不确定度控制在2％，即¨产2％。
2)示波器端u电压测量不确定度斗：
端几电压的测量不确定度由仪器本身决定，仪器的直流电压测量基本误差为1．5％／Jn上直流偏置、高频频响的偏差等因素引入的不确定度，合成不确定度不超过2％，即斗：：2％。
3）同轴适配器引入的不确定度μ3
同轴适配器引入的不确定度主要由其内部阻抗的不确定度及分布电容电感引起，同轴适配器的阻抗有两个，48Ω和2.048Ω，选材及制作中严格要求这部分不确定度不超过3%，分布电容和电感的不确定度不超过2%，合成后的不确定度为3.6%，其为均匀分布，k= 不确定度估算为：μ3=3.6%/ =2.08%
4）衰减器及电缆引入的不确定度μ4
由衰减器频率特性、电缆自身的电阻及连接的好坏等因素引入的不确定度，估计在3%以内。因此，μ4=3%
5）取样点取不到峰值引入的不确定度
根据国标标准规定脉冲前沿是700ps～1ns，则上升过程用时最短：0.7/[1-0.1-（1-0.9）]=0.875ns，由于示波器的实时取样速率为4GSa/s，在这段时间内可采到的点数为0.875Χ4=3.5个。则示波器的取样速率有可能会对测量最高峰的电压产生影响，由这部分因素所引入的不确定度估计为μ5=5%。
放电电流测量的合成标准不确定度为
U1=
=
=6.4%
取k=2，则相对扩展不确定度为
U1=k6.4%=12.8%
6 计量标准的测量不确定度验证
选一台静电放电模拟器用此装置进行榆定，再利用华南计量校准中心的校准数据进行比较，数值如表2。
表2 校准数据（接触放电）
|
设定值 （kv） |
本所实测值Y（kv） |
华南所实测值Y0（kv） |
比较误差（%） |
|
2 |
2.02 |
2.02 |
0 |
|
4 |
4.00 |
4.00 |
0 |
|
6 |
6.09 |
6.11 |
-0.3 |
|
8 |
7.95 |
7.99 |
-0.5 |
开路电压校准中比较误差最大值为0．5％，而本装置的电压测量相对扩展不确定度为U=0．60％，由于比较误差最大值小于本装置的电压测量不确定度，所以本装置测量不确定度得以验证。
7 结论
本标准的总不确定度为0．60％、12．8％。
1)本检定测量标准器经分析合成测量不确定度：
静态指标放电电压测量不确定度：ue=l 8．IV
动态指标放电电流测量相对不确定度：uc=6．4％
静态指标放电电J＆测萤相埘扩展不确定度：uc=6．o％
动态指标放电电流测量相对扩展不确定度：uc=12．8％
2)用比对法验证测量标准的不确定度，符合要求；用本测量标准，依据GB／T17626．2—1998对静电放电模拟器的校准要求，可以开展静电模拟器的检定，校准工作。
