雷達(dá)散射截面法材料反射率測試系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1966—20221雷達(dá)散射截面法材料反射率測試系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于頻率范圍為6GHz~110GHz的雷達(dá)散射截面法材料反射率測試系統(tǒng)(以下簡稱RCS法測試系統(tǒng))的校準(zhǔn)。其他頻率范圍測試系統(tǒng)可參照執(zhí)行。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GJB2038A—2011雷達(dá)吸波材料反射率測試方法GJB4238—2001軍用目標(biāo)特性和環(huán)境特性術(shù)語凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計(jì)量單位3.1術(shù)語本規(guī)范采用了GJB2038A—2011和GJB4238—2001的相關(guān)術(shù)語。3.1.1材料雷達(dá)反射率radarreflectivityofmaterial在給定波長和極化的條件下,電磁波從同一方向,分別以同一功率密度入射到材料表面和相同尺寸良導(dǎo)體平面上,兩者鏡面方向反射功率的比值。3.1.2背景等效反射率equivalentreflectivityofbackground在相同發(fā)射功率、波長和極化條件下,被測材料所處環(huán)境的反射功率與定標(biāo)金屬板反射功率的比值。3.2計(jì)量單位材料雷達(dá)反射率單位為dB。根據(jù)材料雷達(dá)反射率的定義,分別測量材料的雷達(dá)反射功率Pa和相同尺寸良導(dǎo)體金屬平板的雷達(dá)反射功率Pm,材料的雷達(dá)反射率可通過公式(1)計(jì)算。Γ=10lg(Pa/Pm)(1)式中:Γ—材料雷達(dá)反射率,dB;Pa—材料的雷達(dá)反射功率,mW;Pm—相同尺寸良導(dǎo)體金屬平板的雷達(dá)反射功率,mW。4概述RCS法測試系統(tǒng)通過分別測量相同尺寸的良導(dǎo)體金屬平板的雷達(dá)反射功率和平板材料的雷達(dá)反射功率,按照公式(1)計(jì)算得到材料的雷達(dá)反射率。2RCS法測試系統(tǒng)主要由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、緊縮場(或喇叭收發(fā)天線)、信號(hào)收發(fā)設(shè)備、支架及轉(zhuǎn)臺(tái)、激光定位對準(zhǔn)裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制器、微波暗室、計(jì)算機(jī)及測試軟件等組成，如圖1所示。2239455計(jì)量特性計(jì)量特性指標(biāo)見表1。1背景等效反射率23注：以上指標(biāo)不用于合格性判定，僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度：環(huán)境溫度為(23±5)℃,校準(zhǔn)過程中溫度變化不超過2℃;c)供電電源：電壓(220±22)V,頻率(50±1)Hz。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備a)空白反射板，擴(kuò)展不確定度不大于0.1dB(k=2);b)標(biāo)準(zhǔn)反射板，擴(kuò)展不確定度不大于0.1dB(k=2)?？瞻追瓷浒迮c標(biāo)準(zhǔn)反射板技術(shù)要求見附錄A。JJF1966—202237校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目a)背景等效反射率;b)材料雷達(dá)反射率示值誤差;c)測量重復(fù)性。7.2校準(zhǔn)方法7.2.1背景等效反射率a)打開測試系統(tǒng),預(yù)熱至少30min;b)根據(jù)測試系統(tǒng)要求,設(shè)置儀器參數(shù);c)掃描系統(tǒng)背景反射功率;d)將空白反射板放置在支架上,測量其反射功率;e)將空白反射板取下,再次測量反射功率;f)通過計(jì)算機(jī)軟件處理,得出系統(tǒng)背景等效反射率曲線,其最大值應(yīng)符合表1的要求。7.2.2材料雷達(dá)反射率示值誤差a)掃描系統(tǒng)背景反射功率;b)將空白反射板放置在支架上,測量其反射功率;c)將標(biāo)準(zhǔn)反射板放置在支架上,測量其反射功率;d)通過計(jì)算機(jī)軟件處理,得到標(biāo)準(zhǔn)反射板的反射率曲線;e)重復(fù)測量6次,取6次測量結(jié)果的算術(shù)平均值作為標(biāo)準(zhǔn)反射板反射率實(shí)測值。按照公式(2)計(jì)算材料雷達(dá)反射率示值誤差,其結(jié)果應(yīng)滿足表1的要求。式中:Δ?！街?Δ?！牧侠走_(dá)反射率示值誤差,dB;?！?次反射率測量結(jié)果算術(shù)平均值,dB;Γs—材料雷達(dá)反射率標(biāo)準(zhǔn)值,dB。7.2.3測量重復(fù)性以7.2.2中-10.00dB金屬板的6次測量結(jié)果,按照公式(3)計(jì)算系統(tǒng)的測量重復(fù)性,其結(jié)果應(yīng)滿足表1的要求。s=(3)式中:s—測量重復(fù)性,dB;n—測量次數(shù);?！?次反射率測量結(jié)果算術(shù)平均值,dB;Γi—第i次測量值,dB。JJF1966—202248校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果以校準(zhǔn)證書的形式給出。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包括下列信息:a)標(biāo)題:校準(zhǔn)證書;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)送校單位的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期;h)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);i)本次校準(zhǔn)所測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;k)校準(zhǔn)結(jié)果及測量不確定度的說明;l)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí),以及簽發(fā)日期;m)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;n)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔由于測試系統(tǒng)的復(fù)校時(shí)間間隔是由系統(tǒng)的使用情況、使用者、系統(tǒng)本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此復(fù)校時(shí)間間隔可根據(jù)實(shí)際使用情況由送校單位自行決定。復(fù)校時(shí)應(yīng)附上次校準(zhǔn)證書。建議復(fù)校時(shí)間間隔不超過1年。JJF1966—20225附錄A空白反射板與標(biāo)準(zhǔn)反射板技術(shù)要求空白反射板與標(biāo)準(zhǔn)反射板應(yīng)選擇銅、鋁等金屬良導(dǎo)體,同時(shí)應(yīng)滿足表A.1中的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。表A.1空白反射板與標(biāo)準(zhǔn)反射板技術(shù)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)要求1電導(dǎo)率≥1.0×107S/m2表面粗糙度≤5.0μm3表面平面度≤0.10mm4兩表面平行度≤0.05mm5側(cè)面與板面垂直度<0.2mm6長寬尺寸相對誤差±0.1%反射率標(biāo)準(zhǔn)值由空白反射板與標(biāo)準(zhǔn)反射板的尺寸決定,不同頻率推薦使用的空白反射板與標(biāo)準(zhǔn)反射板參考尺寸如表A.2所示。表A.2空白反射板與標(biāo)準(zhǔn)反射板參考尺寸頻率范圍GHz空白反射板尺寸長×寬×厚標(biāo)準(zhǔn)反射板尺寸長×寬×高-5.00dB-10.00dB-15.00dB6~18180.00×180.00×4.00134.98×134.98×4.00101.22×101.22×4.0075.90×75.90×4.0018~4085.00×85.00×4.0063.74×63.74×4.0047.80×47.80×4.0035.84×35.84×4.0040~11060.00×60.00×3.0045.00×45.00×3.0033.74×33.74×3.0025.30×25.30×3.006附錄B雷達(dá)散射截面法材料反射率測試系統(tǒng)校準(zhǔn)記錄格式證書編號(hào):客戶名稱委托日期客戶地址校準(zhǔn)日期器具制造廠商依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具型號(hào)/規(guī)格證書編號(hào)不確定度/準(zhǔn)確度有效期至環(huán)境條件℃相對濕度%校準(zhǔn)地點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果1.背景等效反射率dB2.反射率示值誤差頻率/GHz標(biāo)準(zhǔn)值Γs/dB123456平均值Γ/dB示值誤差ΔΓ/dB標(biāo)準(zhǔn)偏差s/dB擴(kuò)展不確定度/dB校準(zhǔn):核驗(yàn):JJF1966—20227附錄C雷達(dá)散射截面法材料反射率測試系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果參考格式第頁共頁證書編號(hào)1.背景等效反射率:dB2.材料雷達(dá)反射率示值誤差:頻率/GHz-5dB反射率示值誤差/dB示值誤差不確定度/dB頻率/GHz-10dB反射率示值誤差/dB示值誤差不確定度/dB頻率/GHz-15dB反射率示值誤差/dB示值誤差不確定度/dB3.測量重復(fù)性:頻率/GHz-5dB測量重復(fù)性/dB頻率/GHz-10dB測量重復(fù)性/dB頻率/GHz-15dB測量重復(fù)性/dBJJF1966—20228附錄D材料雷達(dá)反射率示值誤差校準(zhǔn)不確定度分析示例D.1測量模型根據(jù)反射率示值誤差的計(jì)算公式:(D.1)式中:ΔΓ(D.1)式中:Δ?！瓷渎适局嫡`差,dB;Γ—測試系統(tǒng)反射率測量值,dB;Γs—反射率標(biāo)準(zhǔn)值,dB。從公式(D.1)中可以看出,影響反射率示值誤差測量誤差的因素主要有兩個(gè):測計(jì)算。以-10dB標(biāo)準(zhǔn)金屬板在10GHz處的校準(zhǔn)結(jié)果為例進(jìn)行分析。D.2不確定度來源反射率示值誤差測量的不確定度來源主要包括:a)標(biāo)準(zhǔn)反射板引入的不確定度u(Γs); b)反射率測量引入的不確定度u(Γ):1)空白反射板引入的不確定度u(Γ0);2)空白反射板放置的方位誤差引入的不確定度u1;3)標(biāo)準(zhǔn)反射板放置的方位誤差引入的不確定度u2;4)測量重復(fù)性引入的不確定度u3。D.3不確定度評(píng)定D.3.1標(biāo)準(zhǔn)反射板引入的不確定度u(Γs)標(biāo)準(zhǔn)反射板的擴(kuò)展不確定度Us≤0.1dB(k=2),則有:u(Γs)=Us/2=0.1dB/2=0.05dB(D.2)D.3.2反射率測量引入的不確定度u(Γ)a)空白反射板引入的不確定度u(Γ0)空白反射板的擴(kuò)展不確定度U0≤0.1dB(k=2),則有:u(Γ0u(Γ0)=U0/2=0.1dB/2=0.05dB(D.3)由于空白反射板放置的方位誤差,所產(chǎn)生的反射率測量誤差不超過0.1dB,按均勻分布處理,則有:u1=0.1dB/=0.058dB(D.4)c)標(biāo)準(zhǔn)反射板放置的方位誤差引入的不確定度u2由于標(biāo)準(zhǔn)反射板放置的方位誤差,所產(chǎn)生的反射率測量誤差不超過0.1dB,按均JJF1966—2022勻分布處理,則有:u2=0.1dB/=0.058dB(D.5)d)測量重復(fù)性引入的不確定度u3選擇-10dB標(biāo)準(zhǔn)金屬板,重復(fù)測量6次,其在10GHz處的反射率測量結(jié)果如表D.1所示。表D.1反射率示值誤差重復(fù)性測量結(jié)果測量序號(hào)123456測量結(jié)果/dB-10.4-10.5-10.5-10.2-10.3-10.4平均值/dB-10.38標(biāo)準(zhǔn)偏差/dB0.12根據(jù)測量結(jié)果,可得此次測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.12dB,則重復(fù)性引入的不確定度為:D.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.12dB/=0.049dB(D.6)不確定度來源及分量匯總?cè)绫鞤.2所示。表D.2不確定度匯總表標(biāo)準(zhǔn)不確定度不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量/dBu(Γs)標(biāo)準(zhǔn)反射板引入的不確定度u(Γs)0.05 u(Γ)空白反射板引入的不確定度u(Γ0)0.05空白反射板放置的方位誤差引入的不確定度u10.058標(biāo)準(zhǔn)反射板放置的方位誤差引入的不確定度u20.058測量重復(fù)性引入的不確定度u30.049由于以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的,因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:靈敏度系數(shù)c1=1,c2=