一级计量师

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场强计量

场强是描述电磁波能量的基本物理量，是无线电计量的基本参数之一。随着科学技术的发展，电子设备广泛应用，在我们生活的空间充满了许多电磁波，这其中大多数是由有意发射产生的，象广播电视信号、通信信号等；但也有一些是由非故意发射产生的，象电子设备的泄漏、家用电器工作时产生的干扰等，是人们所不希望的信号。上述两种辐射信号就其存在的效果讲，前者是有用的，后者则是有害的，这些存在于空间的电磁波，其强度的大小是我们所希望知道的，对于有用的信号，通过测量其强度可确定接收机的灵敏度，选择适当的接收设备；而对于无用的信号，可根据其强度采取有效的预防措施。场强计量就是要保证这些测量的准确和量值的统一。

场强计量的主要内容之一是建立场强标准，依据频率不同可将场强计量分为射频场强计量和微波场强计量，射频场强以电场强度表示，微波场强以功率密度表示，所对应的场强标准亦采用不同的方法建立。射频场强标准大多是通过在横电磁波传输室内激励一均匀场来建立，而微波场强标准则是在微波暗室内通过向其某一区域发射一微波信号来产生一个数值可准确计算的标准场。而能够准确计算出场强值的前提是在自由空间条件下，为了能够在室内模拟出自由空间的条件，采用微波吸收材料铺设在房间的六面体上，吸收发射的微波信号使其反射达到尽可能小的程度，形成一无回波室亦称为微波暗室，在其某一固定区域中反射波信号电平与直射波信号电平之比可达-30dB以上，模拟出无穷远处自由空间的状态。在微波暗室内可进行一些需要在自由空间条件下进行而又在室外较难实现的测试（如飞机的雷达接收特性测试）。当然这种模拟是相对的，吸收材料吸收特性越好，建造的微波暗室的反射率电平就越小，模拟自由空间效果就越好。

根据距离电磁波辐射源的远近将辐射区域分为远场区和近场区，对于有用的发射，接收端往往处于远场区，此时信号的强度较弱，如电视机接收的电视信号，环境电磁场大多也属于远区场的范畴。而对于无用的辐射和泄漏，可造成危害的区域往往是在近场区，此区域信号的强度相对于远场区来说要大的多，在一定程度上构成对作业人员身体健康的危害和对周围仪器设备的干扰。典型的例子是家用微波炉，若其微波泄漏超出规定要求则会对环境造成电磁污染并干扰居室内其它电器的正常使用。通常测量远区场使用场强计、干扰测量接收机等测量仪器；测量近区场使用微波辐射与泄漏测量仪、近区场强仪等测量仪器。这些测量仪器需要定期校准，此项工作是场强计量的内容之一，亦是量值传递的一个环节。

随着空间电磁波的增多以及电磁兼容问题日益引起人们的关注，对场强计量提出了更高的要求，场强计量的不断发展亦为开展电磁辐射防护和电磁兼容研究提供了技术保证。

从测不准原理到测量不确定度

为了评定测量结果的质量如何，要用测量不确定度来描述。ISO/IEC导则25指明实验室的每个证书或报告，必须包含有关评定校准或测试结果不确定度的说明，当我们给出测量结果时，应根据需要给出测量不确定度。本文从历史的角度简单介绍从测不准原理到测量不确定度的使用过程。

1927年，德国物理学家海森堡（Heisenberg·Werner，1901—1976）提出了测不准关系，即测量一个微粒的位置时，如果不确定范围是ΔX，同时得出其动量也有一个不确定范围ΔP，那么ΔP和ΔX的乘积总是大于一定的数值，表示为ΔP·ΔX≥h/2。

这里h=h/2π，h为普朗克常数，等于6.626×10-34焦耳·秒。

这个测不准关系表明，如果要对物体的动量进行非常精密地测定，即ΔP→0，那么位置就非常不确定，即ΔX→∞。反之，要位置精密测定，动量就非常不确定。

测不准关系同样存在于能量与时间、角动量与角位移之间。测不准关系是一个普遍原理，凡是经典力学中共轭的动力变量之间都有个关系式。测不准原理是物质的客观规律。对微观粒子不可能如经典力学的要求，既可以知道它的准确位置，又同时知道它的动量确定值。对微观物体位置的描述是说它处于某一位置的几率，在它可能出现的空间中，有一个位置几率的分布，符合统计物理规律。

在海森堡提出了测不准关系（又称不确定度关系）之后，许多学者相继使用不确定度一词，但其概念不明，含义不清。1970年以来，各国计量部门也逐渐使用不确定度来评定测量结果，由于对不确定度的分类、处理和表述有许多争论，使用方法也多种多样、比较混乱，使得各国在相互利用成果时极为困难，并给各国测量结果的比较带来不便。

1980年，国际计量局在征求各国意见的基础上，提出了不确定度建议书INC-1（1980），基本上对其作了完整的描述。1993年，国际标准化组织等7个国际组织共同发表了《测量不确定度表达指南》（简称《ISO指南》），对不确定度的评定与表示有了统一的国际标准，并使不确定度的研究和应用进入了一个新阶段。

测量不确定度的定义为：测量结果带有的参数，用以表征合理赋予被测量的值的分散性。表征分散性的参数可以是标准差或标准差的给定倍数，或者置信水准的区间半宽度。这是一个完全可以操作的最新定义，将测量结果的分量标准不确定度分为A类或B类进行评定，它们合成后即可得合成标准不确定度，于是表征测量结果的参数——不确定度即可求出。

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