1脉冲计量的量值传递与溯源
按功能来分，脉冲计量器具主要包括示波器、脉冲发生器、脉冲电压表、示波器校准仪、电磁兼容用干扰脉冲发生器等。在脉冲计量参数中，最能体现计量仪器设备的计量特性的是脉冲上升时间参数。包括阶跃脉冲源的源输出信号跃变上升时间和示波器的脉冲上升沿的建立时间。一般来说，脉冲标准分为源标准和表标准两种，即：源的上升时间由表来验证，而表的上升时间有源来溯源，以上两种溯源的方法中，标准器的上升时间要比被校准仪器的上升时间的1/3要小。但是，在源和表的技术分别发展到一定极限时，就难以找到与之相适应的溯源工具了。据报道，目前，美国Agilent公司推出的采用磷化铟技术的取样示波器的模拟带宽已经超过100GHz，如果计算其相应的脉冲波形建立时间，将会小于等于3.5ps，按照目前的技术手段，很难找到与之相适应的脉冲源作为计量标准器。国内的脉冲国家标准通过三台取样示波器对接，采用基于Nose-to-Nose的校准技术来建立。Nose-to-Nose校准技术最早被Hewlett-Packard（Agilent的前身）公司的Rush和比利时人Verspecht提出。当他们把三台取样示波器两两对接，对直流进行采样时，会生成三组kick-out冲击响应脉冲，通过联立方程组求解，并通过反卷积技术，可以得出该冲击响应。这样，就可以实现对取样示波器的自我校准，无需外加标准脉冲源。如图2为Nose-to-Nose技术的原理图。
2脉冲计量器具的检定和校准
对脉冲计量器具进行的定期的检定和校准的目的是确保其量值溯源性。以下按照脉冲计量器具的分类分别来介绍：（1）示波器。示波器（Oscilloscope）是一种能够显示电压信号动态波形的常用电子测量仪器。它能够将时变的电压信号，转换为时间域上的曲线，原来不可见的电气信号，就此转换为在二维平面上直观可见光信号，因此能够分析电气信号的时域性质。如果加入数字信号处理技术，示波器也能够对输入的时间信号，进行简单FFT频谱分析，反映输入信号的频域特性。示波器按照原理和功能又可以分为模拟示波器和数字示波器、取样示波器和实时示波器、时域示波器和矢量示波器等等。在示波器的检定和校准方面，大都使用示波器校准仪来进行。（2）示波器校准仪。示波器校准仪功能多，包含参数也颇为丰富。在其计量检定和校准中，使用到的计量标准器有高精度数表、频率计数器、功率计和取样示波器。在后续的章节中，本文会重点介绍关于自动检定和校准示波器校准仪的详细内容。（3）电磁兼容用干扰脉冲发生器。国际电工委员会IEC61000系列标准中规定了若干个干扰脉冲。此类仪器的特点是输出电压高，一般为kV级别、准确度指标在3~10%之间、时间参数较大。所以一般带宽在500MHz～2GHz的数字示波器即可满足其检定和校准的需要。值得注意的是，由于示波器本身的电压量程较低，需要选择适当的示波器探头来扩充量程，此时精确计量的关键就转移到了探头上。
3结束语
传统的示波器检定/校准工作效率低。随着计算机高级语言的发展和普及、计算机的应用范围的扩大，示波器自动检定/校准系统也越来越多的被关注，国内外很多机构已经开发出了多种示波器自动检定/校准工作。（1）国内外示波器生产厂家对示波器自动校准的现状。目前国外主要的示波器生产厂家是泰克、安捷伦、力科、横河，国内的生产厂家主要为普源、绿杨。国外厂家有自己的示波器自动校准软件，但并不对外公开，只公开校验的方法、使用的设备等；而国内的生产厂家示波器性能相对较低，标配数据总线接口的示波器型号较少，基本没有示波器自动校准软件。（2）国内科研院所对示波器自动检定或校准的研究。国内对示波器自动检定或者校准的科研院所，主要有中国工程物理研究院北京研究所、电子科技大学、装备指挥技术学院等。他们对示波器的自动化检定进行了研究，实现了软件自动校准或半自动校准。校准软件主要基于Windows平台和VB或者VC++实现，主要功能示波器指定项目的检定、存储、数据输出、报表生成以及报告生成与打印。但是随着最新技术的发展，数字示波器的性能越来越高，其技术指标越来越多，部分技术指标如动态有效位数、信噪比、直流增益等项目并为包含在软件中，且自动校准软件的实际应用大部分停留在实验室，实际应用较少。（3）国内计量行业对于数字示波器自动化校准的现状。数字示波器的校准规范将在不久发布，其中引入了要使用计算机才能完成的数据处理，因此自动校准是示波器校准的发展方向。目前中国计量科学研究院以实现了示波器校准仪的自动化校准，示波器的自动化校准。其他计量技术机构实现数字示波器自动校准的几为空白。（4）数字示波器的发展方向更加趋向于高性能，高带宽，可编程，多项目，多参数，多通道。其技术指标多达20多项，不采用自动化检定或校准，其工作量超乎想象，随着数字示波器校准规范的发布，实现示波器的自动化校准高效农业论文势在必行。
作者：常志方 刘文刚 韩保 单位：广东省计量科学研究院
