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太阳模拟器的不确定度预算:真正重要的因素

太阳模拟器的测量不确定度预算,综合了模拟器自身的光谱匹配、空间不均匀性和时间稳定性,以及标准电池校准、光谱失配修正和温度等因素,在Pasan的基准级系统上,这些占主导地位的项被控制得足够小,可实现约0.2%的重复性。

IEC 60904-9等级是一个有用的概要,但真正能为一次测量提供依据的文件是不确定度预算:它按照GUM(《测量不确定度表示指南》)的方法,逐项列出所有会影响结果的因素,以及各自的贡献大小。如果您正在为太阳模拟器制定规格,请索取经过校准的预算,而不只是等级标签。

通常占主导地位的项

  • 标准电池校准:辐照度的可溯源锚点。通过精密跨阻放大器读取的WPVS标准电池,可以消除并联电阻漂移,这是早期设计中一个隐藏的误差来源。
  • 光谱失配:模拟器光谱、标准电池与被测器件之间的修正项。更严格的光谱匹配(更高的IEC等级)能使这一项更小,且更加确定。
  • 空间不均匀性:结果受组件在测试平面上所处位置影响的程度。
  • 时间不稳定性:I-V扫描过程中光线的漂移,包括短期和长期两种。
  • 温度:对于标准测试条件(STC)标定,被测器件与标准电池必须处于25 C,或修正至该温度。
  • 电气测量与接触:由器件接线方式带来的电压、电流及串联电阻效应。

各项如何合成

各项独立贡献按方和根(均方根)方式合成为合成标准不确定度,再乘以包含因子(通常取k = 2,对应约95%的置信水平),得到证书上给出的扩展不确定度。由于各项是按方和根合成的,其中最大的一到两项会主导总不确定度,这也是为什么降低最大的贡献项,远比削减最小的贡献项更为重要。

为什么模拟器等级会影响预算的方方面面

模拟器的三项IEC标准并不只对应预算中的一行,而是会影响其中多个项。光谱匹配决定了光谱失配这一项,不均匀性本身就是独立的一项,而时间稳定性则会影响电气测量。这正是为什么一台基准级仪器能够一次性降低整个预算。凭借低不确定度的标准电池和DragonBack方法,Pasan系统在要求苛刻的现代组件上,可实现约0.2%量级的重复性。

您可以使用Pasan不确定度工具,为太阳模拟器搭建并探索一份完整、符合GUM要求的STC不确定度预算,其中包括光谱失配的计算。

常见问题

太阳模拟器的不确定度预算包含哪些内容?
标准电池校准、光谱失配、空间不均匀性、时间不稳定性、温度,以及电气测量与接触。每一项都是预算中的一行,按照GUM的方法合成为总不确定度。
各项不确定度贡献是如何合成的?
各项独立贡献按方和根(均方根)方式合成为合成标准不确定度,再乘以包含因子(通常取k = 2,对应约95%的置信水平),得到证书上的扩展不确定度。
为什么模拟器等级会影响预算的这么多方面?
IEC 60904-9的三项标准会同时影响多个项:光谱匹配决定了光谱失配这一项,不均匀性本身就是独立的一项,而稳定性则会影响电气测量。更高的等级能够降低整个预算。
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