Umgang mit den Ergebnissen aus der DARC-Kalibrierung

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1 Umgang mit den Ergebnissen aus der DARC-Kalibrierung Einführung Um Feldstärkemessungen im Rahmen der Anzeige nach BEMFV verlässlich durchführen zu können, müssen diese mit einem kalibrierten Feldstärkemessgerät durchgeführt werden (siehe in [1] Abschnitt ). Nach Auskunft der Bundesnetzagentur können Funkamateure solche Kalibrierungen auch fachgerecht selbst ausführen. Dies ist insbesondere geeignet, hohe Kosten für eine Kalibrierung in einem akkreditierten Labor einzusparen. Der DARC e. V. hat sich daher entschieden, die eigenen Messgeräte, die an Mitglieder verliehen werden [2], aber auch bei Mitgliedern, Ortsverbänden und Distrikten befindliche Messgeräte selbst zu kalibrieren. Im Rahmen einer Kooperation mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wird ein Verfahren definiert, welches mittels eines Referenz-Feldstärkemessgerätes (Normal) die Rückführung der Kalibrierung auf die nationalen Normale sicherstellt. Die zu kalibrierenden Geräte (DUT=Device under Test) werden in einer Streifenleitung einem unmodulierten elektromagnetischen Hochfrequenzfeld ausgesetzt. Der Kalibrierfaktor ergibt sich als Quotient des Anzeigewertes des DUTs und des Normals. Dieses Substitutionsverfahren hält die Transferunsicherheit gering. Der genaue Kalibriervorgang ist in [3] beschrieben. An keinem DUT wird vor und während der Kalibrierung eine Veränderung vorgenommen, d. h. insbesondere bei den Geräten mit Einstellmöglichkeiten wird kein Abgleich vorgenommen. Zeigt ein Gerät logarithmische Daten an, werden diese in lineare Darstellung umgewandelt und verglichen. Falls ein Gerät mehrere Anzeigemöglichkeiten hat, wie es etwa beim Gerätebausatz von Thomas Moliere, DL7AV, der Fall ist, wird ausschließlich in der Stellung dbm kalibriert. Darstellung der Kalibrierergebnisse Über die Kalibrierung des Feldstärkemessgerätes (DUT) wird ein Kalibrierschein erstellt, welcher für jedes KW-AFu-Band einen separaten Kalibrierfaktor angibt (Tabelle1). Diese Kalibrierfaktoren liegen bei linear anzeigenden Messgeräten in der Nähe von eins. Bei Multiplikation des Anzeigewertes des DUT mit dem für die jeweilige Frequenz gültigen Faktor ergibt sich der bestmögliche Messwert. 1 / 5

2 Für die logarithmisch anzeigenden Geräte ist diese Korrektur additiv durchzuführen, daher ist im Kalibrierschein zusätzlich noch eine weitere Tabelle aufgeführt, die die Kalibrierfaktoren in db enthält. Tabelle 1: Beispiel der Kalibrierergebnisse Bei den Kalibriermessungen wurden verschiedene Amplituden und Frequenzen verwendet. Die Kalibrierfaktoren liegen (bei den meisten Geräten) sehr nah beieinander, so kann man den Mittelwert des Kalibrierfaktors für verschiedene Messungen verwenden. Dann jedoch muss die ausgewiesene Messunsicherheit um die maximale Abweichung des gemittelten Kalibrierfaktors erhöht werden. Neben der Tabelle ist der Kalibrierfaktor auch noch in einer Grafik aufgeführt. 2 / 5

3 Abb. 1: Graphiken aus den Kalibrierergebnissen Verwendung der Kalibrierfaktoren Beispiel: Man ermittelt im 160-m-Band einen Anzeigewert von 21 V/m. Daher sucht man sich den nächstgelegenen Kalibrierfaktor (in diesem Fall aus der Zeile 20 V/m) heraus und erhält 1,04. Diesen Wert multipliziert man mit dem Anzeigewert, also 21,0 V/m x 1,04 = 21,8 V/m und erhält so den korrigierten Messwert. Da nicht für jeden Anzeigewert auch eine extra Zeile zur Verfügung steht, kann man bei Zwischenwerten den Kalibrierfaktor auch interpolieren. Hat man z. B. im 40-m-Band einen Anzeigewert von 9 V/m, so interpoliert man den neuen Kalibrierfaktor aus den angrenzenden Werten für 2 V/m und 20 V/m wie folgt: Also: 1,018 1,021 / 1, , , ,18 Ulrich Wintzer (DL7FZ), Dr. Klaus Stamm (DL6CY), Thilo Kootz (DL9KCE), Dieter Vieth (DJ7GD), Klaus Münter ( DC6XE), Dr.-Ing. Walter Schlink (DL3OAP) 3 / 5

4 Man erhält einen korrigierten Feldstärkewert von 9,2 V/m. Für die logarithmisch anzeigenden Geräte ist zusätzlich noch eine Tabelle aufgeführt, die die Kalibrierfaktoren in db enthält. Hier ist die Korrektur sinngemäß vorzunehmen. Messunsicherheit Zu jedem Messwert gehört die Angabe einer Messunsicherheit. Diese setzt sich aus verschiedenen Beiträgen zusammen. Im speziellen Fall der vom DARC kalibrierten Messgeräte wird z. B. im Kalibrierschein angegeben: Erweiterte Messunsicherheiten (95%-ige Überdeckungswahrscheinlichkeit): Elektrisches Feld: 22,6 % (1,8 db) Magnetisches Feld: 26,0 % (2,0 db) Für die folgenden Betrachtungen gewinnt man die Standardabweichungen durch Halbierung der relativen erweiterten Messunsicherheiten: Standardabweichungen (67%-ige Überdeckungswahrscheinlichkeit) Elektrisches Feld: 11,3 % (0,9 db) Magnetisches Feld: 13,0 % (1,1 db) Weitere Messunsicherheits-Beiträge müssen jedoch dann vom Anwender berücksichtigt werden, wenn die Messbedingungen von denen während der Kalibrierung abweichen. Da wären als Beispiele die Ausrichtung zum Feld (Anisotropieunsicherheit) und die Umgebungstemperatur zu nennen. Um die Gesamtmessunsicherheit zu ermitteln, verrechnet man in diesen Fällen die Standardabweichung der DARC-Kalibrierung mit den sonstigen Unsicherheiten. Beispiel: Die Anisotropieunsicherheit des Gerätes ist im Handbuch vom Hersteller mit 1 db (12,2%) und die Temperaturunsicherheit mit 1,5 db (18,9%) angegeben. Nimmt man an, dass diese Abweichungen normalverteilt sind, errechnet man die Gesamtunsicherheit der Messun g. für das angegebene Beispie l ( elektrisches Feld) gilt dann: 0,113 0,122 0,189 0,25 Die Standardabweichung beträgt also 25% (1,9 db), die erweiterte Messunsicherheit für 95%-ige Überdeckungswahrscheinlichkeit daher 50% (3,5 db). 4 / 5

5 Die korrekte Angabe des Messergebnisses bei unbekannter Polarisationsrichtung und Umgebungstemperatur lautet dann: 9,2 V/m ± 50 % Literatur [1] Anleitung zur Durchführung der Anzeige..., Bundesnetzagentur, unter [2] Modalitäten zum Verleih von Feldstärkemessgeräten, DARC e. V., unter www. darc.de [3] Kalibrierung von HF-Strahlungsmonitoren in einer symmetrischen Parallelplattenleitung des DARC, Ulrich Wintzer, DL7FZ, Dr. Klaus Stamm, DL6CY, Thilo Kootz, DL9KCE, Klaus Münter, DC6XE, unter 5 / 5