资料介绍
中华人民共和国国家计量检定规程
JJG 433—2004
比相 仪
2004-11-09发布 2005-05-09实施
国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布
比相仪检定规程
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代替 JJG 433—1986
本规程经国家质量监督检验检疫总局于 2004年 11月 09 日批准 , 并自2005年 05月 09 日起施行。
归口 单位 : 全国时间频率计量技术委员会
主要起草单位 : 航天科工集团二院二 ○三所
参加起草单位 : 中国计量科学研究院
本规程委托全国时间频率计量技术委员会负责解释
本规程主要起草人 :
徐月青 (航天科工集团二院二 ○三所)
姜东伟 (航天科工集团二院二 ○三所)参加起草人 :
赵良弼 (中国计量科学研究院)
目录
1 范围
本规程适用于线性比相仪的首次检定和后续检定及使用中检验。
2 概述
线性比相仪是时频精确测量的专用设备 , 基本原理是利用鉴相器把标称频率相同的两个输入信号相位差变成电压 , 再用纸带或数字记录仪记录电压变化情况。通过观测一段时间内相位差的变化量 , 可导出该段时间的平均频率偏差。线性比相仪 (以下简称比相仪) 用于测量各种原子频率标准和高稳晶振的频率准确度、频率漂移率及频率长期稳定度。
3 计量性能要求
3.1 频率范围 : 100kHz~10MHz
3.2 输入灵敏度 : 300mV (rms) (输入阻抗 50Ω)
3.3 相位漂移 (对 5MHz) : ≤4ns (观测时间 1天)
3.4 非线性 (对 5MHz) : ≤4ns
3.5 鉴相死区 (对 5MHz) : ≤10ns
4 通用技术要求
4.1 外观及标志
比相仪的前或后面板上应有仪器各称制造厂、仪器型号、 出厂编号、 标记和电
源要求。
4.2 其他要求
4.2.1 比相仪的按键、输入端口、控制端口应有明确的标志。
4.2.2 比相仪首次检定要带使用说明书 , 后续检定要带使用说明书及上次检定的检定证书。
5 计量器具控制
包括首次检定、后续检定和使用中检验。
5.1 检定条件
5.1.1 环境条件
5.1.1.1 温度 : 可处在 10℃ ~30℃内任一点 , 但检定期间温度波动不应超过 ±2℃
5.1.1.2 相对湿度 : ≤80%
5.1.1.3 交流电源电压 : 220 (1±10%) V, (50±1) Hz
5.1.1.4 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。
5.1.2 检定用设备
5.1.2.1 参考频标
可采用高稳定石英晶体振荡器或原子频率标准。
5.1.2.2 频率合成器
输出频率 : 应覆盖被检比相仪的测量范围
输出电平 : 10mV (rms) ~1V (rms) (50Ω负载)有外接频标功能。
5.1.2.3 相位微跃器或精密移相器分辨力 : 1ns
最大允许误差 : ±0.1ns
5.2 检定项目及检定方法
5.2.1 检定项目
5.2.2 外观及工作正常性检查
5.2.2.1 被检比相仪不应有影响正常工作的机械损伤 , 各功能开关、按键应能正常工作 , 信号输入插座应牢固 , 控制端口连接可靠。
5.2.2.2 接通电源 , 接上符合被检比相仪输入频率和输入电压要求的两个比相信号 ,比相仪各种功能应正常 , 零刻度及满刻度调节应能正常调节 , 各种指示灯及测量显示应清晰可见。
5.2.2.3 控制接口检查
对有外控功能的比相仪按说明书的要求连接好控制电缆 , 通过控制指令比相仪应能正常工作。
5.2.3 频率范围及输入灵敏度的检定
5.2.3.1 输入灵敏度是指比相仪正常工作所需要的输入信号最小电压值。
5.2.3.2 按图 1连接仪器 , 并按仪器说明书的规定 , 加电预热。
在被检比相仪工作频率范围内选上限频率如 10MHz、下限频率如 100kHz及常用频率点如 50MHz等 , 测量频率范围及输入灵敏度。
5.2.3.3 将参考频标输出的信号接至频率合成器 Ⅰ 和 Ⅱ 的外频标输入端 , 调节频率合成器 Ⅰ、 Ⅱ输出频率至被检比相仪上限频率如 10MHz, 频率合成器Ⅱ的输出电压调至远
图 1
大于被 检比 相仪 最小 输入 电压 指标 值 (如指 标值 为 0.3V (rms) , 输出 值调 至0.7V (rms)) , 频率合成器 Ⅰ 的输出电压调至远小于被检比相仪 最小 输入 电压 指标 值(如 30mV (rms)) , 然后增加频率合成器 Ⅰ 的输出信号幅度 , 直至比相仪正常工作 , 记录此时的频率合成器 Ⅰ 输出频率值及输出幅度值 , 即为比相仪 A输入端该频率点的输入灵敏度。 同法测量比相仪 B输入端的频率范围及输入灵敏度。
5.2.3.4 用同样的方法检定比相仪的下限频率点和中间的频率点及其相应的输入灵敏度。
5.2.4 相位漂移的检定
5.2.4.1 相位漂移是指比相仪自身引入的相位差的缓慢变化。
5.2.4.2 按图 2连接仪器 , 并按仪器说明书的规定加电预热。
图 2
5.2.4.3 按比相仪说明书分别调节比相仪的零刻度、满刻度 , 参考频标输出 5MHz信号 , 调整相位微跃器或移相器使 A与 B端两输入信号的相位差为 180°。
5.2.4.4 若被检比相仪显示记录值为 ΔP, 则对应的相位差为 ΔX, ΔP与 ΔX 的转换按(1) 式计算。
式中 : M— 比相仪满刻度值 ;
N— 比相仪零刻度值 ;
T— 被检比相仪输入信号的周期 , ns。
测量时间 τ (1天) 内相位差的最大变化量 , 即为被检比相仪的相位漂移。
5.2.5 鉴相死区与非线性的检定
5.2.5.1 鉴相死区是指当被检比相仪输入正常工作信号时 , 比相仪零刻度、满刻度附近无法正常工作的区域。
比相仪的鉴相特性理论上为一直线 , 实测结果相对于理论直线的偏离程度称为比相仪的非线性。
在比相仪常用输入频率点 5MHz检定鉴相死区与非线性。
5.2.5.2 按图 2连接仪器 , 并按仪器说明书的规定加电预热。
5.2.5.3 按比相仪 说明 书分 别调 节比 相仪 的零 刻度、满刻 度值。从被 检比 相仪 指示(记录) 为零开始 , 逐次改变相位微跃器输出信号的相位 ΔT, 单位为 ns。
(1) 以 2ns的步进量增加 ΔT, 到比相仪出现正常反应止 , 若共步进了 n次 , 则此时两输入信号的相位差
ΔTa=n×2ns (2)
(2) 继续调整相位微跃器的输出,X-a改为 10ns, 共步进 16次 , 记下每()
步进后两输入信号总的相位差 ΔTi 及比相仪测出的总相位差 ΔXi, 并计算测量误差 δi,
(3) 改步进量为 2ns, 到比相仪i正常变化 (或到满度) 为止 , 若步()
了 m 次 , 记下前一次两输入信号总的相位差 ΔTb 及比相仪测出的总相位差 ΔXb , 并计算测量误差 δb ,
若两输入信号的相位差变到 200,X-相Δb仍正常工作 , 则取 ΔTb=200ns。 (7)
按下式计算非线性 :
5.3 检定结果的处理
按本规程要求检定合格的比相仪 , 出具检定证书 ; 检定不合格的 , 出具检定结果通知书 , 并注明不合格项目。
5.4 检定周期
比相仪的检定周期一般不超过 1年。
附录 A
检定证书和检定结果通知书 (内页) 格式
A1 检定证书 (内页) 格式
1. 频率范围及输入灵敏度 (50Ω负载 , 有效值)
2. 相位漂移
3. 鉴相死区
4. 非线性
温度 : ℃ 相对湿度 : %
A2 检定结果通知书 (内页) 格式内容同附录 A1, 注明不合格项目。
