JJG349-2001通用計數(shù)器檢定規(guī)程.pdf

中華人 民共和 國國家計量檢定規(guī)程J J G 3 4 9 - 2 0 0 1通用計數(shù)器Uni v er s a l Coun t e r s2 0 0 1 一1 1 一 3 0發(fā)布2 0 0 2一0 3一0 1實施國 家 質(zhì) 量 監(jiān) 督 檢 驗 檢 疫 總 局 發(fā)布J J G 3 4 9 - 2 0 0 1 J J G 3 4 9 - 2 0 0 1代替 J J G 3 4 9 -1 9 8 4尹.心.。.今.。.心.心。通用計數(shù)器檢定規(guī)程 Ve r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o fUn i v e r s a l Coun t e r s心怡氣 . o. ， . o. ， . o . o. o . o. o.o. o . o. o . o. 夕 本規(guī)程經(jīng) 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 2 0 0 1 年 1 1 月 3 0日批準 ，并 自2 0 0 2 年0 3 月0 1 日 起施行。歸 口 單 位:全國時間頻率計量技術(shù)委員會主要起草單位:上海市計量測試技術(shù)研究院參加起草單位:南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司 石家莊市無線電四廠本規(guī)程委托全國時間頻率計量技術(shù)委員會負責(zé)解釋J J G 3 4 9 - 2 0 0 1本規(guī)程主要起草人: 朱根富 參加起草人: 駱立波 王 鐵生( 上海市計量測試技術(shù)研究院)( 南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司)( 石家莊市無線電四廠)J J G 3 4 9 - 2 0 0 1目錄1 范圍 ( 1 )2 概述 ( 1 )3 計 量 性能 要 求 ( 1 )3 . 1 技術(shù)指標 ( 1 )3 . 2 頻率測量 ( 1 )、1、eejl、，.沙、!、，、1、1、，2222飛J6679了了汀.、了、了、了了1廠、了.、了汀.、3 周期測量4 時間間隔測量4 通用技術(shù)要求5 計量器具控制5 . 1 檢定條件5 . 2 檢定項目及檢定方法53 檢定結(jié)果的處理5 . 4 檢定周期附錄A 檢定證書 ( 背面)格式 附錄 B 晶體振蕩器頻率測量結(jié)果的不確定度評定 J J G 3 4 9 - 2 0 0 1通 用計 數(shù) 器檢 定 規(guī)程范圍 本規(guī)程適用于頻率測量范圍在 1 G H z 以下的通用計數(shù)器 ( 以下簡稱計數(shù)器)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢驗。2 概 述 計數(shù)器的基本功能是直接測量頻率、周期和時間間隔。基本工作原理是以適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐吩陬A(yù)定的標準時間 ( 閘門時間)內(nèi)累計待測輸人信號的振蕩次數(shù) ，或在待測時間間隔內(nèi)累計標準時間 ( 時基)信號的個數(shù)，進行頻率、周期和時間間隔的測量。計數(shù)器廣泛應(yīng)用于計量、科研、生產(chǎn)等部門。3 計f性能要求技術(shù)指標計數(shù)器內(nèi)晶體振蕩器 ( 以下簡稱晶振)的技術(shù)指標如表 1 所示。 表 1計量性 能晶振類型溫補 晶振恒溫晶振開機特性1 0一 S 一1 0 一 71 0 一 一1 0一 9日頻率波動1 0 - 7 一1 0 一 10I s 頻率穩(wěn)定度1 0 一 8 一1 0 一 101 0 一 9一1 0一 1I頻率復(fù) 現(xiàn)性1 0 一 6 一1 0 一 81 0 一 8一1 0 一 9頻率準確度1 0 - 一1 0一 s1 0 一 7 一 1 0 - 93 . 2 頻率測量3 . 2 . 1 輸入特性 測量范圍:( 0 一1 ) G H z 靈敏度:( 1 0 一 5 0 ) m V ( 有效值)3 . 2 . 2 測量誤差一 般 計 數(shù) 器 : 內(nèi) 部 晶 振 頻 率 準 確 度士 1 rJ 等分辨力計數(shù)器 :式中:r 閘門時間 t 一被測頻率;內(nèi) 部 晶 振 頻 率 準確 度土 觸 發(fā) 誤 差* 二 r( 取樣時間) ;J J G 3 4 9 - 2 0 0 1 r , 最小有效顯示時間。 周期 測量1 輸人特性測量范圍:1 0 n s 一l o os靈敏度:( 1 0 - 3 0 0 ) m V ( 有效值)2 測量 誤差一 般 計 數(shù) 器: 內(nèi) 部 晶 振 頻 率準 確 度士 觸 發(fā) 誤差士 r 2 r等分 辯 力 計 數(shù) 器: 內(nèi) 部 晶 振 頻 率準 確 度土 觸 發(fā) 誤 差* 旦 r式中:T 2 -測量時選用的時基。3 . 4 時間間隔測量3 . 4 . 1 測量范圍:1 0 n s 一1 0 5 s3 . 4 . 2 測量誤差 一般計數(shù)器 :t x內(nèi)部晶振頻率準確度 士 觸發(fā)誤差土幾 等分辯力計數(shù)器:t x 內(nèi) 部晶 振頻率準確度士 觸發(fā)誤差士: .式中:t 被測時間間隔。4 通用 技術(shù)要求 計數(shù)器的前或后面板上應(yīng)具有制造廠、 儀器型號、出廠序號及 互 二 標志; 應(yīng)具有內(nèi)部晶振頻率或時基信號的輸出端口。計數(shù)器的控制旋鈕 、按鍵開關(guān)和輸人輸出端口應(yīng)有明確的標志。計數(shù)器送檢時要帶有使用說明書和上次檢定的檢定證書。5 計 f器具控 制 計量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗。5 . 1 檢定條件5 . 1 . 1 環(huán)境條件5 . 1 . 1 . 1 環(huán)境溫度: 在 ( 1 5 一 3 0 ) 內(nèi)任選一點，檢定期間該點溫度波動不應(yīng)超過士2 。5 . 1 . 1 . 2 環(huán)境相對濕度:蕊8 0 %5 . 1 . 1 . 3 交流電源電壓:2 2 0 ( 1 士1 0 %) V , ( 5 0 士1 ) H z5 . 1 . 1 . 4 周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械振動。5 . 1 . 2 檢定用設(shè)備5 . 1 . 2 . 1 參考頻標 參考頻標的 i s 頻率穩(wěn)定度比被檢計數(shù)器內(nèi)晶振高 3 倍，其它計量性能高一個數(shù)量級 。5 . 1 . 2 . 2 頻 標比對器J J G 3 4 9 - 2 0 0 1 輸人頻率:1 M H z , 5 M H z , 1 0 M H z 比 對不確定度:1 x 1 0 - / r5 . 1 . 2 . 3 頻率合 成器 輸出頻率 :應(yīng)覆蓋被檢計數(shù)器的測量范圍。 輸出電平 ( 有效值) :1 0 m V一1 V 對于無外頻標輸入功能的頻率合成器，其內(nèi)部晶振的頻率準確度應(yīng)比被檢計數(shù)器的晶振頻率準確度高一個量級。5 . 1 . 2 . 4 標準時間間隔發(fā)生器 信號形式 :兩路輸出正 、負脈沖列;或兩路輸出單個正、負脈沖;單路輸出正、負脈沖寬度。 信號電平 : TTL 內(nèi)部晶振頻率準確度要比被檢計數(shù)器內(nèi)部時基的準確度高一個量級?；蚓哂型鈽溯斎斯δ?。 輸出時間間隔應(yīng)覆蓋被檢計數(shù)器的測量范圍。5 . 2 檢定項 目及檢定方法5 . 2 . 1 檢定項目 一覽表 通用計數(shù)器檢定項目如表 2 所示。 表 2項目名稱首次 檢定后續(xù)檢定使用中的檢驗外觀及工作正常性檢查十+十頻率 測量十+十周期測量+十+時間間隔測量十+日老化率+開機特性+十日頻率波動十+i s 頻率穩(wěn)定度+頻率復(fù)現(xiàn)性+頻率準確度+十注:“ +”為應(yīng)檢項目，“ 一”為可不檢項目。 檢定時以被檢儀器說明書中的技術(shù)要求為準。5 . 2 . 2 外觀及工作正常性檢查5 . 2 . 2 . 1 計數(shù)器不應(yīng)有影響正常工作的機械損傷，控制旋鈕及按鍵應(yīng)能正常動作 ，插座牢固，電風(fēng)扇能正常運轉(zhuǎn)，顯示器能正常顯示。各種標志應(yīng)清晰完整。5 . 2 . 2 . 2 輸人參考頻標的頻率，對計數(shù)器測頻及測周期等功能進行檢查，結(jié)果應(yīng)符合 3.T .T G 3 4 9 - 2 0 0 1技術(shù)要求。該項目也可按送檢要求進行檢查。5 . 2 . 2 . 3 有外接頻標功能的 計數(shù)器， 應(yīng)對此功能進行檢查。5 . 2 . 3 內(nèi)部晶振的檢定5 . 2 . 3 . 1 有晶 振頻率輸出的 計數(shù)器 按 J J G 1 8 0 電子計數(shù)器內(nèi)石英晶體振蕩器檢定規(guī)程和 J J G 1 8 1 高穩(wěn)定石英晶體振蕩器檢定規(guī)程進行檢定。5 . 2 . 3 . 2 無晶振頻率輸出的計數(shù)器 這類計數(shù)器指標都比較低，且屬于一般計數(shù)器，可直接用被檢計數(shù)器測量參考頻標的頻率，或測量頻率合成器輸出的頻率，測量分辨力選在最高。所測數(shù)據(jù)的變化即反映內(nèi)部晶振頻率的變化。相應(yīng)的技術(shù)指標按 J J G 1 8 0 檢定規(guī)程進行檢定。5 . 2 . 4 頻率測量的檢定5 . 2 . 4 . 1 測量范圍及輸人靈敏度的檢定 輸人靈敏度是指能使計數(shù)器正確讀數(shù)所需要的被測信號的最小電平值。 儀器連接如圖 1 所示。頻率合成器的輸出阻抗應(yīng)與被檢計數(shù)器的輸人阻抗相匹配。將計數(shù)器功能開關(guān)置 “ 頻率”位置，“ 閘門時間”置于 1 。 位置。頻率測量輸人端如帶有衰減器，則將衰減量調(diào)到最小位置。將合成器的輸出頻率調(diào)至受檢頻率值，其輸出電平從1 0 m V 逐漸增加， 直至使計數(shù)器讀數(shù)穩(wěn)定為止， 此時， 合成器的輸出電 平，即為計數(shù)器的輸人靈敏度。圖 I 儀器連接圖受檢頻率點按表 3 選取。表 3J J G 3 4 9 - 2 0 0 15 . 2 . 4 . 2 鋇 J 量誤差的檢定 儀器連接如圖 1 所示。計數(shù)器置于測頻功能;受檢頻率點選取測量范圍內(nèi)最高值;信號電平調(diào)在已 測得的靈敏度上; 計數(shù)器 “ 閘門時間”分別選取0 . 1 s , I s , l o s 。 每一閘門 時間測量3 次，取算數(shù)平均值刃 作為該閘門時間的測量結(jié)果。按下式計算測量誤差 : 4 f 二式中: 關(guān) 每 一 閘門 時間的測量結(jié)果; f被測頻率值。5 . 2 . 5 周期測量的檢定f一f f( 1 )5 . 2 . 5 . 1 測量范圍及輸人靈敏度的檢定 儀器連接方法如圖 1 所示。計數(shù)器置于測周期功能;周期 “ 倍乘”置于 “ 1 ”位置，“ 時基”置于最小位置。等分辨力計數(shù)器，按其說明書要求進行設(shè)置。周期測量輸人端如帶有衰減器 ，則將衰減量調(diào)到最小位置。將頻率合成器的信號加到計數(shù)器的周期測量輸人端。 信號的周期選在0 . 1 1 e s , 1 I s , 1 0 tt s , 0 . 1 m s , l m s , 1 0 m s , 0 . 1 s , l s , 1 0 s ,其輸出電平從 1 0 m V逐漸增加，直到計數(shù)器讀數(shù)穩(wěn)定為止，此時頻率合成器的輸出電平 ，即為該檢定點的輸人靈敏度。 等分辨力的計數(shù)器，按說明書要求進行檢定。5 . 2 . 5 . 2 測量誤差的檢定 儀器連接如圖 1 所示。被檢計數(shù)器置于測周期功能。輸人頻率選用 1 0 H z 。信號電平調(diào)在已測得的靈敏度上?！?時基”置于最小位置。計數(shù)器的 “ 周期倍乘”分別選取 1 ,1 0 , 1 0 0 。 每一倍乘周期測量3 次，取算術(shù)平均值頁作為該倍乘周期的測量結(jié)果。 按下式計算測量誤差: =T ; 一N; T o N; T( 2 )式中:T ; 每一倍乘周期的測量結(jié)果; N周期倍乘值; T o 被測周期值。5 . 2 . 6 時間間隔測量的檢定 時間間隔測量的檢定按照 J J G 2 3 8 數(shù)字式時間間隔測量儀試行檢定規(guī)程 中電脈沖時間間隔測量進行。5 . 2 . 6 . 1 受檢點的選取及誤差計算 從測量的最小值開始，以后按每 1 0 倍程一個值，一直到測量的最大值。 若測時儀的量程是分擋的，最低擋按上法選取，其他擋只選取該擋的最大值。 每一受檢點均測量 3 次，取其算術(shù)平均值作為該點的測量值。按 下 式計算測量誤差 : 0 , = t 一 ，( 3 )J J G 3 4 9 - 2 0 0 1戈 中 : 、 ， = 1 ， ; ; _ i- t 每次測量值; t o 標準時間間隔發(fā)生器的給定值。5 . 2 . 6 . 2 電脈沖時間間隔測量 儀器連接如圖 2 和圖 3 所示。圖 2 單脈沖寬度測量 圖3 雙脈沖時間間隔測量 正脈沖寬度測量 :時間間隔發(fā)生器給出單個正脈沖信號，同時加到被檢測時儀的A , B輸人端 ，A通道 ( 啟動通道)的觸發(fā)斜率置于正，B通道 ( 停止通道)的觸發(fā)斜率置于負。 負 .脈沖寬度測量:時間間隔發(fā)生器給出單個負脈沖信號，被檢計時儀 A , B 兩輸人通道的斜率分別置于負和正。 兩個正脈沖時間間隔測量 :時間間隔發(fā)生器分兩路給出單個正脈沖信號，啟動信號加到測時儀的A通道，停止信號加到 B通道，兩通道的觸發(fā)斜率均置于正。 兩個負脈沖時間間隔測量 :時間間隔發(fā)生器分兩路給出單個負脈沖信號，啟動信號加到測時儀 A通道，停止信號加到 B 通道，兩通道的觸發(fā)斜率均置于負。5 . 3 檢定結(jié)果的處理 按本規(guī)程要求檢定合格的計數(shù)器 ，出具檢定證書;檢定不合格的，出具檢定結(jié)果通知書， 并注明不合格的項 目。5 . 4 檢定周期 通用計數(shù)器的檢定周期一般不超過 1 年，必要時可隨時送檢。J J G 3 4 9 - 2 0 0 1附錄 A檢定證書 ( 背面)格式A . 1 頻率測量范圍及靈敏度受檢頻率點1 Hz5 H z1 0 H z5 0 H z1 0 0 H z1 k Hz1 0 k H z1 0 0 k H z靈敏度/ m V( 有效值)受檢頻率點1 MH z1 0 MH z5 0 MH z8 0 MHz 1 0 0 MHz 5 0 0 MH z8 0 0 MH z1 G Hz靈敏度/ . N( 有效值)A . 2 頻率測量誤差的檢定 被測頻率 :閘門時間 二 / s測量結(jié)果fM量誤 差0 . 111 0A . 3 周期測量范圍及靈敏度受檢周期點0 . 1 I i s1 It s1 0 I s0 . 1 ms1 m s1 0 m s0 . 1 sis1 0 s靈敏度/ m V ( 有效值)A . 4 周期測量誤差的檢定 輸人頻率:1 0 H z周期倍乘值 N ;測量結(jié)果頁測量誤 差11 01 ooJ J G 3 4 9 - 2 00 1AS 時間間隔測量的檢定標準值 c 測量值萬測量誤 差A(yù) . 6 晶體振蕩器的檢定 ( 預(yù)熱時間A . 6 . 1 日 老化率A . 6 . 2 開機特性A . 6 . 3 日頻率波動A . 6 . 4 1 s 頻率穩(wěn)定度A . 6 . 5 頻率復(fù)現(xiàn)性A . 6 . 6 頻率準確度工 r c 3 4 9 - 2 0 0 1附錄 B晶體振蕩器頻率測里結(jié)果的不確定度評定B. 1 概述B . 1 . 1 測量依據(jù): J J G 1 8 0 電子計數(shù)器內(nèi)晶體振蕩器檢定規(guī)程B . 1 . 2 環(huán)境條件:溫度 ( 1 5-3 0 ) 范圍內(nèi)任意值 ，但溫度變化不 大于 士2 C ;濕度( 6 5 士1 5 ) %R H ;交流電源電壓 2 2 0 x ( 1 士 2 % a ) VB . 1 . 3 測量標準: X S T 石英晶體頻率標準裝置 ( f : 5 M H z ) ， 頻率值的不確定度 ( 準確度 ) 為3 、 1 0 一 10B . 1 . 4 被測對象: 晶體振蕩器 ( f : 5 M H z )B . 1 . 5 測量方法 采用頻差倍增法進行測量。將被測晶體振蕩器輸出的頻率和石英晶體頻率標準裝置輸出的標準頻率加到頻差倍增器相應(yīng)的輸人端 ，用通用計數(shù)器測量經(jīng)頻差倍增器倍增后的頻率，經(jīng)換算并與參考頻標比較的差值就是該晶體振蕩器的頻率誤差值。B . 1 . 6 評定結(jié)果的使用 在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可使用本不確定度的評定方法重新進行評定。B . 2 數(shù)學(xué)模型 A=AS +S式中:A 被測晶振頻率值，H z ; A S 參考頻率標準值， H z ; S 被測與參考頻標頻率的誤差 ，H z oB . 3 輸人量的標準不確定度評定B . 3 . 1 輸人量 A 、 的 標準不確定度 u ( A S ) 的評定 輸入量A S 的不確定度主要來源于X S T 石英晶體頻率標準的 頻標不確定度， 可根據(jù)檢定證書給出的誤差，采用 B 類評定方法進行評定。 X S T 石英晶體頻率標準裝置的檢定證書給出的頻率值的不確定度 ( 準確度)為 3 x1 0 - i 0 ，即區(qū)間半寬度值為 a = 3 x 1 0 - 0 ， 可認為在區(qū)間內(nèi) 誤差是均勻分布的， 取包含因子k = 辦， 則標準不確定度 “ ( A s ) 為 u ( A S ) = a l k = 1 . 7 3 x 1 0 一 ， 0估計 D u ( A S ) / u ( A S ) 為0 . 1 0 ， 則自 由度 ， A , = v , = 5 0 0B . 3 . 2 輸人量 S的標準不確定度u( 韻 的評定 輸入量 S的不確定度來源主要由以下二個分項合成:B . 3 . 2 . 1 來源于石英晶體頻率標準裝置的配套設(shè)備頻標 比對器和通用計數(shù)器的不確定度，采用 B 類評定方法進行評定。 根據(jù) P 0 7 B頻標比對器技術(shù)說明書給出的技術(shù)指標，被測頻率為 1 M H z ，取樣閘門時間 r為 1 0 s ，倍增次數(shù) M二 3 x1 0 3 時的比對誤差為 3 . 3 x 1 0 - ，即區(qū)間半寬度值 u =J J G 3 4 9 - 2 0 0 13 . 3 x 1 0 - ， 可認為 在區(qū)間內(nèi)誤差是均勻分布的， 取包含因子 k 二 萬， 則標準不確定度u( 8 , ) 為 u ( S , ) =a / k =1 . 9 x 1 0 一 ”估計 A U ( 8 t ) / U ( 8 t ) 為0 . 1 0 ， 則自由 度 ， a , = 5 0 aB . 3 . 2 . 2 來源于被測晶體振蕩器的測量不重復(fù)性，可通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類評定方法進行評定。 對一臺晶體振蕩器，取f o = 5 M H z , f . = 5 M H z ， 倍增系數(shù)3 x 1 0 3 ，取樣閘門時間D 1 0 s F ， 連 續(xù) 測 量1 0 次，得 到 測 量 列:5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 9 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 6 ,5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 7 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 9 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 6 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 5 0 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 8 ,5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 6 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 5 1 , 5 0 0 0 0 0 0 . 0 1 4 5 H z 因此平均值為、 = _1n 客 “ = ， 0 0 0 0 00 .0 14 77 H z單次測量標準差一西A - A )2= 習(xí)n 刃= 。 0 00 2 H z所以u ( S 2 ) = s / 5 M H z = 4 . 0 x 1 0 - ，自 由度為 ， 8 2輸人量 S的各分項S 8 2 彼此獨立不相關(guān)，=1 0一1=9 0因此輸人量 S的標準不確定度u( 韻為u ( 8)= =4 . 4 x 1 0