低頻相位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1756—20191低頻相位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于5Hz~1MHz的低頻相位計(jì)的校準(zhǔn)。2概述目前廣泛使用的低頻相位計(jì)是直讀式數(shù)字相位計(jì),它由整形器、鑒相器和指示器構(gòu)成。其工作原理是基于時(shí)間間隔測(cè)量法,通過(guò)相位-時(shí)間轉(zhuǎn)換器,將有相位差的兩個(gè)信號(hào)(分別稱為參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào))轉(zhuǎn)換成一定時(shí)間間隔的起始和停止脈沖,或用相位-頻率轉(zhuǎn)換器,將兩信號(hào)相位差轉(zhuǎn)換成頻率,然后用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量其時(shí)間間隔或頻率,由時(shí)間間隔或頻率得到相應(yīng)的相位。低頻相位計(jì)主要用來(lái)測(cè)量?jī)陕吠l率正弦信號(hào)的相位差。3計(jì)量特性3.1相位測(cè)量相位范圍:0°~360°;相位最大允許誤差:±(0.02°~0.1°),(5Hz~100kHz,100mV~100V);±(0.1°~3°),(100kHz~1MHz,100mV~5V)。3.2幅相誤差相位最大允許誤差:±(0.02°~0.1°),(5Hz~100kHz,100mV~100V);±(0.1°~3°),(100kHz~1MHz,100mV~5V)。4校準(zhǔn)條件4.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度:23℃±5℃;b)相對(duì)濕度:≤80%;c)電源要求:(220±11)V,(50±1)Hz;d)其他:周圍無(wú)影響校準(zhǔn)正常工作的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾。4.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備4.2.1標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器相位范圍:0°~360°;相位最大允許誤差:±(0.007°~0.03°),(5Hz~100kHz,100mV~100V);幅度最大允許誤差:±2%(5Hz~100kHz,100mV~100V)。4.2.2函數(shù)信號(hào)發(fā)生器頻率范圍:5Hz~1MHz;JJF1756—20192相位差范圍:0°~360°;幅度范圍:100mV~5V(有效值,輸出阻抗:高阻),最大允許誤差:±1%。4.2.3精密相位計(jì)相位范圍:0°~360°;相位最大允許誤差:±(0.03°~1°),(5Hz~1MHz,100mV~100V)。4.2.4BNC同軸線4根,同型號(hào),材質(zhì)相同,等長(zhǎng)。4.2.5BNC三通2只。同型號(hào)。注1:低頻相位計(jì)通常有0°~360°和-180°~+180°兩種相位顯示方式,但是-180°~0°相位顯示和180°~360°相位顯示兩者之間僅僅只是相差360°,本規(guī)范相位范圍都以0°~360°給出。注2:以上技術(shù)指標(biāo)不作合格性判別,僅提供參考。5校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法5.1校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目見(jiàn)表1。表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表序號(hào)項(xiàng)目名稱條款1外觀與工作正常性檢查5.2.12相位測(cè)量5.2.23幅相誤差5.2.35.2校準(zhǔn)方法5.2.1外觀與工作正常性5.2.1.1被校低頻相位計(jì)應(yīng)無(wú)影響電氣性能的機(jī)械損傷,控制旋鈕及按鍵應(yīng)能正常工作,顯示屏能正常顯示。5.2.1.2被校低頻相位計(jì)通電后,應(yīng)能正常工作,有自檢功能的應(yīng)能自檢。5.2.1.3校準(zhǔn)前,被校低頻相位計(jì)及校準(zhǔn)用設(shè)備應(yīng)按說(shuō)明書(shū)規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱。5.2.1.4如果被校低頻相位計(jì)或精密相位計(jì)有自校零功能,對(duì)其進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。5.2.2相位5.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器法JJF1756—20193圖1相位測(cè)量校準(zhǔn)和幅相誤差校準(zhǔn)示意圖a)按圖1連接儀器;b)標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出電壓設(shè)置為合適值(一般為100mV~100V),標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器的輸出頻率設(shè)置為1kHz;c)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器相位?s(相位覆蓋四個(gè)象限,步進(jìn)一般選取30°或45°);d)讀取被校低頻相位計(jì)相應(yīng)的相位讀數(shù)?u,記于附錄A表A.2;e)改變標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器相位?s,重復(fù)步驟d);f)改變標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器的頻率值,一般至少應(yīng)選取高、中、低三點(diǎn),重復(fù)步驟c)~e),完成所有校準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)。5.2.2.2精密相位計(jì)法圖2相位測(cè)量校準(zhǔn)和幅相誤差校準(zhǔn)示意圖a)按圖2連接儀器;b)將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)波形設(shè)置為正弦波,輸出電壓設(shè)置為合適值(一般為100mV~5V),輸出頻率設(shè)置為1kHz;c)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相位差按附錄A表A.3中的校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置(相位覆蓋四個(gè)象限,步進(jìn)一般選取30°或45°),相位同步設(shè)置為內(nèi)同步;d)讀取精密相位計(jì)相位讀數(shù)?s作為標(biāo)準(zhǔn)值,記于附錄A表A.3;e)讀取被校低頻相位計(jì)相應(yīng)的相位讀數(shù)?u作為示值,記于附錄A表A.3;f)改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的頻率值,一般至少應(yīng)選取高、中、低三點(diǎn),重復(fù)步驟c)~e),完成所有校準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)。5.2.3幅相誤差5.2.3.1標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器法a)按圖1連接儀器;b)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出相位?s為30°,輸出頻率為1kHz;JJF1756—20194c)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器參考輸出幅度Uref為1V,信號(hào)輸出幅度Uout為1V;d)讀取被校低頻相位計(jì)相應(yīng)的相位讀數(shù)?u,作為指示值記于附錄A表A.4;e)改變標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器信號(hào)輸出幅度Uout,使標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器信號(hào)輸出幅度與參考輸出幅度的比值分別為5,10,50,100,重復(fù)步驟d);f)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器信號(hào)輸出幅度Uout為1V,改變標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器參考輸出幅度Uref,使標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器參考輸出幅度與信號(hào)輸出幅度比值分別為5,10,50,100,重復(fù)步驟d);g)改變標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器的頻率值,一c)~f),完成所有校準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)。5.2.3.2精密相位計(jì)法a)按圖2連接儀器。b)將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)波形設(shè)置為正弦波,輸出頻率設(shè)置為1kHz,兩通道間的相位差設(shè)置為30°,相位同步設(shè)置為內(nèi)同步;c)設(shè)置函數(shù)信號(hào)發(fā)生器CHA的輸出電壓Ua為1V(CHA作為參考輸出),設(shè)置函數(shù)信號(hào)發(fā)生器CHB的輸出電壓Ub為1V(CHB作為信號(hào)輸出);d)讀取精密相位計(jì)的相位讀數(shù)?s作為標(biāo)準(zhǔn)值,記于附錄A表A.5;e)讀取被校低頻相位計(jì)相應(yīng)的相位讀數(shù)?u作為示值,記于附錄A表A.5;f)改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器CHB的輸出電壓Ub,使函數(shù)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)輸出幅度與參考輸出幅度的比值為5,重復(fù)步驟d)~e);g)設(shè)置函數(shù)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)輸出CHB的輸出電壓Ub為1V,改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器參考輸出CHA的輸出電壓Ua,使函數(shù)信號(hào)發(fā)生器參考輸出幅度與信號(hào)輸出幅度的比值為5,重復(fù)步驟d)~e);c)~g),完成所有校準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)。6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)低頻相位計(jì)校準(zhǔn)后,出具校準(zhǔn)證書(shū)。校準(zhǔn)證書(shū)至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書(shū)”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書(shū)的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說(shuō)明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明;5k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明;m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明;n)校準(zhǔn)證書(shū)簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的說(shuō)明;p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書(shū)的聲明。7復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦為1年。JJF1756—20196附錄A原始記錄格式表A.1外觀與工作正常性檢查檢查項(xiàng)目結(jié)果外觀工作正常性表A.2相位測(cè)量(標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器法)頻率/kHz輸出幅度/V相位標(biāo)準(zhǔn)值/(°)相位示值/(°)U/(°),k=211011?119011?1118011?1127011?113300.0051??1?1001?表A.3相位測(cè)量(精密相位計(jì)法)頻率/kHz輸出幅度V校準(zhǔn)點(diǎn)(°)相位標(biāo)準(zhǔn)值(°)相位示值(°)U/(°),k=211011?119011?1118011?7表A.3(續(xù))頻率/kHz輸出幅度V校準(zhǔn)點(diǎn)(°)相位標(biāo)準(zhǔn)值(°)相位示值(°)U/(°),k=21127011?113300.0051??1?10001?表A.4幅相誤差(標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器法)頻率/kHz參考輸出幅度/V信號(hào)輸出幅度/V相位標(biāo)準(zhǔn)值(°)相位示值/(°)U/(°),k=2111301153011103011503011100301513011013015013011001300.0051?300.005?130???301001?30100?130JJF1756—20198表A.5幅相誤差(精密相位計(jì)法)頻率/kHz參考輸出幅度/V信號(hào)輸出幅度/V校準(zhǔn)點(diǎn)(°)相位標(biāo)準(zhǔn)值(°)相位示值(°)U/(°),k=21113011530151300.0051?300.005?130???3010001?301000?130JJF1756—20199附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式表B.1外觀與工作正常性檢查檢查項(xiàng)目結(jié)果外觀工作正常性表B.2相位測(cè)量頻率/kHz輸出幅度/V相位標(biāo)準(zhǔn)值/(°)相位示值/(°)U/(°),k=211011?119011?1118011?1127011?113300.0051??1?10001?表B.3幅相誤差(相位校準(zhǔn)點(diǎn):30°)頻率/kHz參考輸出幅度/V信號(hào)輸出幅度/V相位標(biāo)準(zhǔn)值(°)相位示值/(°)U/(°),k=211111511?1511?10.0051?0.005?1???10001?1000?110附錄C主要項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定示例C.1相位測(cè)量不確定度評(píng)定(標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器法)C.1.1測(cè)量模型式中:?u=f(?s)(C.1)?u—被校低頻相位計(jì)的相位讀數(shù),(°);?s—標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器的輸出相位,(°)。C.1.2不確定度來(lái)源a)標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出相位不準(zhǔn)引入的不確定度分量u1;b)被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度分量u2;c)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3。C.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算C.1.3.1標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出相位不準(zhǔn)引入的不確定度分量u1標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出相位不準(zhǔn)引入的不確定度按B類方法評(píng)定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器技術(shù)說(shuō)明書(shū),在1kHz下輸出30°的最大允許誤差為±0.005°,區(qū)間半寬度a=0.005°,按均勻分布,包含因子k=3,則C.1.3.2被校低頻相位計(jì)力a.°09°被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度按B類方法評(píng)定。根據(jù)被校低頻相位計(jì)的說(shuō)明書(shū),其相位分辨力為0.001°,區(qū)間半寬度a=0.0005°,按均勻分布,包含因子k=3,則被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度分量C.1.3.3測(cè)量重復(fù)性引入u3=0.00029°測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度按A類方法評(píng)定。標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出信號(hào)頻率為1kHz,輸出電壓為1V,輸出相位為30°,讀取被校低頻相位計(jì)相應(yīng)的相位指示值。獨(dú)立測(cè)量10次,按貝塞爾公式(C.2)計(jì)算其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表C.1。sn(?u)=(?ui-?u)2(C.2)表C.1被校低頻相位計(jì)的相位指示值測(cè)量次數(shù)相位指示值/(°)129.996230.006JJF1756—201911表C.1(續(xù))測(cè)量次數(shù)相位指示值/(°)329.997430.003529.996629.990729.993829.988929.9961030.002?u29.997sn(?u)0.0057由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為C.1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見(jiàn)下表C.2。u3=sn(?C.1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見(jiàn)下表C.2。表C.2相位測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度分量來(lái)源評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1標(biāo)準(zhǔn)相位發(fā)生器輸出相位不準(zhǔn)B均勻 30.0029°u2被校低頻相位計(jì)分辨力B均勻 30.00029°u3重復(fù)性A0.0057°C.1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度根據(jù)表C.2,各不確定度分量不相關(guān),則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度C.1.6擴(kuò)展不確定度uc=u+u+u=0.0064°C.1.7測(cè)量不確定度報(bào)告取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度U=kuc=C.1.7測(cè)量不確定度報(bào)告頻率為1kHz時(shí),相位測(cè)量30°的測(cè)量結(jié)果為29.997°±0.013°,其擴(kuò)展不確定度為0.013°,包含因子k=2。C.2相位測(cè)量不確定度評(píng)定(精密相位計(jì)法)C.2.1測(cè)量模型JJF1756—201912式中:?u—被校低頻相位計(jì)的相位讀數(shù),(°);式中:?u—被校低頻相位計(jì)的相位讀數(shù),(°);?s—精密相位計(jì)的相位讀數(shù),(°)。C.2.2不確定度來(lái)源a)精密相位計(jì)相位測(cè)量不準(zhǔn)引入的不確定度分量u1;b)被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度分量u2;c)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3。C.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算C.2.3.1精密相位計(jì)相位測(cè)量不準(zhǔn)引入的不確定度分量u1精密相位計(jì)相位測(cè)量不準(zhǔn)引入的不確定度按B類方法評(píng)定。根據(jù)精密相位計(jì)說(shuō)明書(shū),在1kHz時(shí),相位測(cè)量30°的最大允許誤差為±0.02°,區(qū)間半寬度a=0.02°,按均勻分布,包含因子k=3,則C.2.3.2被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度分量u2uC.2.3.2被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度分量u2被校低頻相位計(jì)分辨力引入的不確定度按B類方法評(píng)定。被校低頻相位計(jì)的相位°0005°,按均勻分布,包含因子k=3,則被校低C.2.3.3測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3u2C.2.3.3測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3測(cè)量重復(fù)性引入的