脈沖分配放大器校準(zhǔn)規(guī)范

1脈沖分配放大器校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于脈沖周期為1s的脈沖分配放大器的校準(zhǔn)。ITU-TG.701:1989數(shù)字傳輸與復(fù)用詞匯以及脈沖編碼調(diào)制術(shù)語(yǔ)[Vocabdigitaltransmissionandmultiplexing,andpulsecode凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修訂單)適用于本規(guī)范。3.2傳輸時(shí)延一致性propagationtimedelayinconsistencyofcha一系統(tǒng)、時(shí)間頻率測(cè)量等。脈沖分配放大器主要由信號(hào)分配模塊和電平驅(qū)動(dòng)模塊組成，一路脈沖信號(hào)進(jìn)入脈沖分配放大器后，經(jīng)信號(hào)分配模模塊輸出。圖1為脈沖分配放大器的基本工作原理框圖。25計(jì)量特性5.1輸出幅度5.2上升時(shí)間5.3傳輸時(shí)延5.4傳輸時(shí)延一致性5.5抖動(dòng)6.1環(huán)境條件6.1.2環(huán)境相對(duì)濕度6.1.3電演電壓：220×(1年10%)源頻學(xué)0×(2。6.1.4無(wú)影響儀器重賞工作的電磁磁折和機(jī)械振動(dòng)。6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1脈沖信號(hào)發(fā)生霉輸出頻率1Hz;輸出幅度：(1~10)6.2.2時(shí)間間隔葉數(shù)器時(shí)間間隔測(cè)量范圍：0.1ns～50ns。分辨力：優(yōu)手被校脈沖分配放大器抖動(dòng)的1/3。通道時(shí)延一致性：≤50ps6.2.3示波器幅度：(1～10)V,最大允許誤差為±2%。6.2.4功分器輸出相位差：≤3ps。6.2.5標(biāo)準(zhǔn)線纜傳輸時(shí)延不確定度：≤50ps(k=2)。3表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表校準(zhǔn)項(xiàng)目1外觀及工作正常性檢查23上升時(shí)間456抖動(dòng)源要求。電源開(kāi)關(guān)、輸入輸出端口應(yīng)有明確的識(shí)別標(biāo)志。輸入輸出端口牢固。通電后儀器應(yīng)工作正常。結(jié)果記入附錄B的表B.1中。7.2.2.1按照?qǐng)D2連接儀器，脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)經(jīng)被校脈沖分配放大器后，由被校脈沖分配放大器的輸出1連接到示波器。7.2.2.2將脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)置為1PPS信號(hào)，設(shè)置示波器的輸入阻抗，使其與7.2.2.3調(diào)節(jié)示波器觸發(fā)電平和掃描時(shí)間，使被測(cè)波形清晰、穩(wěn)定地顯示在屏幕上。從示波器上讀取被校脈沖分配放大器輸出1PPS幅度VppA的峰-峰值Vo,記錄V。于附輸出1圖2輸出幅度校準(zhǔn)7.2.2.4將示波器順序連接到被校脈沖分配放大器的其他輸出，重復(fù)步驟7.2.2.3。7.2.3.1按照?qǐng)D2連接儀器。7.2.3.2將脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)置為1PPS信號(hào)，設(shè)置示波器的輸入阻抗，使其與7.2.3.3調(diào)節(jié)示波器觸發(fā)電平和掃描時(shí)間，使被測(cè)波形清晰、穩(wěn)定地顯示在屏幕上，4從示波器上讀取1PPS信號(hào)幅度從10%上升到90%的時(shí)間t,,即為被校脈沖分配放大器輸出1PPS信號(hào)的上升時(shí)間tppA,記錄t,于附錄B的表B.3中。7.2.3.4將示波器順序連接到被校脈沖分配放大器的其他輸出，重復(fù)步驟7.2.3.3。7.2.4傳輸時(shí)延7.2.4.1按照?qǐng)D3連接儀器，將脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)置為1PPS信號(hào)，功分器將1PPS信號(hào)分為兩路，一路通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)線纜C?連接到時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的通道1,另一路通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)線纜C?連接到被校脈沖分配放大器的輸入端口，標(biāo)準(zhǔn)線纜C?將被校脈沖分配放大器的輸出1連接到時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的通道2。功分器7.2.4.2將時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的通道1、2的觸發(fā)電平設(shè)置為信號(hào)幅度的50%,測(cè)量通道1到通道2的時(shí)間間隔，連續(xù)測(cè)量10次，記錄測(cè)量值△T?、△T2、…、△T10,取10次測(cè)量值的平均值△T作為測(cè)量結(jié)果。按公式(1)計(jì)算被校脈沖分配放大器傳輸時(shí)延r,記錄r于附錄B的表B.4中?！鱐——10次測(cè)量值的平均值，ns;7.2.4.3將標(biāo)準(zhǔn)線纜C?順序連接到被校脈沖分配放大器的其他輸出，重復(fù)步驟7.2.4.2。7.2.5傳輸時(shí)延一致性7.2.5.1根據(jù)7.2.4中被校脈沖分配放大器各通道傳輸時(shí)延的測(cè)量結(jié)果，選出最大值和最小值，最大值記為rmax,最小值記為rmn。7.2.5.2按公式(2)計(jì)算被校脈沖分配放大器的傳輸時(shí)延一致性△r,記錄rmx、Tmax——被校脈沖分配放大器傳輸時(shí)延的最大值，ns;7.2.6抖動(dòng)7.2.6.1按照?qǐng)D3連接儀器。7.2.6.2將脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)置為1PPS信號(hào)，時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器通道1、2的觸發(fā)電平設(shè)置為信號(hào)幅度的50%,連續(xù)采樣100次，記錄時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的測(cè)量值△T?、5△T;——時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器單次測(cè)量值，ns; n——測(cè)量次數(shù)，取100。7.2.6.3將線纜C?順序連接到被校脈沖分配放大器的其他輸出，重復(fù)步驟7.2.6.2。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書(shū)(報(bào)告)上反映，校準(zhǔn)證書(shū)(報(bào)告)應(yīng)至少包括以下信息a)標(biāo)題，如“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)或報(bào)告的唯一性標(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)對(duì)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)；i)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效說(shuō)明；j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；k)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明1)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明；m)校準(zhǔn)證書(shū)和校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)n)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；o)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)印證書(shū)或報(bào)告的聲明校準(zhǔn)原始記錄格式見(jiàn)附錄B,校準(zhǔn)證書(shū)(報(bào)告)內(nèi)頁(yè)格式見(jiàn)附錄C。9復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔建議1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。6附錄A測(cè)量不確定度評(píng)定示例A.1概述脈沖分配放大器是時(shí)間頻率統(tǒng)一、時(shí)間頻率測(cè)量等系統(tǒng)中常用的儀器設(shè)備之一，其主要參數(shù)有輸出幅度、上升時(shí)間、傳輸時(shí)延、傳輸時(shí)延一致性、抖動(dòng)。本附錄給出輸出幅度、上升時(shí)間、傳輸時(shí)延測(cè)量不確定度的評(píng)定示例。傳輸時(shí)延一致性與傳輸時(shí)延測(cè)量方法一致，其測(cè)量不確定度的評(píng)定類似；抖動(dòng)是用時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征，無(wú)需給出測(cè)量不確定度。A.2輸出幅度A.2.1測(cè)量模型將示波器接于被校脈沖分配放大器的輸出端，從示波器上讀取脈沖信號(hào)的峰-峰值V?,即為被校脈沖分配放大器輸出脈沖信號(hào)幅度VppA:VPDA=VVppA——被校脈沖分配放大器輸出脈沖幅度，V;V?——示波器測(cè)量的脈沖幅度，V。輸出幅度標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是由測(cè)量重復(fù)性、示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差和示波器顯示分辨力等引入的。各不確定度分量之間不相關(guān)，根據(jù)不確定度傳播律，被校脈沖分配放大器輸出幅度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：u?(V?)——u?(V?)——ue(VppA)=√u2(D)+u{(V?)+u{(V?)(A.2)被校脈沖分配放大器輸出脈沖幅度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，V;測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，V;示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，V;示波器顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，V。A.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.2.2.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，按A類方法評(píng)定，用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果如表A.1所示。第i次測(cè)量123456789根據(jù)表A.1中的數(shù)據(jù)，計(jì)算輸出脈沖幅度重復(fù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：7校準(zhǔn)時(shí)取單次測(cè)量結(jié)果，故測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.2.2.2示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?(V?)根據(jù)DSO81204A示波器說(shuō)明書(shū)可知，相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差為±2%滿刻度。按B類方法進(jìn)行評(píng)定，示波器垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)為1V/div時(shí)，分散區(qū)間的半寬度為服從均勻分布，包含因子k=√3,則示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.2.2.3示波器顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?(V?)數(shù)字示波器在電壓測(cè)量中顯示分辨力引入的不確定度是由示波器的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)決定的。由DSO81204A示波器說(shuō)明書(shū)可知，其A/D轉(zhuǎn)換為8位，示波器垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)為1V/div時(shí)，其讀數(shù)分辨力為：按B類方法進(jìn)行評(píng)定，則分散區(qū)間的半寬度為：服從均勻分布，包含因子k=√3,則示波器顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為A.2.3不確定度分量一覽表不確定評(píng)定分布類型A正態(tài)1示波器相對(duì)電壓測(cè)量的B均勻B均勻A.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.2)計(jì)算。uc(VpDA)=√u2(D)+u{(V?)+ui(V?)=0.17VA.2.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為：8U=k×ue(VppA)=0.34VA.3上升時(shí)間A.3.1測(cè)量模型將示波器接于被校脈沖分配放大器的輸出端，從示波器上讀取脈沖信號(hào)幅度從10%上升到90%的時(shí)間t,,即為被校脈沖分配放大器輸出脈沖信號(hào)上升時(shí)間tppA:tPDA=ttppA——被校脈沖分配放大器輸出脈沖上升時(shí)間，ns;t,——示波器測(cè)量的脈沖信號(hào)上升時(shí)間，ns。上升時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是由測(cè)量重復(fù)性、示波器上升時(shí)間和示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差等引入的。各不確定度分量之間不相關(guān)，根據(jù)不確定度傳播律，被校脈沖分配放大器輸出幅度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：ue(tppA)=√u2(D)+u}(tr)+u}(t?)uc(tppA)——被校脈沖分配放大器輸出脈沖上升時(shí)間的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(D)——測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u?(t;)——示波器上升時(shí)間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u?(t:)——示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns。A.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.3.2.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，按A類方法評(píng)定，用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果如表A.3所示。第i次測(cè)量123456789測(cè)量值/ns根據(jù)表A.3中的數(shù)據(jù)，計(jì)算輸出脈沖上升時(shí)間重復(fù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：校準(zhǔn)時(shí)取單次測(cè)量結(jié)果，故測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為A.3.2.2示波器上升時(shí)間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?(t,)根據(jù)DSO81204A示波器說(shuō)明書(shū)可知，上升時(shí)間為36ps。按B類方法進(jìn)行評(píng)定，分散區(qū)間的半寬度a=36ps,服從均勻分布，包含因子k=√3,則示波器上升時(shí)間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：9A.3.2.3示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?(tr)根據(jù)DSO81204A示波器說(shuō)明書(shū)可知，單次時(shí)間測(cè)量的最大允許誤差為±0.8ps,按B類方法進(jìn)行評(píng)定，分散區(qū)間的半寬度a=0.8ps,服從均勻分布，包含因子k=√3,則示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.3.3不確定度分量一覽表不確定評(píng)定分布類型A正態(tài)1B均勻B均勻A.3.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.4)計(jì)算。ue(tppA)=√u2(D)+u{(t)+u;(tr)=0擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為：A.4傳輸時(shí)延A.4.1測(cè)量模型時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量傳輸時(shí)延的測(cè)量模型用公式(A.5)表示。r——被校脈沖分配放大器的傳輸時(shí)延的測(cè)量誤差，ns;AT時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量值△T的平均值，ns;rc?——標(biāo)準(zhǔn)線纜C?的時(shí)延值，ns;rc;——標(biāo)準(zhǔn)線纜C?的時(shí)延值，ns。傳輸時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是由測(cè)量重復(fù)性、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量分辨力、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器通道時(shí)延一致性、標(biāo)準(zhǔn)線纜C?時(shí)延不準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)線纜C?時(shí)延不準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)線纜C?時(shí)延不準(zhǔn)和功分器輸出相位差等引入的。各不確定度分量之間不相關(guān)，根據(jù)不確定度傳播律，被校脈沖分配放大器傳輸時(shí)延的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：u.(r)=√u2(D)+u{△T)+u2(△T)+u2(rc?)+u2(rc?)+u2(rc?u(D)——測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u?(△T)——時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器通道時(shí)延一致性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，nu(rc?)——標(biāo)準(zhǔn)線纜C?時(shí)延不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(rc?)——標(biāo)準(zhǔn)線纜C?時(shí)延不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;A.4.2.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，按A類方法評(píng)定，用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)第i次測(cè)量123456789測(cè)量值/ns校準(zhǔn)時(shí)取平均值作為時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的測(cè)量結(jié)果，故測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： A.4.2.2時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?(△T)根據(jù)GT668時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器說(shuō)明書(shū)可知，其測(cè)量分辨力為1.8ps。按B類方法進(jìn)行評(píng)定，分散區(qū)間的半寬度a=0.9ps,服從均勻分布，包含因子k=√3,則時(shí)間間隔 A.4.2.3時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器通道時(shí)延一致性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?(△T)GT668時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器通道時(shí)延一致性為3ps。按B類方法進(jìn)行評(píng)定，分散區(qū)間的半寬度a=3ps,服從均勻分布，包含因子k=√3,則時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器通道時(shí)延一致用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)線纜C?的時(shí)延為9.98ns,擴(kuò)展不