JJF 2197-2025 頻標(biāo)比對(duì)器校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范5頻標(biāo)比對(duì)器校準(zhǔn)規(guī)范s8發(fā)布 8實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局 發(fā)布5頻標(biāo)比對(duì)器校準(zhǔn)規(guī)范rs

5代替5歸 口 單 位:全國(guó)時(shí)間頻率計(jì)量技術(shù)委員主要起草單位:北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所參加起草單位:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院石家莊數(shù)英儀器有限公司本規(guī)范委托全國(guó)時(shí)間頻率計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人:柳 丹北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所)葛 軍北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所)參加起草人:李 翼北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所)張愛(ài)敏中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)張 越中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)馮 衛(wèi)石家莊數(shù)英儀器有限公司)5ⅠⅠ目 錄引言………………………

Ⅲ)1范圍……………………2引用文件………………3概述……………………4計(jì)量特性………………1參考頻率……………2被測(cè)頻率……………3比對(duì)不確定度………………………4輸入靈敏度…………5最大輸入頻差………………………5校準(zhǔn)條件………………1環(huán)境條件……………2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備………………6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法…………………1校準(zhǔn)項(xiàng)目……………2校準(zhǔn)方法……………7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)…………8復(fù)校時(shí)間間隔…………

1)1)1)2)2)2)2)3)3)3)3)3)4)4)4)6)7)附錄A 原始記錄格式…………………

8)附錄B 校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格附錄C 不確定度評(píng)定示

…………………………

9))5引 言1通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義0國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則》和2測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范制修訂工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范是對(duì)5頻標(biāo)比對(duì)器檢定規(guī)程》的修訂,主要修訂內(nèi)容如下:原規(guī)程名稱(chēng)為頻標(biāo)比對(duì)器檢定規(guī)程,現(xiàn)修改為頻標(biāo)比對(duì)器校準(zhǔn)規(guī)范;完善了頻標(biāo)比對(duì)器工作原理表述;擴(kuò)展了頻標(biāo)比對(duì)器頻率范圍;擴(kuò)展了比對(duì)不確定度取樣時(shí)間;提高了比對(duì)不確定度、輸入靈敏度技術(shù)指標(biāo);增加了最大輸入頻差校準(zhǔn)項(xiàng)目。本規(guī)范歷次版本發(fā)布情況為:;;。Ⅱ511頻標(biāo)比對(duì)器校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于基于頻差倍增技術(shù)、雙混頻時(shí)差技術(shù)和數(shù)字式雙混頻時(shí)差技術(shù)的頻標(biāo)比對(duì)器的校準(zhǔn)。引用文件本規(guī)范引用了下列文件:0時(shí)間頻率計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義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改單適用于本規(guī)范。概述頻標(biāo)比對(duì)器是一種高分辨力的頻率測(cè)量?jī)x器,通過(guò)兩臺(tái)頻標(biāo)的相互比較,測(cè)量頻率穩(wěn)定度、頻率偏差等指標(biāo)。頻標(biāo)比對(duì)器實(shí)現(xiàn)的主要原理是通過(guò)頻差倍增技術(shù)、雙混頻時(shí)差技術(shù)和數(shù)字式雙混頻時(shí)差技術(shù)提高頻率測(cè)量的分辨力。頻差倍增技術(shù)是由計(jì)數(shù)器測(cè)得頻差倍增后兩個(gè)頻標(biāo)的平均頻率差,再由后處理程序計(jì)算頻率穩(wěn)定度指標(biāo)。雙混頻時(shí)差技術(shù)是采用一個(gè)公共頻率源分別與被測(cè)頻率和參考頻率進(jìn)行混頻,得到的兩個(gè)拍頻信號(hào)經(jīng)低通濾波器)后,由時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量?jī)蓚€(gè)差拍信號(hào)的時(shí)間相位差,再由后處理程序計(jì)算頻率穩(wěn)定度指標(biāo)。數(shù)字式雙混頻時(shí)差技術(shù)是對(duì)兩個(gè)頻標(biāo)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣,經(jīng)數(shù)字下變頻、數(shù)字鑒相等數(shù)字信號(hào)處理得到相位差數(shù)據(jù),再進(jìn)一步計(jì)算得到頻率穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)。頻標(biāo)比對(duì)器工作原理如圖1~圖3所示。圖1頻差倍增技術(shù)工作原理圖5圖2雙混頻時(shí)差技術(shù)工作原理圖計(jì)量特性參考頻率0被測(cè)頻率

圖3數(shù)字式雙混頻時(shí)差技術(shù)工作原理圖。0z比對(duì)不確定度τ為取樣時(shí)間見(jiàn)表τ為取樣時(shí)間

, ()( ) 。y阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差表示比對(duì)不確定度表y阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差表示比對(duì)不確定度取樣時(shí)間τ比對(duì)不確定度)取樣組數(shù)m19~100s0~300s1~401s2~50s3~50s4~50s5~65s6~651d6~6525輸入靈敏度 ( )( 。18V最大輸入頻差6。

有效值

輸入阻抗0Ω注:以上指標(biāo)僅供參考。校準(zhǔn)條件環(huán)境條件溫度在8℃8℃范圍內(nèi)選擇某一溫度點(diǎn)2℃,且不應(yīng)有溫度突變。

校準(zhǔn)過(guò)程中環(huán)境溫度的變化不超過(guò)濕度相對(duì)濕度:

0。供電電源電壓02;頻率02。其他周?chē)鸁o(wú)影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備參考頻標(biāo)輸出頻率50;頻率穩(wěn)定度:優(yōu)于;輸出幅度:5V有效值;頻率偏差:優(yōu)于8。頻率合成器頻率范圍:覆蓋被校頻標(biāo)比對(duì)器的工作頻率范圍;頻率分辨力1;輸出阻抗0;頻率穩(wěn)定度:優(yōu)于τ或具有外接頻標(biāo)功能。功率計(jì)頻率范圍:覆蓋被校頻標(biāo)比對(duì)器的工作頻率范圍;功率測(cè)量范圍:~;功率測(cè)量最大允許誤差:。功分器頻率范圍:覆蓋被校頻標(biāo)比對(duì)器的工作頻率范圍;幅度一致性:。衰減器頻率范圍:覆蓋被校頻標(biāo)比對(duì)器的工作頻率范圍;35衰減范圍:,步進(jìn)。注:以上指標(biāo)僅供參考。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目見(jiàn)表。表2校準(zhǔn)項(xiàng)目序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目1外觀及工作正常性檢查2比對(duì)不確定度3輸入靈敏度4最大輸入頻差校準(zhǔn)方法外觀及工作正常性檢查外觀檢查前面板或后面板上應(yīng)標(biāo)有:儀器名稱(chēng)、型號(hào)、制造廠、出廠編號(hào)及電源要求。電源開(kāi)關(guān)、輸入輸出端口、功能設(shè)置開(kāi)關(guān)等均應(yīng)有識(shí)別標(biāo)志,顯示屏能正常顯示工作參數(shù)。各接口應(yīng)牢固可靠,各功能旋鈕、按鍵應(yīng)靈活可用,無(wú)影響正常工作的機(jī)械損傷。工作正常性檢查儀器連接如圖4所示。將參考頻標(biāo)或頻率合成器的輸出經(jīng)功分器分成兩路,分別接入被校頻標(biāo)比對(duì)器的參考和被測(cè)兩個(gè)輸入端,如采用頻率合成器,設(shè)置頻率合成器的輸出頻率和輸出幅度符合被校頻標(biāo)比對(duì)器的輸入要求,觀察頻標(biāo)比對(duì)器是否能夠正常工作。比對(duì)不確定度

圖4工作正常性檢查連接示意圖儀器連接如圖4所示,在被校頻標(biāo)比對(duì)器工作頻率范圍內(nèi)選常用頻率點(diǎn)如5、0z及上限頻率如0z等,測(cè)量比對(duì)不確定度。頻差倍增型頻標(biāo)比對(duì)器設(shè)置頻標(biāo)比對(duì)器測(cè)量帶寬及倍增次數(shù)測(cè)量不同取樣時(shí)間的時(shí)域頻率穩(wěn)定度,45取樣組數(shù)按表1選取;改變測(cè)量帶寬或倍增次數(shù)的設(shè)置執(zhí)行步驟操作將數(shù)據(jù)記錄到附錄2中。雙混頻時(shí)差型頻標(biāo)比對(duì)器設(shè)置頻標(biāo)比對(duì)器測(cè)量帶寬測(cè)量不同取樣時(shí)間的時(shí)域頻率穩(wěn)定度取樣組數(shù)按表1選取;: , 改變測(cè)量帶寬的設(shè)置,執(zhí)行步驟)操作,將數(shù)據(jù)記錄到附錄2中: , 注 在比對(duì)不確定度校準(zhǔn)過(guò)程中 需要注意設(shè)置頻率合成器的輸出幅度 一般按照設(shè)備技術(shù)標(biāo)的約定條件來(lái)設(shè)置。輸入靈敏度儀器連接如圖5或圖6所示

在被校頻標(biāo)比對(duì)器工作頻率范圍內(nèi)選常用頻率點(diǎn)如50z測(cè)量輸入靈敏度。圖5被測(cè)通道輸入靈敏度校準(zhǔn)連接示意圖圖6參考通道輸入靈敏度校準(zhǔn)連接示意圖頻率合成器的輸出經(jīng)功分器分成兩路,分別接入被校頻標(biāo)比對(duì)器的參考被測(cè))輸入端和衰減器的輸入端,衰減器的輸出接入功率計(jì)輸入端;設(shè)置頻率合成器的輸出功率約為頻標(biāo)比對(duì)器被測(cè)參考通道輸入信號(hào)標(biāo)稱(chēng)的最小功率電平值的兩倍,調(diào)整衰減器的衰減值,使功率計(jì)顯示值為頻標(biāo)比對(duì)器被測(cè)參考通道輸入信號(hào)標(biāo)稱(chēng)的最小功率電平值;重新連接衰減器的輸出端至頻標(biāo)比對(duì)器的被測(cè)參考輸入端,記錄頻標(biāo)比對(duì)器s頻率穩(wěn)定度測(cè)量結(jié)果1;55將2測(cè)得s比對(duì)不確定度測(cè)量結(jié)果記為0,如果10,則最小功率電平值作為被測(cè)參考)通道的輸入靈敏度,將數(shù)據(jù)記錄到附錄3中;反之,減小衰減器的衰減值或增大頻率合成器的輸出功率,直到滿足10,將衰減器的輸出端連接功率計(jì),功率計(jì)顯示值為頻標(biāo)比對(duì)器被測(cè)參考輸入端的輸入靈敏度,將數(shù)據(jù)記錄到附錄3中。最大輸入頻差儀器連接如圖7所示。圖7最大輸入頻差校準(zhǔn)連接示意圖參考頻標(biāo)的輸出經(jīng)功分器分成兩路,分別接入被校頻標(biāo)比對(duì)器的參考輸入端和頻率合成器的外參考輸入端,頻率合成器的輸出接入頻標(biāo)比對(duì)器被測(cè)輸入端;以參考頻標(biāo)輸出頻率作為中心頻率調(diào)節(jié)頻率合成器輸出頻率分別達(dá)到正、負(fù)最大輸入頻差值,頻標(biāo)比對(duì)器測(cè)量頻率偏差,測(cè)量結(jié)果應(yīng)與頻率合成器設(shè)置值相符合,將數(shù)據(jù)記錄到附錄4中。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)至少包括以下內(nèi)容:標(biāo)題校準(zhǔn)證書(shū);實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)和地址;進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同;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);客戶的名稱(chēng)和地址;被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí)應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接收日期;如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(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;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(chēng)及代號(hào);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;校準(zhǔn)環(huán)境的描述;校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明;對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明;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);65校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的說(shuō)明;未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書(shū)或報(bào)告的聲明。復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行決定,建議不超過(guò)2個(gè)月。75附錄A外觀及工作正常性檢查

原始記錄格式檢查項(xiàng)目結(jié)果外觀工作正常性比對(duì)不確定度取樣時(shí)間τ測(cè)量帶寬倍增次數(shù)比對(duì)不確定度)不確定度U)10s0s1sssss1d輸入靈敏度測(cè)量通道輸入信號(hào)頻率1s頻率穩(wěn)定度輸入靈敏度不確定度U)參考輸入端被測(cè)輸入端最大輸入頻差設(shè)定值測(cè)量值不確定度U)85附錄B外觀及工作正常性檢查

校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式檢查項(xiàng)目結(jié)果外觀工作正常性比對(duì)不確定度取樣時(shí)間τ測(cè)量帶寬倍增次數(shù)比對(duì)不確定度)不確定度U)10s0s1sssss1d輸入靈敏度測(cè)量通道輸入信號(hào)頻率1s頻率穩(wěn)定度輸入靈敏度不確定度U)參考輸入端被測(cè)輸入端最大輸入頻差設(shè)定值測(cè)量值不確定度U)95附錄C不確定度評(píng)定示例比對(duì)不確定度校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評(píng)定測(cè)量方法見(jiàn),其中氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)3作為參考頻標(biāo),測(cè)量被校頻標(biāo)比對(duì)器的比對(duì)不確定度。不確定度來(lái)源測(cè)量不確定度主要來(lái)源包括

:有限次測(cè)量引入的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定

被校頻標(biāo)比對(duì)器s比對(duì)不確定度測(cè)量結(jié)果為×3,阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差有限次測(cè)量次數(shù)m為,則:0134 )0合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 。標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總見(jiàn)表1表1比對(duì)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度符號(hào)評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度有限次測(cè)量u1A類(lèi)正態(tài)14合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:擴(kuò)展不確定度

14 )取包含因子,擴(kuò)展不確定度為:U44 )輸入靈敏度校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評(píng)定測(cè)量方法見(jiàn),其中頻率合成器為,功分器為+,衰減器為,功率計(jì)為,測(cè)量被校頻標(biāo)比對(duì)器的輸入靈敏度。不確定度來(lái)源測(cè)量不確定度主要來(lái)源包括:頻率合成器電平誤差引入的不確定度;功率計(jì)電平誤差引入的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定頻率合成器電平誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度依據(jù)頻率合成器A技術(shù)說(shuō)明書(shū),其電平誤差為±1 設(shè)定值1)峰峰值,按B類(lèi)方法評(píng)定,設(shè)為均勻分布,包含因子=,則:053110V有效值)/29V )3功率計(jì)電平誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度依據(jù)功率計(jì)A技術(shù)說(shuō)明書(shū),其電平誤差為±5 功率設(shè)定值,按B類(lèi)法評(píng)定,設(shè)為均勻分布,包含因子=,則:3250V有效值3V )3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 。標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總見(jiàn)表2表2輸入靈敏度標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度符號(hào)評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度頻率合成器電平誤差u1B類(lèi)均勻39V功率計(jì)電平誤差u2B類(lèi)均勻33V以上各不確定度互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:=120V )擴(kuò)展不確定度取包含因子,擴(kuò)展不確定度為: ( )U00V最大輸入頻差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評(píng)定

7測(cè)量方法見(jiàn),其中氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)3作為參考頻標(biāo),測(cè)量被校頻標(biāo)比對(duì)器的最大輸入頻差。不確定度來(lái)源測(cè)量不確定度主要來(lái)源包括:參考頻標(biāo)輸出頻率不準(zhǔn)確引入的不確定度;參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度;測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定參考頻標(biāo)輸出頻率不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)量值溯源,其頻率偏差為3,按B類(lèi)方法評(píng)定,設(shè)其為均勻分布,包含因子=,則:134 )3參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)量值溯源,其s頻率穩(wěn)定度為4,按B類(lèi)方法評(píng)定,設(shè)其為均勻分布,包含因子=,則:153244 )3測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用A類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定,對(duì)被校頻標(biāo)比對(duì)器最大輸入頻差連續(xù)獨(dú)立測(cè)量0次,用貝塞爾法計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表。表3測(cè)量重復(fù)性序號(hào)最大輸入