JJF 1756-2019低频相位计校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 7 5 62 0 1 9低频相位计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rL o w-f r e q u e n c yP h a s eM e t e r s 2 0 1 9-0 9-2 7发布2 0 2 0-0 3-2 7实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局低频相位计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rL o w-f r e q u e n c yP h a s eM e t e r sJ J F1 7 5 62 0 1 9代替J J G3 8 11 9 8 6 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 起 草 单 位:工业和信息化部电子第五研究所中国计量科学研究院 本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:申祥平(工业和信息化部电子第五研究所)梁伟军(中国计量科学研究院)杨桥新(工业和信息化部电子第五研究所)参加起草人:海兴芳(中国计量科学研究院)王洪喜(工业和信息化部电子第五研究所)J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 概述(1)3 计量特性(1)3.1 相位测量(1)3.2 幅相误差(1)4 校准条件(1)4.1 环境条件(1)4.2 测量标准及其他设备(1)5 校准项目和校准方法(2)5.1 校准项目(2)5.2 校准方法(2)6 校准结果表达(4)7 复校时间间隔(5)附录A 原始记录格式(6)附录B 校准证书内页格式(9)附录C 主要项目校准结果的不确定度评定示例(1 0)J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局引 言本规范依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示编写。本规范是对J J G3 8 11 9 8 6B X-2 1型低频数字相位计检定规程的修订。与J J G3 8 11 9 8 6相比,主要变化的内容有:J J G3 8 11 9 8 6仅适用于B X-2 1型低频数字相位计,本规范对于5H z 1MH z的低频相位计通用;相位最大允许误差由(0.1 0.3),(1 0H z 1 0 0k H z,1 0 0mV1 0 0V)变更为(0.0 2 0.1),(5H z 1 0 0k H z,1 0 0mV1 0 0V);增加了不确定度的评定示例。本规范历次版本发布情况为:J J G3 8 11 9 8 6。J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局低频相位计校准规范1 范围本规范适用于5H z 1MH z的低频相位计的校准。2 概述目前广泛使用的低频相位计是直读式数字相位计,它由整形器、鉴相器和指示器构成。其工作原理是基于时间间隔测量法,通过相位-时间转换器,将有相位差的两个信号(分别称为参考信号和被测信号)转换成一定时间间隔的起始和停止脉冲,或用相位-频率转换器,将两信号相位差转换成频率,然后用电子计数器测量其时间间隔或频率,由时间间隔或频率得到相应的相位。低频相位计主要用来测量两路同频率正弦信号的相位差。3 计量特性3.1 相位测量相位范围:0 3 6 0;相位最大允许误差:(0.0 2 0.1),(5H z 1 0 0k H z,1 0 0mV1 0 0V);(0.1 3),(1 0 0k H z 1MH z,1 0 0mV5V)。3.2 幅相误差相位最大允许误差:(0.0 2 0.1),(5H z 1 0 0k H z,1 0 0mV1 0 0V);(0.1 3),(1 0 0k H z 1MH z,1 0 0mV5V)。4 校准条件4.1 环境条件a)环境温度:2 35;b)相对湿度:8 0%;c)电源要求:(2 2 01 1)V,(5 01)H z;d)其他:周围无影响校准正常工作的机械振动和电磁干扰。4.2 测量标准及其他设备4.2.1 标准相位发生器相位范围:0 3 6 0;相位最大允许误差:(0.0 0 7 0.0 3),(5H z 1 0 0k H z,1 0 0mV1 0 0V);幅度最大允许误差:2%(5H z 1 0 0k H z,1 0 0mV1 0 0V)。4.2.2 函数信号发生器频率范围:5H z 1MH z;1J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局相位差范围:0 3 6 0;幅度范围:1 0 0mV5V(有效值,输出阻抗:高阻),最大允许误差:1%。4.2.3 精密相位计相位范围:0 3 6 0;相位最大允许误差:(0.0 3 1),(5H z 1MH z,1 0 0mV1 0 0V)。4.2.4 B N C同轴线4根,同型号,材质相同,等长。4.2.5 B N C三通2只。同型号。注1:低频相位计通常有0 3 6 0 和-1 8 0 +1 8 0 两种相位显示方式,但是-1 8 0 0 相位显示和1 8 0 3 6 0 相位显示两者之间仅仅只是相差3 6 0,本规范相位范围都以0 3 6 0 给出。注2:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。5 校准项目和校准方法5.1 校准项目校准项目见表1。表1 校准项目表序号项目名称条款1外观与工作正常性检查5.2.12相位测量5.2.23幅相误差5.2.35.2 校准方法5.2.1 外观与工作正常性5.2.1.1 被校低频相位计应无影响电气性能的机械损伤,控制旋钮及按键应能正常工作,显示屏能正常显示。5.2.1.2 被校低频相位计通电后,应能正常工作,有自检功能的应能自检。5.2.1.3 校准前,被校低频相位计及校准用设备应按说明书规定进行预热。5.2.1.4 如果被校低频相位计或精密相位计有自校零功能,对其进行零点校准。5.2.2 相位5.2.2.1 标准相位发生器法2J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局图1 相位测量校准和幅相误差校准示意图 a)按图1连接仪器;b)标准相位发生器输出电压设置为合适值(一般为1 0 0mV1 0 0V),标准相位发生器的输出频率设置为1k H z;c)设置标准相位发生器相位s(相位覆盖四个象限,步进一般选取3 0 或4 5);d)读取被校低频相位计相应的相位读数u,记于附录A表A.2;e)改变标准相位发生器相位s,重复步骤d);f)改变标准相位发生器的频率值,一般至少应选取高、中、低三点,重复步骤c)e),完成所有校准点的校准。5.2.2.2 精密相位计法图2 相位测量校准和幅相误差校准示意图a)按图2连接仪器;b)将函数信号发生器的输出信号波形设置为正弦波,输出电压设置为合适值(一般为1 0 0mV5V),输出频率设置为1k H z;c)函数信号发生器相位差按附录A表A.3中的校准点设置(相位覆盖四个象限,步进一般选取3 0 或4 5),相位同步设置为内同步;d)读取精密相位计相位读数s作为标准值,记于附录A表A.3;e)读取被校低频相位计相应的相位读数u作为示值,记于附录A表A.3;f)改变函数信号发生器的频率值,一般至少应选取高、中、低三点,重复步骤c)e),完成所有校准点的校准。5.2.3 幅相误差5.2.3.1 标准相位发生器法a)按图1连接仪器;b)设置标准相位发生器输出相位s为3 0,输出频率为1k H z;3J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局c)设置标准相位发生器参考输出幅度Ur e f为1V,信号输出幅度Uo u t为1V;d)读取被校低频相位计相应的相位读数u,作为指示值记于附录A表A.4;e)改变标准相位发生器信号输出幅度Uo u t,使标准相位发生器信号输出幅度与参考输出幅度的比值分别为5,1 0,5 0,1 0 0,重复步骤d);f)设置标准相位发生器信号输出幅度Uo u t为1V,改变标准相位发生器参考输出幅度Ur e f,使标准相位发生器参考输出幅度与信号输出幅度比值分别为5,1 0,5 0,1 0 0,重复步骤d);g)改变标准相位发生器的频率值,一般至少应选取高、中、低三点,重复步骤c)f),完成所有校准点的校准。5.2.3.2 精密相位计法a)按图2连接仪器。b)将函数信号发生器的输出信号波形设置为正弦波,输出频率设置为1k H z,两通道间的相位差设置为3 0,相位同步设置为内同步;c)设置函数信号发生器CHA的输出电压Ua为1V(CHA作为参考输出),设置函数信号发生器CH B的输出电压Ub为1V(CH B作为信号输出);d)读取精密相位计的相位读数s作为标准值,记于附录A表A.5;e)读取被校低频相位计相应的相位读数u作为示值,记于附录A表A.5;f)改变函数信号发生器CHB的输出电压Ub,使函数信号发生器信号输出幅度与参考输出幅度的比值为5,重复步骤d)e);g)设置函数信号发生器信号输出CH B的输出电压Ub为1 V,改变函数信号发生器参考输出CHA的输出电压Ua,使函数信号发生器参考输出幅度与信号输出幅度的比值为5,重复步骤d)e);h)改变函数信号发生器的频率值,一般至少应选取高、中、低三点,重复步骤c)g),完成所有校准点的校准。6 校准结果表达低频相位计校准后,出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;4J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的说明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。7 复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。5J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局附录A原始记录格式表A.1 外观与工作正常性检查检查项目结果外观工作正常性表A.2 相位测量(标准相位发生器法)频率/k H z输出幅度/V相位标准值/()相位示值/()U/(),k=211011119 011111 8 011112 7 011113 3 00.0 0 5111 0 01表A.3 相位测量(精密相位计法)频率/k H z输出幅度V校准点()相位标准值()相位示值()U/(),k=211011119 011111 8 0116J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局表A.3(续)频率/k H z输出幅度V校准点()相位标准值()相位示值()U/(),k=2112 7 011113 3 00.0 0 51110 0 01表A.4 幅相误差(标准相位发生器法)频率/k H z参考输出幅度/V信号输出幅度/V相位标准值()相位示值/()U/(),k=21113 01153 0111 03 0115 03 0111 0 03 01513 011 013 015 013 011 0 013 00.0 0 513 00.0 0 513 03 01 0 013 01 0 013 07J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局表A.5 幅相误差(精密相位计法)频率/k H z参考输出幅度/V信号输出幅度/V校准点()相位标准值()相位示值()U/(),k=21113 01153 01513 00.0 0 513 00.0 0 513 03 010 0 013 010 0 013 08J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局附录B校准证书内页格式表B.1 外观与工作正常性检查检查项目结果外观工作正常性表B.2 相位测量频率/k H z输出幅度/V相位标准值/()相位示值/()U/(),k=211011119 011111 8 011112 7 011113 3 00.0 0 51110 0 01表B.3 幅相误差(相位校准点:3 0)频率/k H z参考输出幅度/V信号输出幅度/V相位标准值()相位示值/()U/(),k=211111511151110.0 0 510.0 0 5110 0 0110 0 019J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局附录C主要项目校准结果的不确定度评定示例C.1 相位测量不确定度评定(标准相位发生器法)C.1.1 测量模型u=f(s)(C.1)式中:u 被校低频相位计的相位读数,();s 标准相位发生器的输出相位,()。C.1.2 不确定度来源a)标准相位发生器输出相位不准引入的不确定度分量u1;b)被校低频相位计分辨力引入的不确定度分量u2;c)测量重复性引入的标准不确定度分量u3。C.1.3 标准不确定度分量计算C.1.3.1 标准相位发生器输出相位不准引入的不确定度分量u1标准相位发生器输出相位不准引入的不确定度按B类方法评定。根据标准相位发生器技术说明书,在1 k H z下输出3 0 的最大允许误差为0.0 0 5,区间半宽度a=0.0 0 5,按均匀分布,包含因子k=3,则u1=a/k=0.0 0 5/3=0.0 0 29 C.1.3.2 被校低频相位计分辨力引入的不确定度分量u2被校低频相位计分辨力引入的不确定度按B类方法评定。根据被校低频相位计的说明书,其相位分辨力为0.0 0 1,区间半宽度a=0.0 0 0 5,按均匀分布,包含因子k=3,则被校低频相位计分辨力引入的不确定度分量u2=a/k=0.0 0 05/3=0.0 0 02 9 C.1.3.3 测量重复性引入的标准不确定度分量u3测量重复性引入的不确定度按A类方法评定。标准相位发生器输出信号频率为1k H z,输出电压为1V,输出相位为3 0,读取被校低频相位计相应的相位指示值。独立测量1 0次,按贝塞尔公式(C.2)计算其实验标准偏差。测量数据见表C.1。snu()=1n-1ni=1ui-u()2(C.2)表C.1 被校低频相位计的相位指示值测量次数相位指示值/()12 9.9 9 623 0.0 0 601J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局表C.1(续)测量次数相位指示值/()32 9.9 9 743 0.0 0 352 9.9 9 662 9.9 9 072 9.9 9 382 9.9 8 892 9.9 9 61 03 0.0 0 2u2 9.9 9 7snu()0.0 0 57由此引入的标准不确定度分量为u3=sn(u)=0.0 0 57 C.1.4 标准不确定度分量表各标准不确定度分量见下表C.2。表C.2 相位测量的标准不确定度分量不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度u1标准相位发生器输出相位不准B均匀30.0 0 29 u2被校低频相位计分辨力B均匀30.0 0 02 9 u3重复性A 0.0 0 57 C.1.5 合成标准不确定度根据表C.2,各不确定度分量不相关,则合成标准不确定度uc=u21+u22+u23=0.0 0 64 C.1.6 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度U=k uc=0.0 1 3 C.1.7 测量不确定度报告频率为1k H z时,相位测量3 0 的测量结果为2 9.9 9 7 0.0 1 3,其扩展不确定度为0.0 1 3,包含因子k=2。C.2 相位测量不确定度评定(精密相位计法)C.2.1 测量模型11J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局u=f(s)(C.3)式中:u 被校低频相位计的相位读数,();s 精密相位计的相位读数,()。C.2.2 不确定度来源a)精密相位计相位测量不准引入的不确定度分量u1;b)被校低频相位计分辨力引入的不确定度分量u2;c)测量重复性引入的标准不确定度分量u3。C.2.3 标准不确定度分量计算C.2.3.1 精密相位计相位测量不准引入的不确定度分量u1精密相位计相位测量不准引入的不确定度按B类方法评定。根据精密相位计说明书,在1 k H z时,相位测量3 0 的最大允许误差为0.0 2,区间半宽度a=0.0 2,按均匀分布,包含因子k=3,则u1=a/k=0.0 2/3=0.0 1 2 C.2.3.2 被校低频相位计分辨力引入的不确定度分量u2被校低频相位计分辨力引入的不确定度按B类方法评定。被校低频相位计的相位分辨力为0.0 0 1,区间半宽度a=0.0 0 05,按均匀分布,包含因子k=3,则被校低频相位计分辨力引入的不确定度分量u2=a/k=0.0 0 05/3=0.0 0 02 9 C.2.3.3 测量重复性引入的标准不确定度分量u3测量重复性引入的不确定度按A类方法评定。设置函数信号发生器输出信号波形为正弦波,输出电压为1V,输出频率为1k H z,调节两通道间的相位差,使精密相位计的读数接近3 0,读取被校低频相位计的相应相位指示值。独立测量1 0次,按式(C.2)计算其实验标准偏差。测量数据见表C.3。表C.3 被校低频相位计的相位指示值测量次数相位指示值/()12 9.9 9 723 0.0 0 333 0.0 0 643 0.0 0 253 0.0 0 362 9.9 9 672 9.9 9 382 9.9 9 092 9.9 9 721J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局表C.3(续)测量次数相位指示值/()1 03 0.0 0 2u2 9.9 9 9sn(u)0.0 0 51由此引入的标准不确定度分量为u3=sn(u)=0.0 0 51 C.2.4 标准不确定度分量表各标准不确定度分量见表C.4。表C.4 相位测量的标准不确定度分量不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度u1精密相位计相位测量不准B均匀30.0 1 2 u2被校低频相位计分辨力B均匀30.0 0 02 9 u3重复性A 0.0 0 51 C.2.5 合成标准不确定度根据表C.4,各不确定度分量不相关,则合成标准不确定度uc=u21+u22+u23=0.0 1 3 C.2.6 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度U=k uc=0.0 2 6 C.2.7 测量不确定度报告频率为1k H z时,相位测量3 0 的测量结果为2 9.9 9 9 0.0 2 6,其扩展不确定度为0.0 2 6,包含因子k=2。J J F1 7 5 62 0 1 9市场监管总局市场监管总局