JJF 1902-2021 时间间隔发生器校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 9 0 22 0 2 1时间间隔发生器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rT i m e I n t e r v a lG e n e r a t o r s 2 0 2 1-0 2-2 3发布2 0 2 1-0 8-2 3实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布时间间隔发生器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rT i m e I n t e r v a lG e n e r a t o r sJ J F1 9 0 22 0 2 1代替J J G7 2 32 0 0 8 归 口 单 位:全国时间频率计量技术委员会 主要起草单位:河北省计量监督检测研究院河北省计量检测技术中心 参加起草单位:石家庄数英仪器有限公司 本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释J J F1 9 0 22 0 2 1 本规范主要起草人:白力军(河北省计量监督检测研究院)王 茜(河北省计量检测技术中心)阎海锋(河北省计量监督检测研究院)参加起草人:冯 卫(石家庄数英仪器有限公司)张建桥(河北省计量监督检测研究院)J J F1 9 0 22 0 2 1目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(2)4.1 内置时基振荡器(2)4.2 时间间隔输出(2)4.3 脉冲输出(2)5 校准条件(2)5.1 环境条件(2)5.2 测量标准器及其他设备(3)6 校准项目和校准方法(3)6.1 校准项目(3)6.2 校准方法(4)7 校准结果的表述(7)8 复校时间间隔(8)附录A 主要项目校准结果不确定度评定示例(9)附录B 时间间隔发生器校准原始记录格式(1 7)附录C 时间间隔发生器校准证书(内页)格式(2 3)J J F1 9 0 22 0 2 1引 言本规范依据J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、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 G7 2 32 0 0 8 时间间隔发生器的修订,主要修订内容如下:根据J J G2 0 0 72 0 1 5 时间频率计量器具将频率准确度改为相对频率偏差;扩展了时间间隔测量范围;增加了内置时基、直流偏置电压的校准项;细化了计量特性技术指标。本规范的历次版本发布情况:J J G7 2 32 0 0 8;J J G7 2 31 9 9 1;J J G8 0 31 9 9 3。J J F1 9 0 22 0 2 1时间间隔发生器校准规范1 范围本规范适用于输出范围1n s 1 00 0 0s时间间隔发生器的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 8 0 电子测量仪器内石英晶体振荡器J J G1 8 1 石英晶体频率标准J J G2 9 2 铷原子频率标准J J G2 0 0 7 时间频率计量器具J J F1 1 8 0 时间频率计量名词术语及定义凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述时间间隔发生器也称为时间合成器,是以石英晶体振荡器或铷原子频率标准为时钟,利用数字合成技术,产生出可设置脉冲周期、延迟时间、脉冲宽度等多种类型的时间间隔信号的测量仪器。时间间隔发生器广泛应用于导航、通信等领域的各种时间控制系统,在检定、校准时间测量仪器时可作为标准源使用。时间间隔发生器输出方式包括单路输出脉冲列的脉冲周期、脉冲宽度,两路输出脉冲列间的时间间隔等。时间间隔发生器可有多个输出通道,输出脉冲极性可正可负,有逻辑正向脉冲和反向脉冲。其原理框图如图1所示。图1 时间间隔发生器原理1J J F1 9 0 22 0 2 14 计量特性4.1 内置时基振荡器4.1.1 开机特性:11 0-611 0-1 1。4.1.2 日频率波动:11 0-611 0-1 1。4.1.3 日老化率(日频率漂移率):11 0-611 0-1 2。4.1.4 1s频率稳定度:11 0-811 0-1 2。4.1.5 频率复现性:11 0-611 0-1 2。4.1.6 相对频率偏差:11 0-511 0-1 1。4.2 时间间隔输出4.2.1 输出范围:1n s 1 00 0 0s。4.2.2 时间间隔最大允许误差:(|A|T+),A为内置时基振荡器最大允许相对频率偏差,T为给定的时间间隔,为内置时基以外因素引入的最大允许相对偏差,由被校仪器说明书给出。4.3 脉冲输出4.3.1 脉冲幅度:0.5V1 0V。最大允许误差:(5%U+5 0mV),U为输出的幅度值。4.3.2 上升时间:1n s 1 0n s;下降时间:1n s 1 0n s。4.3.3 直流偏置电压:-5V+5V。最大允许误差:(5%U+5 0mV),U为输出的幅度值。注:校准时以被校仪器使用说明书给出的技术指标为准,以上指标仅供参考。5 校准条件5.1 环境条件5.1.1 环境温度、相对湿度、电源电压及频率要求如表1所示。表1 环境温度、相对湿度、电源电压及频率要求一览表内置振荡器类型环境温度相对湿度电源电压及频率石英晶体振荡器1 53 0温度变化不超过2无温度突变不大于8 0%2 2 0(11 0%)V5 0(12%)H z石英晶体频率标准1 53 0温度变化不超过2无温度突变不大于8 0%2 2 0(12%)V5 0(12%)H z铷原子频率标准1 82 5温度变化不超过1无温度突变不大于8 0%2 2 0(11 0%)V5 0(12%)H z2J J F1 9 0 22 0 2 15.1.2 周围无影响正常校准的电磁干扰和机械振动。5.2 测量标准器及其他设备5.2.1 参考频标参考频标的输出频率包含5MH z、1 0MH z等。频率稳定度应优于被校仪器相应取样时间频率稳定度的1/3,其他技术指标如老化率(日频率漂移率)、相对频率偏差等应优于被校仪器相应技术指标一个数量级。5.2.2 频标比对系统输入信号频率包含5MH z、1 0MH z等。取样时间包含1 s、1 0 s等,测量带宽应大于相应取样时间倒数的5倍,比对不确定度应优于被校仪器相应取样时间频率稳定度的1/3。5.2.3 时间间隔测量仪测量范围:1n s 1 00 0 0s,应有外接频标功能。触发电平在-5V5V范围内连续可调,时间间隔测量仪的最大允许误差优于被校仪器最大允许误差的1/3。5.2.4 示波器脉冲上升时间应小于被校时间间隔发生器脉冲上升时间、脉冲下降时间的1/3。电压测量范围覆盖被校时间间隔发生器输出幅度可调范围,最大允许误差应优于被校时间间隔发生器脉冲输出幅度误差的1/3。6 校准项目和校准方法6.1 校准项目时间间隔发生器校准项目如表2所示。表2 时间间隔发生器校准项目一览表序号项目名称1外观及工作正常性检查2内置时基振荡器石英晶体振荡器参见J J G1 8 0石英晶体频率标准参见J J G1 8 1铷原子频率标准参见J J G2 9 23连续脉冲周期4连续脉冲宽度5单脉冲宽度6延迟时间7两个单脉冲(阶跃电压)间的时间间隔8脉冲上升时间、下降时间9脉冲幅度1 0直流偏置电压3J J F1 9 0 22 0 2 16.2 校准方法6.2.1 外观及工作正常性检查6.2.1.1 外观检查时间间隔发生器外观应无缺陷和影响正常工作的机械损伤。前面板或后面板应标有仪器名称、型号、制造厂、出厂编号及电源要求。6.2.1.2 工作正常性检查时间间隔发生器的控制旋钮,按键开关和输入、输出端口应安装牢固;各项功能开关、按键应灵活可靠。6.2.2 内置时基振荡器被校时间间隔发生器内置时基振荡器的校准,根据振荡器类型,分别按照J J G1 8 0、J J G1 8 1或J J G2 9 2进行校准。6.2.3 连续脉冲周期仪器连接如图2所示。图2 连续脉冲周期的测量被校时间间隔发生器功能设置为“脉冲周期输出”,输出幅度为1V。时间间隔测量仪的功能设置为“周期测量”。选取适当的闸门时间,读取周期值。校准点的选取:以最小输出值为第一个校准点,其余各点按1 0倍程递增,最后一个校准点为最大输出值。每个校准点至少测量3次,取其平均值作为该点的测量值。按式(1)计算输出脉冲周期的误差:T=T0-T(1)式中:T 测量误差,s;T0 标称值,s;T 测量值,s。6.2.4 连续脉冲宽度仪器连接如图3所示。图3 连续脉冲宽度的测量4J J F1 9 0 22 0 2 1 在本项及以下各项的校准中,时间间隔测量仪在双线输入时,两根输入线使用同规格等长度的同轴电缆线。6.2.4.1 正脉冲宽度被校时间间隔发生器输出极性置“+”,功能置“连续脉冲宽度输出”,输出幅度为1V。时间间隔测量仪的功能设置为“时间间隔测量”。调整启动和停止通道的触发电平皆为0.5V,触发斜率分别置“+”和“-”,测量脉冲宽度值。校准点和测量次数的选取同6.2.3。按式(1)计算正脉冲宽度的误差。6.2.4.2 负脉冲宽度被校时间间隔发生器输出极性置“-”,输出幅度为-1V。调整时间间隔测量仪启动和停止通道的触发电平皆为-0.5V,触发斜率分别置“-”和“+”,测量脉冲宽度值。校准点和测量次数的选取同6.2.3。按式(1)计算负脉冲宽度的误差。6.2.5 单脉冲宽度仪器连接如图3所示。被校时间间隔发生器输出极性置“+”,功能置“单次脉冲宽度输出”,输出幅度为1V。按6.2.4.1的方法进行。6.2.6 延迟时间仪器连接如图4所示。图4 延迟时间的测量被校时间间隔发生器置内触发,输出极性置“+”,功能置“延迟时间输出”,输出幅度为1V。时间间隔测量仪的功能设置为“时间间隔测量”。调整启动和停止通道的触发电平分别为同步脉冲幅值的5 0%和0.5V,触发斜率均置“+”,测量延迟时间值。校准点和测量次数的选取同6.2.3。被校时间间隔发生器输出极性置“-”,输出幅度为-1V,调整时间间隔测量仪启动和停止通道的触发电平分别为同步脉冲幅值的5 0%和-0.5V,按极性设置触发斜率,测量延迟时间值。校准点和测量次数的选取同6.2.3。按式(1)计算延迟时间的误差。6.2.7 两个单脉冲(阶跃电压)间的时间间隔被校时间间隔发生器可单通道输出合成双脉冲,合理设置时间间隔测量仪输入通道的触发斜率和触发电平,仪器连接如图3所示;被校时间间隔发生器两个脉冲由两个通5J J F1 9 0 22 0 2 1道分别输出时,仪器连接如图5所示。图5 两个单脉冲时间间隔的测量被校时间间隔发生器输出极性置“+”,功能置“双脉冲输出”,输出幅度为1V。时间间隔测量仪的功能设置为“时间间隔测量”。调整启动和停止通道的触发电平均为0.5V,触发斜率均置“+”,测出两个单脉冲(阶跃电压)间的时间间隔值。校准点和测量次数的选取同6.2.3。被校时间间隔发生器输出极性置“-”,输出幅度为-1V,调整时间间隔测量仪启动和停止通道的触发电平均为-0.5V,触发斜率均置“-”,测出两个单脉冲(阶跃电压)间的时间间隔值。校准点和测量次数的选取同6.2.3。按式(1)计算两个单脉冲间的时间间隔的误差。6.2.8 脉冲上升时间、下降时间仪器连接如图6所示。图6 脉冲上升时间和下降时间的测量被校时间间隔发生器输出极性置“+”,功能置“脉冲宽度输出”,输出幅度为1V(或按技术说明书要求指标),输出脉冲宽度为最小输出值。示波器与时间间隔发生器匹配连接,使在屏幕上得到完整脉冲波形,测得脉冲幅度从1 0%上升到9 0%所对应的时间间隔即脉冲上升时间和从9 0%下降到1 0%所对应的时间间隔即脉冲下降时间。6.2.9 脉冲幅度仪器连接如图6所示。被校时间间隔发生器输出极性置“+”,功能置“脉冲宽度输出”,输出幅度为最小,输出脉冲宽度为1m s。示波器与时间间隔发生器匹配连接,调节示波器,使在屏幕上得到幅度为屏幕有效高度的5 0%以上的稳定的脉冲波形。测出脉冲波形的幅度值Ua。改变被校时间间隔发生器输出幅度U0依次为0.5V、1V、3V、5V、8V、1 0V,重复上述测量。输出脉冲幅度误差按式(2)计算:a=U0-UaUa1 0 0%(2)6J J F1 9 0 22 0 2 1 式中:a 脉冲幅度相对误差;Ua 脉冲幅度测量值,V;U0 脉冲幅度标称值,V。注:被校时间间隔发生器脉冲输出幅度为固定值时,仅在固定输出幅度值进行校准。6.2.1 0 直流偏置电压仪器连接如图6所示。被校时间间隔发生器输出极性置“+”,功能置“脉冲宽度输出”,输出幅度为5V,输出脉冲宽度设置为1m s。示波器与时间间隔发生器匹配连接,调节被校时间间隔发生器的工作状态,将时间间隔发生器的偏置电压由0V分别调到+5V和-5V,调节示波器,使在屏幕上得到幅度为屏幕有效高度的5 0%以上的稳定的脉冲波形。测出脉冲波形的幅度偏移值UV,直流偏置电压的误差按式(3)计算。V=Ud-UVUV1 0 0%(3)式中:V 偏置电压相对误差;UV 脉冲幅度偏移测量值,V;Ud 脉冲幅度偏移标称值,V。7 校准结果的表述校准证书至少包括以下信息: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或应用有关时,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;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)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;7J J F1 9 0 22 0 2 1p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。8 复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔。建议复校时间间隔为1年。8J J F1 9 0 22 0 2 1附录A主要项目校准结果不确定度评定示例A.1 概述时间间隔发生器是产生可设置脉冲周期、延迟时间、脉冲宽度等多种类型的时间间隔信号的测量仪器,其主要参数有脉冲周期、脉冲光宽度、延迟时间、两个单脉冲间的时间间隔、脉冲上升和下降时间、脉冲幅度、直流偏置电压。本附录以1m s两个单脉冲间的时间间隔、5n s脉冲上升时间、1V脉冲幅度的校准不确定度评定为例,说明时间间隔发生器各校准项目的标准不确定度评定程序。A.2 两个单脉冲间的时间间隔A.2.1 测量模型按照6.2.7的方法和步骤,用外接铷原子频率标准的时间间隔测量仪对时间间隔发生器两个单脉冲间的时间间隔进行测量。测量模型为:T=T0-Tx(A.1)式中:T 被校时间间隔发生器时间间隔测量误差,s;T0 输出时间间隔的标称值,s;Tx 被校时间间隔发生器的测量值,s。由于各不确定度(包括所有分量)之间不相关,所以合成标准不确定度可用公式(A.2)表示:u2c(T)=c2T0u2(T0)+c2Txu2(Tx)(A.2)式中:cT0、cTx 灵敏系数;cT0=T T0=1,cTx=T Tx=-1uc(T)被校时间间隔发生器时间间隔测量误差的合成标准不确定度,s;u(T0)被校时间间隔发生器引入的标准不确定度,s;u(Tx)时间间隔测量仪和参考频率标准引入的标准不确定度,s。被校时间间隔发生器时间间隔测量误差的合成标准不确定度可表示为:uc(T)=u2(T0)+u2(Tx)(A.3)A.2.2 标准不确定度评定A.2.2.1 标准不确定度来源标准不确定度来源包括:a)测量重复性引入的标准不确定度u(T0);b)参考频率标准引入的标准不确定度u1(Tx);c)时间间隔测量仪通道间时滞引入的标准不确定度u2(Tx);d)时间间隔测量仪系统误差引入的标准不确定度u3(Tx);9J J F1 9 0 22 0 2 1e)时间间隔测量仪触发电平引入的标准不确定度u4(Tx);f)时间间隔测量仪分辨力引入的标准不确定度u5(Tx)。A.2.2.2 测量重复性引入的标准不确定度u(T0)测量时间间隔选取1m s。测量重复性引入的标准不确定度u(T0)按A类方法评定,用贝塞尔公式计算实验标准偏差,多次重复测量结果如表A.1所示。表A.1 测量重复性测量序号测得值/m s11.0 0 00 0 2721.0 0 00 0 6331.0 0 00 0 4341.0 0 00 0 4551.0 0 00 0 5861.0 0 00 0 4371.0 0 00 0 5481.0 0 00 0 4891.0 0 00 0 411 01.0 0 00 0 42 根据表A.1中的数据,计算输出脉冲上升时间重复测量的实验标准偏差为:s(T0)=1.0 1n s 校准时取三次测量结果,故测量重复性引入的标准不确定度为:u(T0)=s(T0)3=0.5 8n sA.2.2.3 参考频率标准引入的标准不确定度u1(Tx)参考频率标准为铷原子频率标准,根据检定证书可知,其相对频率偏差为51 0-1 1,按B类方法进行评定,测量1m s时,分散区间的半宽度a=51 0-5n s,服从均匀分布,包含因子k=3,则参考频率标准引入的标准不确定度为:u1(Tx)=ak=51 0-5n s3=2.91 0-5n sA.2.2.4 时间间隔测量仪通道间时滞引入的标准不确定度u2(Tx)根据时间间隔测量仪说明书可知,时间间隔测量仪通道间时滞为5 0p s,按B类方法进行评定,分散区间的半宽度a=5 0p s,服从均匀分布,包含因子k=3,则时间间隔测量仪通道间时滞引入的标准不确定度为:u2(Tx)=ak=5 0p s3=2 9p sA.2.2.5 时间间隔测量仪系统误差引入的标准不确定度u3(Tx)01J J F1 9 0 22 0 2 1根据时间间隔测量仪说明书可知,时间间隔测量仪系统误差为1 0 0p s,按B类方法进行评定,分散区间的半宽度a=1 0 0p s,服从均匀分布,包含因子k=3,则时间间隔测量仪系统误差引入的标准不确定度为:u3(Tx)=ak=1 0 0p s3=5 8p sA.2.2.6 时间间隔测量仪触发电平设置引入的标准不确定度u4(Tx)根据时间间隔测量仪说明书可知,时间间隔测量仪触发电平定时允许误差为:20.2%设置+0.1%量程输入信号上升沿斜率,通过计算,时间间隔测量仪触发电平定时允许误差为:8 8p s,按B类方法进行评定,分散区间的半宽度a=8 8p s,服从均匀分布,包含因子k=3,则时间间隔测量仪触发电平设置引入的标准不确定度为:u4(Tx)=ak=8 8p s3=5 1p sA.2.2.7 时间间隔测量仪分辨力引入的标准不确定度u5(Tx)根据时间间隔测量仪说明书可知,时间间隔测量仪最小分辨力为2 0p s,按B类方法进行评定,分散区间的半宽度a=1 0p s,服从均匀分布,包含因子k=3,则时间间隔测量仪分辨力引入的标准不确定度为:u5(Tx)=ak=1 0p s3=5.8p sA.2.3 标准不确定度分量一览表表A.2 标准不确定度分量一览表标准不确定度分量不确定度来源评定方法分布k值标准不确定度u(T0)测量重复性A正态10.5 8n su1(Tx)参考频率标准B均匀32.91 0-5n su2(Tx)时间间隔测量仪通道间时滞B均匀32 9p su3(Tx)时间间隔测量仪系统误差B均匀35 8p su4(Tx)时间间隔测量仪触发电平B均匀35 1p su5(Tx)时间间隔测量仪分辨力B均匀35.8p sA.2.4 合成标准不确定度按公式(A.3)计算合成标准不确定度,结果为:uc(T)=u2(T0)+u21(Tx)+u22(Tx)+u23(Tx)+u24(Tx)+u25(Tx)=0.5 9n sA.2.5 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度为:U(T)=kuc(T)=1.2n s11J J F1 9 0 22 0 2 1A.3 脉冲上升时间A.3.1 测量模型按照6.2.8的方法和步骤,用示波器对被校时间间隔发生器脉冲上升时间进行测量。测量模型为:t=t0-tx(A.4)式中:t 被校时间间隔发生器输出脉冲上升时间误差,n s;t0 被校时间间隔发生器输出脉冲上升时间标称值,n s;tx 示波器测量的脉冲信号上升时间,n s。上升时间标准不确定度主要是由测量重复性、示波器上升时间和示波器时间测量最大允许误差等引入的。由于各不确定度(包括所有分量)之间不相关,所以合成不确定度可用公式(A.5)表示:u2c(t)=c2t0u2(t0)+c2txu2(tx)(A.5)式中:ct0、ctx 灵敏系数;ct0=t t0=1,ctx=t tx=-1uc(t)被校时间间隔发生器脉冲上升时间误差的合成标准不确定度,n s;u(t0)被校时间间隔发生器引入的标准不确定度,n s;u(tx)示波器引入的标准不确定度,n s。被校时间间隔发生器输出脉冲信号上升时间的合成标准不确定度可表示为:uc(t)=u2(t0)+u2(tx)(A.6)A.3.2 标准不确定度评定A.3.2.1 标准不确定度来源标准不确定度来源主要包括:a)测量重复性引入的标准不确定度u(t0);b)示波器上升时间引入的标准不确定度u1(tx);c)示波器时间测量最大允许误差引入的标准不确定度u2(tx)。A.3.2.2 测量重复性引入的标准不确定度u(t0)测量上升时间选取5n s。测量重复性引入的标准不确定度u(t0)按A类方法评定,用贝塞尔公式计算实验标准偏差,多次重复测量结果如表A.3所示。表A.3 输出脉冲上升时间重复性测量数据测量序号测得值/n s15.325.121J J F1 9 0 22 0 2 1表A.3(续)测量序号测得值/n s35.345.155.065.375.185.295.21 05.2 根据表A.3中的数据,计算输出脉冲上升时间重复测量的实验标准偏差为:s(t0)=0.1 1n s 校准时取单次测量结果,故测量重复性引入的标准不确定度为:u(t0)=s(t0)=0.1 1n sA.3.2.3 示波器上升时间引入的标准不确定度u1(tx)根据示波器说明书可知,上升时间为1 5 0p s。按B类方法进行评定,分散区间的半宽度a=1 5 0p s,服从均匀分布,包含因子k=3,则示波器上升时间引入的标准不确定度为:u1(tx)=ak=1 5 0p s3=0.0 8 7n sA.3.2.4 示波器时间测量最大允许误差引入的标准不确定度u2(tx)根据示波器说明书可知,单次时间测量的最大允许误差为3p s,按B类方法进行评定,分散区间的半宽度a=3p s,服从均匀分布,包含因子k=3,则示波器时间测量最大允许误差引入的标准不确定度为:u2(tx)=ak=3p s3=1.8p sA.3.3 标准不确定度分量一览表表A.4 标准不确定度分量一览表标准不确定度分量不确定度来源评定方法分布k值标准不确定度u(t0)测量重复性A正态10.1 1n su1(tx)示波器上升时间B均匀30.0 8 7n su2(tx)示波器时间测量最大允许误差B均匀30.0 0 18n sA.3.4 合成标准不确定度按公式(A.6)计算合成标准不确定度,结果为:uc(t)=u2(t0)+u21(tx)+u22(tx)=0.1 4n s31J J F1 9 0 22 0 2 1A.3.5 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度为:U(t)=kuc(t)=0.3n sA.4 脉冲幅度A.4.1 测量模型按照6.2.9的方法和步骤,用示波器对被校时间间隔发生器脉冲幅度进行测量。测量模型为:V=V0-Vx(A.7)式中:V 被校时间间隔发生器输出脉冲幅度误差,V;V0 被校时间间隔发生器输出脉冲幅度标称值,V;Vx 示波器测量的脉冲幅度,V。由于各不确定度(包括所有分量)之间不相关,所以合成标准不确定度可用公式(A.8)表示:u2c(V)=c2V0u2(V0)+c2Vxu2(Vx)(A.8)式中:cV0、cVx 灵敏系数;cV0=V V0=1,cVx=V Vx=-1uc(V)被校时间间隔发生器脉冲幅度误差的合成标准不确定度,s;u(V0)被校时间间隔发生器引入的标准不确定度,s;u(Vx)示波器引入的标准不确定度,s。被校时间间隔发生器输出脉冲信号上升时间的合成标准不确定度可表示为:uc(V)=u2(V0)+u2(Vx)(A.9)A.4.2 标准不确定度评定A.4.2.1 标准不确定度来源标准不确定度来源主要包括:a)测量重复性引入的标准不确定度u(V0);b)示波器相对电压测量的最大允许误差引入的标准不确定度u1(Vx);c)示波器显示分辨力引入的标准不确定度u2(Vx)。A.4.2.2 测量重复性引入的标准不确定度u(V0)测量脉冲幅度选取1V。测量重复性引入的标准不确定度,按A类方法评定,用贝塞尔公式计算实验标准偏差,多次重复测量结果如表A.5所示。表A.5 测量重复性测量序号测得值/V10.9 8 8120.9 8 8541J J F1 9 0 22 0 2 1表A.5(续)测量序号测得值/V30.9 8 8240.9 8 8350.9 8 8260.9 8 8070.9 8 7780.9 8 8090.9 8 811 00.9 8 80 根据表A.5中的数据,计算输出脉冲幅度重复测量的试验标准偏差为:s(V0)=0.0 0 02 2V 校准时取单次测量结果,故测量重复性引入的标准不确定度为:u(V0)=s(V0)=0.0 0 02 2VA.4.2.3 示波器相对电压测量的最大允许误差引入的标准不确定度u1(Vx)根据示波器说明书可知,相对电压测量的最大允许误差为1.5%满刻度。按B类方法评定,示波器垂直偏转系数为0.2V/d i v时,分散区间的半宽度为:a=1.5%1.6V=0.0 2 4V 服从均匀分布,包含因子k=3,则示波器相对电压测量的最大允许误差引入的标准不确定度为:u1(Vx)=ak=0.0 2 4V3=0.0 1 4VA.4.2.4 示波器显示分辨力引入的标准不确定度u2(Vx)数字示波器在电压测量中显示分辨力引入的不确定度是由示波器的A/D转换位数决定的。由示波器说明书可知,其A/D转换为8位,示波器垂直偏转系数为0.2V/d i v时,其读数分辨力为:V=1.6V28-1=0.0 0 63V 按B类方法进行评定,则分散区间的半宽度为:a=V2=0.0 0 63V2=0.0 0 32V 服从均匀分布,包含因子k=3,则示波器显示分辨力引入的标准不确定度为:u2(Vx)=ak=0.0 0 32V3=0.0 0 18V51J J F1 9 0 22 0 2 1A.4.3 标准不确定度分量一览表表A.6 脉冲幅度标准不确定度分量一览表标准不确定度分量不确定度来源评定方法分布k值标准不确定度/Vu(V0)测量重复性A正态10.0 0 02 2u1(Vx)示波器相对电压测量的最大允许误差B均匀30.0 1 4u2(Vx)示波器显示分辨力B均匀30.0 0 18A.4.4 合成标准不确定度按公式(A.9)计算合成标准不确定度,结果为:uc(V)=u2(V0)+u21(Vx)+u22(Vx)=0.0 1 4VA.4.5 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度为:U(V)=kuc(V)=0.0 2 8V 换算至相对扩展不确定度为:Ur e l(V)=2.8%,k=2 注:以上不确定度评定示例中,当测量环境符合环境校准要求时,环境影响引入的不确定度分量可忽略不计,不再单独列出。61J J F1 9 0 22 0 2 1附录B时间间隔发生器校准原始记录格式B.1 外观及工作正常性检查表B.1 外观及工作正常性检查检查项目结果外观工作正常性B.2 内置时基振荡器表B.2 内置时基振荡器内置时基振荡器类型技术要求石英晶体振荡器参见J J G1 8 0 电子测量仪器内石英晶体振荡器检定项目石英晶体频率标准参见J J G1 8 1 石英晶体频率标准检定项目铷原子频率标准参见J J G2 9 2 铷原子频率标准检定项目B.3 连续脉冲周期表B.3 连续脉冲周期标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)71J J F1 9 0 22 0 2 1B.4 连续脉冲宽度表B.4 连续脉冲宽度幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V81J J F1 9 0 22 0 2 1B.5 单脉冲宽度表B.5 单脉冲宽度幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V91J J F1 9 0 22 0 2 1B.6 延迟时间表B.6 延迟时间幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V02J J F1 9 0 22 0 2 1B.7 两个单脉冲间的时间间隔表B.7 两个单脉冲间的时间间隔幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V12J J F1 9 0 22 0 2 1B.8 脉冲上升时间、下降时间表B.8 脉冲上升时间、下降时间输出脉冲宽度测量结果上升时间n s扩展不确定度U(k=2)下降时间n s扩展不确定度U(k=2)B.9 脉冲幅度表B.9 脉冲幅度输出脉冲宽度1m s标称值/V测量值/V相对误差/%相对扩展不确定度Ur e l(k=2)B.1 0 直流偏置表B.1 0 直流偏置输出脉冲宽度1m s偏移标称值/V偏移测量值/V相对误差/%相对扩展不确定度Ur e l(k=2)+5-522J J F1 9 0 22 0 2 1附录C时间间隔发生器校准证书(内页)格式C.1 外观及工作正常性检查表C.1 外观及工作正常性检查检查项目结果外观工作正常性C.2 内置时基振荡器表C.2 内置时基振荡器内置时基类型技术要求石英晶体振荡器参见J J G1 8 0 电子测量仪器内石英晶体振荡器检定项目石英晶体频率标准参见J J G1 8 1 石英晶体频率标准检定项目铷原子频率标准参见J J G2 9 2 铷原子频率标准检定项目C.3 连续脉冲周期表C.3 连续脉冲周期标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)32J J F1 9 0 22 0 2 1C.4 连续脉冲宽度表C.4 连续脉冲宽度幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V42J J F1 9 0 22 0 2 1C.5 单脉冲宽度表C.5 单脉冲宽度幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V52J J F1 9 0 22 0 2 1C.6 延迟时间表C.6 延迟时间幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V62J J F1 9 0 22 0 2 1C.7 两个单脉冲间的时间间隔表C.7 两个单脉冲间的时间间隔幅度标称值测量值1次2次3次测量平均值扩展不确定度U(k=2)+1V-1V72J J F1 9 0 22 0 2 1C.8 脉冲上升时间、下降时间表C.8 脉冲上升时间、下降时间输出脉冲宽度测量结果上升时间扩展不确定度U(k=2)下降时间扩展不确定度U(k=2)C.9 脉冲幅度表C.9 脉冲幅度输出脉冲宽度1m s标称值/V测量值/V相对误差/%相对扩展不确定度Ur e l(k=2)C.1 0 直流偏置表C.1 0 直流偏置输出脉冲宽度1m s偏移标称值/V偏移测量值/V偏置电压相对误差/%相对扩展不确定度Ur e l(k=2)+5-582J J F1 9 0 22 0 2 1