JJF 1758-2019 低频移相器及相位发生器校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 7 5 82 0 1 9低频移相器及相位发生器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rL o wF r e q u e n c yP h a s eS h i f t e r sa n dP h a s eG e n e r a t o 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 布低频移相器及相位发生器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rL o wF r e q u e n c yP h a s eS h i f t e r sa n dP h a s eG e n e r a t o r sJ J F1 7 5 82 0 1 9代替J J G5 3 01 9 8 8 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 起 草 单 位:中国航天科工集团二院2 0 3所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 82 0 1 9本规范起草人:吕 雪(中国航天科工集团二院2 0 3所)杨桥新(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 轶(中国航天科工集团二院2 0 3所)陈云梅(中国航天科工集团二院2 0 3所)J J F1 7 5 82 0 1 9目 录引言()1 范围(1)2 概述(1)3 计量特性(1)3.1 输出频率(1)3.2 输出正弦波幅度(1)3.3 输出正弦波总谐波失真(1)3.4 输出相移(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 外观及功能性检查(3)5.3 输出频率(3)5.4 输出正弦波幅度(3)5.5 输出正弦波总谐波失真(3)5.6 输出相移(4)6 校准结果表达(6)7 复校时间间隔(6)附录A 原始记录格式(7)附录B 校准证书内页格式(9)附录C 主要项目校准结果不确定度评定示例(1 1)J J F1 7 5 82 0 1 9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 G5 3 08 8 低频移相器(试行)检定规程的修订,修订内容如下:原规程名称为 低频移相器(试行)检定规程,现修改为 低频移相器及相位发生器校准规范;增加了相位发生器的校准,校准项目包含输出频率、输出正弦波幅度、输出正弦波总谐波失真和输出相移;频率范围由5 0H z 5 0k H z扩展为1H z 1 0 0k H z。本规范的历次版本发布情况:J J G5 3 01 9 8 8。J J F1 7 5 82 0 1 9低频移相器及相位发生器校准规范1 范围本规范适用于频率在1H z 1 0 0k H z范围内的低频移相器、相位发生器的校准。2 概述低频移相器是通过移相网络使输出信号相对于输入信号具有一定的相位差。相位发生器作为一种双通道信号发生器,可同时输出两路相位差精确可调的同频率信号,且每路的输出幅度可独立调节。低频移相器及相位发生器主要用于自动控制系统、无线电导航测距和定位系统,也可以作为相位标准对频率响应分析仪、低频相位计等相位测量设备进行校准。3 计量特性3.1 输出频率频率范围:1H z 1 0 0k H z;最大允许误差:11 0-4。3.2 输出正弦波幅度幅度范围:5 0mV1 0V;最大允许误差:(0.5%2%)(1 0H z 1 0 0k H z)。3.3 输出正弦波总谐波失真范围:0.0 1%0.3%。3.4 输出相移频率范围:1H z 1 0 0k H z;相移范围:0 3 6 0;最大允许误差:(0.0 2 0.2)(低频移相器);(0.0 1 0.5)(相位发生器)。注:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。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:电压(2 2 0V1 1V),频率(5 0H z 1H z);d)其他:周围无影响仪器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 通用计数器1J J F1 7 5 82 0 1 9频率范围:1H z 1 0 0k H z;最大允许误差:11 0-5。4.2.2 数字多用表a)频率范围:1 0H z 1 0 0k H z;b)交流电压测量范围:1 0mV1 0V;最大允许误差:(0.1%0.5%)。4.2.3 失真度测量仪a)频率范围:2 0H z 1 0 0k H z;b)失真度测量范围:0.0 1%3 0%;最大允许误差:(1d B2.5d B),即(1 2%3 3%)(相对值)。4.2.4 低频信号发生器a)频率范围:1H z 1 0 0k H z;最大允许误差:51 0-5;b)幅度范围:1mV1 0V;最大允许误差:2%;c)总谐波失真:0.0 3%。4.2.5 低频相位计a)频率范围:1H z 1 0 0k H z;b)相移范围:0 3 6 0;分辨力:0.0 0 1;相位增量最大允许误差:(0.0 0 5 0.0 2)。4.2.6 示波器带宽:1 0 0MH z。5 校准项目和校准方法5.1 校准项目低频移相器及相位发生器校准项目见表1。表1 低频移相器及相位发生器校准项目表序号校准项目名称条款低频移相器相位发生器1外观及功能性检查5.2+2输出频率5.3 +3输出正弦波幅度5.4 +4输出正弦波总谐波失真5.5 +5输出相移5.6+注:“+”表示该项目应校准;“”表示无该项目。2J J F1 7 5 82 0 1 95.2 外观及功能性检查a)被校仪器各开关、按键等调节正常,应无影响仪器正常工作的机械损伤;各种必要的附件和文件应齐全;b)按说明书规定的预热时间进行预热,预热后应工作正常;有自检功能的,应能通过自检;没有自检功能的,应通过示波器对输出波形进行检查,将上述检查结果记入附录A表A.1中。5.3 输出频率a)按图1连接仪器;图1 低频相位发生器输出频率校准框图b)设置被校相位发生器输出频率和幅度(一般为1 V),直流偏置置零;c)读取通用计数器频率测量值,并记入附录A表A.2中;d)改变被校相位发生器输出频率,重复步骤c),直至完成所有频率点的校准。5.4 输出正弦波幅度a)按图2连接仪器;图2 相位发生器输出正弦波幅度校准框图b)设置被校相位发生器输出频率和幅度,直流偏置置零;c)读取数字多用表交流电压测量值,并记入附录A表A.3中;d)改变被校相位发生器输出幅度,重复步骤c),直至完成该频率下参考相位输出端幅度测量点的校准;e)改变被校相位发生器输出频率,重复步骤b)d),直至完成参考相位输出端正弦波幅度的校准;f)将被校相位发生器可变相位输出连接至数字多用表,重复步骤b)e),直至完成可变相位输出端正弦波幅度的校准。5.5 输出正弦波总谐波失真a)按图3连接仪器;图3 相位发生器输出正弦波总谐波失真校准框图b)设置被校相位发生器输出频率和幅度(一般为1V),直流偏置置零;3J J F1 7 5 82 0 1 9c)读取失真度测量仪测量值,并记入附录A表A.4中;d)改变被校相位发生器输出频率,重复步骤b)c),直至完成参考相位输出端正弦波总谐波失真的校准;e)将被校相位发生器可变相位输出连接至失真度测量仪,重复步骤b)d),直至完成可变相位输出端正弦波总谐波失真的校准。5.6 输出相移5.6.1 低频移相器a)在被校低频移相器工作频率范围内选取频率点;b)在0 3 6 0 范围内选取被校移相角(移相角应能覆盖四个象限,步进一般选择3 0);c)按图4 a)连接仪器;a)低频相位计相位零点校准b)无参考相位输出的低频移相器c)有参考相位输出的低频移相器图4 低频移相器输出相移校准框图d)设置低频信号发生器正弦波输出频率和幅度(一般为1V);e)对低频相位计进行相位零点校准,记录相位零点测量值0;f)按图4 b)或c)连接仪器;g)待低频相位计读数稳定后,记录测量值i,按公式(1)计算输出相移i,并记入附录A表A.5中;i=i-0(1)4J J F1 7 5 82 0 1 9 式中:i 被校低频移相器输出相移测量值,();i 低频相位计示值,();0 低频相位计相位零点偏移,()。h)改变被校低频移相器移相角,重复步骤g),直至完成该频率下输出相移的校准;i)改变被校低频移相器工作频率和低频信号发生器输出频率,重复步骤c)h),直至完成被校低频移相器输出相移的校准。5.6.2 相位发生器a)在被校相位发生器工作频率范围内选取频率点;b)在0 3 6 0 范围内选取被校移相角(移相角应能覆盖四个象限,步进一般选择3 0);c)按图5 a)连接仪器;d)设置被校相位发生器输出频率和幅度,输出相位置于0;e)对低频相位计进行相位零点校准,读取相位零点测量值0;a)b)图5 低频相位发生器输出相移校准框图f)按图5 b)连接仪器;g)待低频相位计读数稳定后,记录测量值i,按公式(2)计算输出相移i,并记入附录A表A.6中;i=i-0(2)式中:i 被校相位发生器输出相移测量值,();i 低频相位计示值,();0 低频相位计相位零点偏移,()。h)改变被校相位发生器输出相移,重复步骤g),直至完成该频率下输出相移的校准;i)改变被校相位发生器输出频率,重复步骤c)h),直至完成被校相位发生器输出相移的校准。注:低频相位计相位零点校准中,尽量缩短信号输出端至三通的距离,且三通的两输出端至低5J J F1 7 5 82 0 1 9频相位计的两输入端的线缆应尽量等长。6 校准结果表达低频移相器及相位发生器校准后,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。6J J F1 7 5 82 0 1 9附录A原始记录格式表A.1 外观及功能性检查检查项目结果外观自检输出波形表A.2 输出频率标称值测量值U(k=2)1 0 0k H z1k H z1H z表A.3 输出正弦波幅度频率:标称值/V参考相位输出可变相位输出测量值/VU(k=2)测量值/VU(k=2)1 010.0 5表A.4 输出正弦波总谐波失真频率参考相位输出可变相位输出测量值U(k=2)测量值U(k=2)2 0 H z1k H z1 0 0k H z7J J F1 7 5 82 0 1 9表A.5 输出相移(低频移相器)频率:标称值i0iU(k=2)0 9 0 1 8 0 2 7 0 3 3 0 表A.6 输出相移(相位发生器)频率:标称值i0iU(k=2)0 9 0 1 8 0 2 7 0 3 3 0 8J J F1 7 5 82 0 1 9附录B校准证书内页格式表B.1 外观及功能性检查检查项目结果外观自检输出波形表B.2 输出频率标称值测量值U(k=2)表B.3 输出正弦波幅度频率:标称值参考相位输出可变相位输出测量值U(k=2)测量值U(k=2)表B.4 输出正弦波总谐波失真频率参考相位输出可变相位输出测量值U(k=2)测量值U(k=2)9J J F1 7 5 82 0 1 9表B.5 输出相移频率:标称值测量值U(k=2)01J J F1 7 5 82 0 1 9附录C主要项目校准结果不确定度评定示例C.1 输出相移校准不确定度评定C.1.1 测量模型采用直接测量的测量模型为y=+(C.1)式中:低频相位计读数值;低频相位计示值误差。C.1.2 不确定度来源a)低频相位计相位测量不准引入的不确定度u1();b)低频相位计相位测量分辨力引入的不确定度u2();c)测量重复性引入的不确定度u3。C.1.3 标准不确定度分量评定a)低频相位计相位测量不准引入的不确定度低频相位计相位测量不准引入的不确定度按B类方法评定。取区间半宽度a=0.0 0 5,按均匀分布,包含因子k=3,由此引入的标准不确定度分量为u1()=a/k=0.0 0 5/3=0.0 0 29(C.2)b)低频相位计相位测量分辨力引入的不确定度低频相位计相位测量分辨力引入的不确定度按B类方法评定。低频相位计分辨力为0.0 0 1,取区间半宽度a=0.0 0 05,按均匀分布,包含因子k=3,由此引入的标准不确定度分量为u2()=a/k=0.0 0 05/3=0.0 0 02 9(C.3)c)测量重复性引入的不确定度测量重复性引入的不确定度按A类方法评定。用低频相位计分别对低频移相器和相位发生器在1k H z下输出相移1 0 独立测量1 0次,按贝塞尔公式(C.4)计算其实验标准偏差。Sny()=1n-1ni=1yi-y()2(C.4)重复性实验数据见表C.1。11J J F1 7 5 82 0 1 9表C.1 重复性实验数据单位:()测量次数仪器类型低频移相器低频相位发生器12 9.9 0 92 9.9 8 922 9.9 0 82 9.9 9 132 9.9 1 12 9.9 8 942 9.9 1 22 9.9 9 052 9.9 0 62 9.9 9 162 9.9 0 72 9.9 9 072 9.9 0 52 9.9 9 282 9.9 0 42 9.9 9 192 9.9 0 22 9.9 8 91 02 9.9 1 02 9.9 9 1y2 9.9 0 742 9.9 9 03Sn(y)0.0 0 320.0 0 11 由此引入的标准不确定度分量分别为低频移相器:u3,1=0.0 0 32 相位发生器:u3,2=0.0 0 11 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 标准不确定度分量一览表不确定度来源标准不确定度符号数值灵敏系数标准不确定度分量低频相位计相位测量不准u1()0.0 0 29 10.0 0 29 低频相位计相位测量分辨力u2()0.0 0 02 9 10.0 0 02 9 重复性(低频移相器)u3,10.0 0 32 0.0 0 32 重复性(相位发生器)u3,20.0 0 11 0.0 0 11 C.1.5 合成标准不确定度假设各不确定度分量相互独立无关,根据不确定度传播率,合成标准不确定度为低频移相器:uc 1y()=u21()+u22()+u23,1=0.0 0 44(C.5)21J J F1 7 5 82 0 1 9相位发生器:uc 2y()=u21()+u22()+u23,2=0.0 0 32(C.6)C.1.6 扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度为低频移相器:U1=k uc 1y()=0.0 1(C.7)相位发生器:U2=k uc 2y()=0.0 0 7(C.8)J J F1 7 5 82 0 1 9