JJF 2197-2025 频标比对器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范5频标比对器校准规范s8发布 8实施国家市场监督管理总局 发布5频标比对器校准规范rs

5代替5归 口 单 位:全国时间频率计量技术委员主要起草单位:北京无线电计量测试研究所参加起草单位:中国计量科学研究院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本规范主要起草人:柳 丹北京无线电计量测试研究所)葛 军北京无线电计量测试研究所)参加起草人:李 翼北京无线电计量测试研究所)张爱敏中国计量科学研究院)张 越中国计量科学研究院)冯 卫石家庄数英仪器有限公司)5ⅠⅠ目 录引言………………………

Ⅲ)1范围……………………2引用文件………………3概述……………………4计量特性………………1参考频率……………2被测频率……………3比对不确定度………………………4输入灵敏度…………5最大输入频差………………………5校准条件………………1环境条件……………2测量标准及其他设备………………6校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准方法……………7校准结果表达…………8复校时间间隔…………

1)1)1)2)2)2)2)3)3)3)3)3)4)4)4)6)7)附录A 原始记录格式…………………

8)附录B 校准证书内页格附录C 不确定度评定示

…………………………

9))5引 言1通用计量术语及定义0国家计量校准规范编写规则》和2测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制修订工作的基础性系列规范。本规范是对5频标比对器检定规程》的修订,主要修订内容如下:原规程名称为频标比对器检定规程,现修改为频标比对器校准规范;完善了频标比对器工作原理表述;扩展了频标比对器频率范围;扩展了比对不确定度取样时间;提高了比对不确定度、输入灵敏度技术指标;增加了最大输入频差校准项目。本规范历次版本发布情况为:;;。Ⅱ511频标比对器校准规范范围本规范适用于基于频差倍增技术、双混频时差技术和数字式双混频时差技术的频标比对器的校准。引用文件本规范引用了下列文件: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。概述频标比对器是一种高分辨力的频率测量仪器,通过两台频标的相互比较,测量频率稳定度、频率偏差等指标。频标比对器实现的主要原理是通过频差倍增技术、双混频时差技术和数字式双混频时差技术提高频率测量的分辨力。频差倍增技术是由计数器测得频差倍增后两个频标的平均频率差,再由后处理程序计算频率稳定度指标。双混频时差技术是采用一个公共频率源分别与被测频率和参考频率进行混频,得到的两个拍频信号经低通滤波器)后,由时间间隔计数器测量两个差拍信号的时间相位差,再由后处理程序计算频率稳定度指标。数字式双混频时差技术是对两个频标信号进行数字化采样,经数字下变频、数字鉴相等数字信号处理得到相位差数据,再进一步计算得到频率稳定度技术指标。频标比对器工作原理如图1~图3所示。图1频差倍增技术工作原理图5图2双混频时差技术工作原理图计量特性参考频率0被测频率

图3数字式双混频时差技术工作原理图。0z比对不确定度τ为取样时间见表τ为取样时间

, ()( ) 。y阿仑标准偏差表示比对不确定度表y阿仑标准偏差表示比对不确定度取样时间τ比对不确定度)取样组数m19~100s0~300s1~401s2~50s3~50s4~50s5~65s6~651d6~6525输入灵敏度 ( )( 。18V最大输入频差6。

有效值

输入阻抗0Ω注:以上指标仅供参考。校准条件环境条件温度在8℃8℃范围内选择某一温度点2℃,且不应有温度突变。

校准过程中环境温度的变化不超过湿度相对湿度:

0。供电电源电压02;频率02。其他周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。测量标准及其他设备参考频标输出频率50;频率稳定度:优于;输出幅度:5V有效值;频率偏差:优于8。频率合成器频率范围:覆盖被校频标比对器的工作频率范围;频率分辨力1;输出阻抗0;频率稳定度:优于τ或具有外接频标功能。功率计频率范围:覆盖被校频标比对器的工作频率范围;功率测量范围:~;功率测量最大允许误差:。功分器频率范围:覆盖被校频标比对器的工作频率范围;幅度一致性:。衰减器频率范围:覆盖被校频标比对器的工作频率范围;35衰减范围:,步进。注:以上指标仅供参考。校准项目和校准方法校准项目校准项目见表。表2校准项目序号校准项目1外观及工作正常性检查2比对不确定度3输入灵敏度4最大输入频差校准方法外观及工作正常性检查外观检查前面板或后面板上应标有:仪器名称、型号、制造厂、出厂编号及电源要求。电源开关、输入输出端口、功能设置开关等均应有识别标志,显示屏能正常显示工作参数。各接口应牢固可靠,各功能旋钮、按键应灵活可用,无影响正常工作的机械损伤。工作正常性检查仪器连接如图4所示。将参考频标或频率合成器的输出经功分器分成两路,分别接入被校频标比对器的参考和被测两个输入端,如采用频率合成器,设置频率合成器的输出频率和输出幅度符合被校频标比对器的输入要求,观察频标比对器是否能够正常工作。比对不确定度

图4工作正常性检查连接示意图仪器连接如图4所示,在被校频标比对器工作频率范围内选常用频率点如5、0z及上限频率如0z等,测量比对不确定度。频差倍增型频标比对器设置频标比对器测量带宽及倍增次数测量不同取样时间的时域频率稳定度,45取样组数按表1选取;改变测量带宽或倍增次数的设置执行步骤操作将数据记录到附录2中。双混频时差型频标比对器设置频标比对器测量带宽测量不同取样时间的时域频率稳定度取样组数按表1选取;: , 改变测量带宽的设置,执行步骤)操作,将数据记录到附录2中: , 注 在比对不确定度校准过程中 需要注意设置频率合成器的输出幅度 一般按照设备技术标的约定条件来设置。输入灵敏度仪器连接如图5或图6所示

在被校频标比对器工作频率范围内选常用频率点如50z测量输入灵敏度。图5被测通道输入灵敏度校准连接示意图图6参考通道输入灵敏度校准连接示意图频率合成器的输出经功分器分成两路,分别接入被校频标比对器的参考被测)输入端和衰减器的输入端,衰减器的输出接入功率计输入端;设置频率合成器的输出功率约为频标比对器被测参考通道输入信号标称的最小功率电平值的两倍,调整衰减器的衰减值,使功率计显示值为频标比对器被测参考通道输入信号标称的最小功率电平值;重新连接衰减器的输出端至频标比对器的被测参考输入端,记录频标比对器s频率稳定度测量结果1;55将2测得s比对不确定度测量结果记为0,如果10,则最小功率电平值作为被测参考)通道的输入灵敏度,将数据记录到附录3中;反之,减小衰减器的衰减值或增大频率合成器的输出功率,直到满足10,将衰减器的输出端连接功率计,功率计显示值为频标比对器被测参考输入端的输入灵敏度,将数据记录到附录3中。最大输入频差仪器连接如图7所示。图7最大输入频差校准连接示意图参考频标的输出经功分器分成两路,分别接入被校频标比对器的参考输入端和频率合成器的外参考输入端,频率合成器的输出接入频标比对器被测输入端;以参考频标输出频率作为中心频率调节频率合成器输出频率分别达到正、负最大输入频差值,频标比对器测量频率偏差,测量结果应与频率合成器设置值相符合,将数据记录到附录4中。校准结果表达校准证书应至少包括以下内容:标题校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同;证书或报告的唯一性标识如编号,每页及总页数的标识;客户的名称和地址;被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期,如果与校准结果的有效性或应用有关时应说明被校对象的接收日期;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;对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范的偏离的说明;校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;65校准结果仅对被校对象有效的说明;未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行决定,建议不超过2个月。75附录A外观及工作正常性检查

原始记录格式检查项目结果外观工作正常性比对不确定度取样时间τ测量带宽倍增次数比对不确定度)不确定度U)10s0s1sssss1d输入灵敏度测量通道输入信号频率1s频率稳定度输入灵敏度不确定度U)参考输入端被测输入端最大输入频差设定值测量值不确定度U)85附录B外观及工作正常性检查

校准证书内页格式检查项目结果外观工作正常性比对不确定度取样时间τ测量带宽倍增次数比对不确定度)不确定度U)10s0s1sssss1d输入灵敏度测量通道输入信号频率1s频率稳定度输入灵敏度不确定度U)参考输入端被测输入端最大输入频差设定值测量值不确定度U)95附录C不确定度评定示例比对不确定度校准结果不确定度评定测量方法见,其中氢原子频率标准3作为参考频标,测量被校频标比对器的比对不确定度。不确定度来源测量不确定度主要来源包括

:有限次测量引入的不确定度。标准不确定度评定A类方法进行评定

被校频标比对器s比对不确定度测量结果为×3,阿仑标准偏差有限次测量次数m为,则:0134 )0合成标准不确定度 。标准不确定度汇总见表1表1比对不确定度标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号评定方法分布k值标准不确定度有限次测量u1A类正态14合成标准不确定度为:扩展不确定度

14 )取包含因子,扩展不确定度为:U44 )输入灵敏度校准结果不确定度评定测量方法见,其中频率合成器为,功分器为+,衰减器为,功率计为,测量被校频标比对器的输入灵敏度。不确定度来源测量不确定度主要来源包括:频率合成器电平误差引入的不确定度;功率计电平误差引入的不确定度。标准不确定度评定频率合成器电平误差引入的标准不确定度依据频率合成器A技术说明书,其电平误差为±1 设定值1)峰峰值,按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子=,则:053110V有效值)/29V )3功率计电平误差引入的标准不确定度依据功率计A技术说明书,其电平误差为±5 功率设定值,按B类法评定,设为均匀分布,包含因子=,则:3250V有效值3V )3合成标准不确定度 。标准不确定度汇总见表2表2输入灵敏度标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号评定方法分布k值标准不确定度频率合成器电平误差u1B类均匀39V功率计电平误差u2B类均匀33V以上各不确定度互不相关,合成标准不确定度为:=120V )扩展不确定度取包含因子,扩展不确定度为: ( )U00V最大输入频差校准结果不确定度评定

7测量方法见,其中氢原子频率标准3作为参考频标,测量被校频标比对器的最大输入频差。不确定度来源测量不确定度主要来源包括:参考频标输出频率不准确引入的不确定度;参考频标输出频率不稳定引入的不确定度;测量重复性引入的不确定度。标准不确定度评定参考频标输出频率不准引入的标准不确定度氢原子频率标准经量值溯源,其频率偏差为3,按B类方法评定,设其为均匀分布,包含因子=,则:134 )3参考频标输出频率不稳定引入的标准不确定度氢原子频率标准经量值溯源,其s频率稳定度为4,按B类方法评定,设其为均匀分布,包含因子=,则:153244 )3测量重复性引入的标准不确定度采用A类方法进行评定,对被校频标比对器最大输入频差连续独立测量0次,用贝塞尔法计算实验标准偏差。重复性测量数据见表。表3测量重复性序号最大输入