JJF 1984-2022 电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范2电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范els6发布 6实施国家市场监督管理总局 发布2电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范sls

2代替2归 口 单 位:全国时间频率计量技术委员起 草 单 位:贵州省计量测试院中国计量科学研究院湖南省计量检测研究院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:龙 波贵州省计量测试院)张爱敏中国计量科学研究院)徐 昱湖南省计量检测研究院)参加起草人:张 越 中国计量科学研究院徐清华 中国计量科学研究院张 宇 贵州省计量测试院)黄徐瑞晗贵州省计量测试院)目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2引用文件………………3概述……………………4计量特性………………1相对频率偏差………………………2开机特性……………3日老化率……………

1)1)1)1)1)1)1)4s频率稳定度……………………

1)5频率复现性…………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)2)2)2)2)2)3)7)7)附录A 不确定度评定示例……………

8)附录B 校准记录格式…………………

)附录C 校准证书内页格式……………

)Ⅰ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》共同构成支撑校准规范制修订工作的基础性系列规范。与2相比,除编辑性修改外,主要技术变化如下:增加了引言和引用文件内容;删除了日频率波动计量特性及检定方法;删除了频率准确度的测定和调整;删除了相对平均频率偏差的确定。本规范历次版本发布情况:;。Ⅱ电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范范围本规范适用于电子测量仪器内石英晶体振荡器的校准。引用文件本规范引用了下列文件:5时间频率计量器具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。概述石英晶体振荡器以下简称晶振是利用石英晶体的压电效应产生振荡信号的频率源。晶振按类型分为普通晶振、温补晶振和恒温晶振。普通晶振由石英谐振器、振荡电路以及电源电路组成;温补晶振还具有温度补偿电路;恒温晶振具有单层或双层恒温及温控电路。不同类型的晶振其技术指标有很大差别。晶振广泛应用于各类电子测量仪器如合成信号发生器、时间间隔发生器、通用计数器、时间间隔测量仪等)中作为内部的频率参考。计量特性相对频率偏差±5。开机特性61。日老化率±6。频率稳定度82频率复现性61。注:以上指标仅供参考。1校准条件环境条件温度在5℃0℃范围内任选一点应有温度突变。

校准过程中环境温度的变化不超过2℃,且不湿度相对湿度:

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; /;频率稳定度小于被校晶振相同取样时间频率稳定度的13其他技术指标如日老化率、开机特性、相对频率偏差等优于被校晶振一个数量级。通用计数器测量范围00;频率测量最大允许误差优于被校晶振一个数量级或可外接参考频标。频标比对器输入频率50;比对不确定度用阿伦标准偏差表示小于被校晶振相同取样时间频率稳定度的。合成信号发生器频率范围10;内部晶振的相对频率偏差优于被校晶振一个数量级或可外接参考频标。时间间隔发生器时间间隔范围;内部晶振的相对频率偏差优于被校晶振一个数量级或可外接参考频标。时间间隔测量仪测量范围;内部晶振的相对频率偏差优于被校晶振一个数量级或可外接参考频标。校准项目和校准方法校准项目 。校准项目见表12表1校准项目一览表序号校准项目有晶振频率输出的电子测量仪器内部晶振无晶振频率输出的电子测量仪器内部晶振1外观及工作正常性检查++2开机特性++3相对频率偏差++4日老化率+-51s频率稳定度+-6频率复现性++注:+”为校准项目,-”为非校准项目。校准方法外观及工作正常性检查装有被校晶振的电子测量仪器,

不应有影响正常工作的机械损伤;

仪器制造厂家、型号、编号及输入输出接口等均应有明确标记;通电后,仪器应正常工作。相对频率偏差有晶振频率输出时通用计数器直接测量法被校晶振按说明书规定的时间预热,

按图1连接仪器

,被校晶振的输出信号接入通用计数器的测频输入端,必要时通用计数器外频标输入端可接入参考频标。通用计数器直接测量晶振频率实际值。图1通用计数器直接测量法示意图按公式)计算相对频率偏差,取样时间。)

)式中:相对频率偏差

y = x 被校晶振在τ内的频率实际值,;0 被校晶振的频率标称值,;τ 取样时间。频标比对器法被校晶振按说明书规定的时间预热,偏差,作为校准结果。

按图2连接仪器

,由频标比对器测量相对频率3无晶振频率输出时

图2频标比对器法示意图具有频率测量功能的电子测量仪器内部晶振以通用计数器为例)被校通用计数器按说明书规定的时间预热根据其最高测量分辨力选择输入的标准频率值如50z或0)和闸门时间,按图3或图4连接仪器。图3通用计数器内部晶振校准示意图图4通用计数器内部晶振校准示意图含合成信号发生器)通用计数器直接测量参考频标或合成信号发生器输出的信号频率,按公式)计算通用计数器内部晶振的相对频率偏差。)

1

)式中:

y = 11被校通用计数器测得的频率值,;1参考频标或合成信号发生器输出的标准频率值,。具有频率输出功能的电子测量仪器内部晶振以合成信号发生器为例)被校合成信号发生器按说明书规定的时间预热,按图5连接仪器。图5合成信号发生器内部晶振校准示意图合成信号发生器输出信号频率如5z或0通用计数器闸门时间,直接测量合成信号发生器输出的信号频率,按公式)计算合成信号发生器4内部晶振的相对频率偏差。

)

21

)式中:

y = 12通用计数器测得的频率值,;1被校合成信号发生器输出的频率标称值,。具有时间间隔测量功能的电子测量仪器内部晶振以时间间隔测量仪为例)被校时间间隔测量仪按说明书规定的时间预热,按图6连接仪器。图6时间间隔测量仪内部晶振校准示意图根据时间间隔测量仪的最高测量分辨力选取时基和时间间隔发生器的输出时间间隔,时间间隔测量仪触发电平设置在最大输入电平的中间值上,并根据实际情况适当调整以获得稳定的时间间隔测量值,按公式)计算时间间隔测量仪内部晶振的相对频率偏差。)

1

)式中:

y = 11被校时间间隔测量仪的测得值;1时间间隔发生器输出的时间间隔标称值。具有时间间隔输出功能的电子测量仪器内部晶振以时间间隔发生器为例)被校时间间隔发生器按说明书规定的时间预热,按图7连接仪器。图7时间间隔发生器内部晶振校准示意图时间间隔发生器输出时间间隔,时间间隔测量仪触发电平设置在最大输入电平的中间值上,并根据实际情况适当调整以获得稳定的时间间隔测量值,按公式)计算时间间隔发生器内部晶振的相对频率偏差。)

2

)式中:

y = 22被校时间间隔发生器输出的时间间隔标称值;2时间间隔测量仪的测得值。5开机特性

() , ,被校晶振经说明书规定的预热时间后开始对yτ

进行测量

取样时间s每隔h测量1次,记为i连续测量,共得8个i按公式)计算开机特性。

() () ()式中:

Vxτnτ 6V 开机特性;相对频率偏差的最大值;相对频率偏差的最小值。日老化率

() , ,被校晶振经说明书规定的预热时间后开始对yτ

进行测量

取样时间s每隔h测量1次,作为该时刻的测量结果,记为i连续测量7天,共得5个i按公式)计算日老化率。N -∑( 1ii)∑( K= N - 7式中:

2i=1K 日老化率;N 取样个数;i 取样时序;ii时刻测得的相对频率偏差;)—1Ny;N1i- 1N 。1t N=i1N yτN yττ ti1() ()i-)∑N Ni () (2∑-i2r=

)式中:r相关系数。如果r≥,表明被校晶振频率随时间线性变化显著,则校准结果给出日老化率和相关系数,并附相对频率偏差变化曲线及拟合直线;如果r<,表明被校晶振频率随时间变化线性不明显,则不给日老化率和相关系数,只附相对频率偏差变化曲线。频率稳定度

() , ,被校晶振经说明书规定的预热时间后开始对yτ6

进行测量

取样时间s连N1 1 N1yyN1 1 N1yy2iy=

)式中:y) 频率稳定度;i分别为第ii1次测得的相对频率偏差。频率复现性被校晶振连续工作一段时间

,断电一段时间T2,

再开机一段时间后的相对频率偏差值与断电前相对频率偏差值之差的绝对值,取样时间,13=晶振规定的预热时间2。按公式)计算频率复现性。式中:

R=) )R频率复现性。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和有关时,应说明被校对象的接收日期;如果与校准结果的有效性和应用有关时,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;校准结果仅对被校对象有效的声明;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。7附录A不确定度评定示例相对频率偏差校准结果不确定度评定测量标准:铷原子频率标准,相对频率偏差为1;被测对象:电子测量仪器内石英晶体振荡器,相对频率偏差为7。环境条件:温度0℃,相对湿度5;测量方法:采用频标比对器法用铷原子频率标准作为参考频标输出频率0,取样时间,测得其相对频率偏差。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;频标比对器自身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确引入的标准不确定度铷原子频率标准经量值溯源,其相对频率偏差为1,按B类方法评定,区间半宽度a1,视其为均匀分布,包含因子k=3,则:ua11 )1 k 3参考频标输出频率不稳定引入的标准不确定度铷原子频率标准经量值溯源,证书上给出在取样时间s时频率稳定度测量值为2,则:22 )频标比对器自身不稳定引入的标准不确定度频率比对器经量值溯源,比对频率为0z时,其s的比对不确定度为×3,则:33 )测量重复性引入的标准不确定度在相同环境条件下,对被校晶振的相对频率偏差重复测量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1重复性测量数据测量序号n1234567890相对频率偏差xi×8×8×8×8×8×8×8×8×8×88测量结果的平均值:

1- 101

( )实验标准偏差:

x=i0

4∑∑ni-2n-1标准不确定度:

sx=

≈9

5合成标准不确定度

49 )。标准不确定度汇总见表2表2标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度参考频标输出频率不准确u11参考频标输出频率不稳定u22频标比对器自身不稳定u33测量重复性u4911234扩展不确定度

=

9 )Uc,取包含因子U99频率稳定度校准结果不确定度评定测量标准:铷原子频率标准,相对频率偏差为1。被测对象:电子测量仪器内石英晶体振荡器,相对频率偏差为7。环境条件:温度0℃,相对湿度5。测量方法:采用频标比对器法用铷原子频率标准作为参考频标输出频率0,取样时间,测得其频率稳定度。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稳定引入的不确定度;频标比对器自身不稳定引入的不确定度;有限次测量引入的不确定度。标准不确定度评定参考频标输出频率不稳定引入的标准不确定度铷原子频率标准经量值溯源,证书上给出在取样时间s时的频率稳定度测量值为2,则:12 )9频标比对器自身不稳定引入的标准不确定度频率比对器经量值溯源,比对频率为0z时,其s的比对不确定度为×3,则:23 )取样个数有限引入的标准不确定度被校晶振s频率稳定度为0,阿伦标准偏差取样个数N为,则:=3 1 )=合成标准不确定度

N-1标准不确定度的汇总见表。表3标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度参考频标输出频率不稳定u12频标比对器自身不稳定u23取样个数有限u311123扩展不确定度

=

≈1 )Uc,取包含因子U11≈1日老化率校准结果不确定度评定测量标准:铷原子频率标准,相对频率偏差为1。被测对象:电子测量仪器内石英晶体振荡器,相对频率偏差为7。环境条件:温度0℃,相对湿度5。测量方法:采用频标比对器法用铷原子频率标准作为参考频标输出频率0,取样时间,测得其日老化率。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稳定引入的不确定度;参考频标日频率漂移引入的不确定度;频标比对器自身不稳定引入的不确定度;日老化率估值算法引入的不确定度。标准不确定度评定参考频标输出频率不稳定引入的标准不确定度铷原子频率标准经量值溯源,证书上给出在取样时间s时频率稳定度测量值为3,则:013 )参考频标日频率漂移引入的标准不确定度铷原子频率标准经量值溯源,证书上给出的日频率漂移率为3,则:23 )频标比对器自身不稳定引入的标准不确定度频率比对器经量值溯源,比对频率为0z时,其s的比对不确定度为×3,则:33 )日老化率估值算法引入的标准不确定度连续测量相对频率偏差近似按线性规律变化,利用最小二乘法拟合相对频率偏差随测量时间的直线斜率,即为输出日老化率。日老化率测量数据见表。表4日老化率测量数据测量时间间隔序号i123456789012345相对频率偏差×8×8×8×8×8×8×8×8×8×8×8×8×8×8×8∑Nyi N∑Nyi N2( )σ=式中:

5相对频率偏差测量值;相对频率偏差线性