失真度仪校准器

JJG802—20191失真度仪校准器1范围本规程适用于频率范围为5Hz~200kHz,标准失真度范围为0.003%~100%的失真度仪校准器的检定。2概述失真度仪校准器是一种采用基波加二次谐波法产生标准失真源方案,设计而成的谐波失真度计量标准器。它主要由独立低失真基波振荡器、二次谐波振荡器、高精度谐波分压器、电压表、基波和谐波叠加电路、低噪声电源组成,是计量部门、实验室用于检定/校准失真度测量仪、音频分析仪的计量标准仪器。3计量性能要求3.1频率基波频率范围:5Hz~200kHz,频率最大允许误差:±(2%读数+0.1Hz)。谐波频率范围:10Hz~400kHz,频率最大允许误差:±(2%读数+0.1Hz)。3.2振荡器波形失真3.2.1基波振荡器波形失真≤1/3输出标准失真度的最小值。3.2.2谐波振荡器波形失真<1.0%(10Hz≤f<20kHz);<2.0%(20kHz≤f≤400kHz)。3.3幅度稳定度幅度范围:1V或3V。基波信号幅度稳定度:≤0.2%/15min。谐波信号幅度稳定度:≤0.2%/15min。3.4谐波分压最大允许误差±(2%读数+30μV)(10Hz≤f<20Hz);±(1%读数+30μV)(20Hz≤f<100Hz);±(0.2%读数+20μV)(100Hz≤f<40kHz);±(0.5%读数+30μV)(40kHz≤f<200kHz);±(2.5%读数+30μV)(200kHz≤f≤400kHz)。3.5电压表基本误差及频率响应最大允许误差电压表基本误差:±0.3%(1kHz)。频率响应最大允许误差:±0.3%(5Hz~400kHz)(以1kHz为基准)。JJG802—201924通用技术要求失真度仪校准器应具有包括制造厂名、仪器名称、仪器型号、出厂序号和电源要求标识。5计量器具控制计量器具控制可包括首次检定、后续检定和使用中检查。5.1检定条件5.1.1环境条件1)环境温度:(23±5)℃。2)相对湿度:≤80%。3)电源电压:(220±11)V,电源频率:(50±1)Hz。4)周围无影响正常检定工作的电磁干扰和机械振动。5.1.2检定用计量标准器5.1.2.1频率计频率范围:1Hz~1MHz;最大允许误差:±1×10-5。5.1.2.2标准电压表测量范围:90μV~3V(5Hz~400kHz)。短期稳定度:优于0.005%/h。输入阻抗:≥1MΩ。最大允许误差见表1。表1标准电压表的最大允许误差电压范围频率范围最大允许误差90μV≤U<3mV5Hz≤f<40Hz±(0.05%读数+10μV)40Hz≤f<100kHz±(0.05%读数+20μV)0.3mV≤U≤3mV100kHz≤f<200kHz±(0.15%读数+12μV)200kHz≤f≤400kHz±(0.20%读数+25μV)3mV<U≤3V5Hz≤f<100kHz±0.05%100kHz≤f<200kHz±0.15%200kHz≤f≤400kHz±0.20%5.1.2.3失真度测量仪频率范围:5Hz~200kHz。失真最低量程:<0.01%。最大允许误差:±(10%~30%)。3本底失真:<0.003%(5Hz≤f<20Hz);<0.001%(20Hz≤f<20kHz);<0.003%(20kHz≤f≤200kHz)。5.2检定项目和检定方法5.2.1检定项目失真度仪校准器检定项目一览表见表2。表2检定项目一览表检定项目首次检定后续检定使用中检查外观及工作正常性检查++-频率误差++-振荡器输出波形失真+++幅度稳定度++-谐波分压误差+++电压表基本误差及频率响应++ 注:符号“+”表示需要检定,符号“-”表示不需检定。5.2.2外观及工作正常性检查目视检查,失真度仪校准器的开关、旋钮、按键应能够正常工作,各开关应转换灵活、定位正确、接触良好;标志标识清晰。通电后,各显示数字、符号完整、清晰。检查结果记录在附录A.1中。被检失真度仪校准器及标准仪器按说明书要求进行预热。5.2.3频率误差图1频率误差检定接线图5.2.3.1设备连接如图1所示。5.2.3.2失真度仪校准器工作开关置“基波”,调节基波频率置1kHz,输出1V(或3V)基波信号,由频率计测得结果记录在附录A.2中。5.2.3.3调节谐波频率置于2倍基波的频率,失真度仪校准器工作开关置“谐波”,输出1V(或3V)谐波信号,由频率计测得结果记录在附录A.2中。5.2.3.4按公式(1)计算频率误差Δf,计算结果记录在附录A.2中。Δf=×100%(1)JJG802—20194式中:f0—被检装置频率标称值,Hz;fx—频率计频率实测值,Hz。5.2.3.5频率误差的检定频率点,连续频率输出的仪器一般按附录A.2选取,点频输出仪器按仪器实际输出频率点选取。重复步骤5.2.3.2~5.2.3.4。5.2.4振荡器输出波形失真5.2.4.1设备连接如图2所示。连接电缆线采用长度小于50cm的信号连接线。图2振荡器输出波形失真检定接线图5.2.4.2失真度仪校准器工作开关置“基波”位置,基波信号幅度置1V(或3V),使指示值趋于稳定,由失真度测量仪测得结果记录在附录A.3中。5.2.4.3调节谐波频率为2倍基波频率,失真度仪校准器工作开关置“谐波”,谐波分压器置“100%”位置,谐波信号幅度置1V/3V,使指示值趋于稳定,由失真度测量仪测得结果记录在附录A.3中。5.2.4.4输出波形失真的检定频率点,连续频率输出仪器一般按附录A.3选取,点频输出仪器按仪器实际输出频率点选取。重复步骤5.2.4.2,5.2.4.3。5.2.5幅度稳定度5.2.5.1设备连接如图3所示。图3幅度稳定度检定接线图5.2.5.2失真度仪校准器工作开关置“基波”位置,基波信号频率置1kHz,电压表指示在1.0V(或3.0V)附近,调节基波幅度旋钮,使标准电压表读数为1.000V(或3.000V),连续测量15min,均匀读取10个点,读得结果记录在附录A.4中,取幅度最大值和最小值的差值按公式(2)计算幅度稳定度Δa。Δa=×100%(2)式中:Umax—15min内标准电压表的最大值,V;Umin—15min内标准电压表的最小值,V;U—电压标称值(1.000V或3.000V),V。5.2.5.3失真度仪校准器工作开关置“谐波”位置,谐波信号频率置2kHz,谐波分压器置“100%”位置,电压表指示在1.0V(或3.0V)附近,调节谐波幅度旋钮,使JJG802—20195标准电压表读数为1.000V(或3.000V),连续测量15min,均匀读取10个点,读得结果记录在附录A.4中,取幅度最大值和最小值的差值按公式(2)计算幅度稳定度Δa。5.2.5.4幅度稳定度的检定频率点,一般取最低频率、1kHz、最高频率。谐波频率为基波频率2倍。重复步骤5.2.5.2,5.2.5.3。5.2.6谐波分压误差5.2.6.1设备连接如图3所示,连接电缆线采用长度小于50cm的信号连接线。5.2.6.2分压误差检定期间,环境温度变化不超过2℃。5.2.6.3失真度仪校准器谐波频率置2kHz,工作开关置“谐波”位置,谐波分压器置“100%”位置,调节谐波幅度,电压表指示在1.0V(或3.0V)。5.2.6.4仔细调节谐波幅度,使标准电压表读数为1.000V(或3.000V)。5.2.6.5按附录A.5所列的分压值或仪器各挡分压值,调节谐波分压器,从大到小,由标准电压表逐点测量各分压点实际值,记录在附录A.5中。按公式(3)计算谐波分压误差Δd。Δd=×100%(3)式中:U0—谐波分压标称值,V;Ux—谐波分压实际值,V。5.2.6.6谐波分压误差的检定频率点和分压值,连续频率输出仪器一般按附录A.5选取,点频输出仪器按仪器实际输出频率点选取。重复步骤5.2.6.3~5.2.6.5。5.2.7电压表基本误差及频率响应5.2.7.1设备连接如图3所示。5.2.7.2失真度仪校准器输出谐波信号,按A.6所列的频率点,分别调整谐波频率和谐波幅度,使电压表在各频率点都准确指示在1.000V(或3.000V),由标准电压表测得各频率点的电压实际值,记录在附录A.6中。5.2.7.3按公式(4)和公式(5)分别计算电压表基本误差ΔU及频率响应ΔUf。电压表频率响应检定频率点,连续频率输出仪器一般按附录A.6选取,点频输出仪器按仪器实际输出频率点选取。ΔU=×100%ΔUf=×100%式中:U0—1V(或3V);Uf0—参考频率点标准电压表实际值(参考频率:1kHz),V;Ufx—被检频率点标准电压表实际值,V。(4)(5)JJG802—201965.3检定结果的处理按本规程要求检定合格的失真度仪校准器,出具检定证书;检定不合格的,出具检定结果通知书,并注明不合格项目。5.4检定周期失真度仪校准器检定周期一般不超过1年。JJG802—20197附录A检定原始记录格式A.1外观及工作正常性检查A.2频率误差基波频率标称值基波频率实际值误差/%谐波频率标称值谐波频率实际值误差/%5Hz10Hz10Hz20Hz20Hz40Hz200Hz400Hz400Hz800Hz1kHz2kHz10kHz20kHz20kHz40kHz50kHz100kHz100kHz200kHz150kHz300kHz200kHz400kHzA.3振荡器输出波形失真频率(基波)失真(基波)频率(谐波)失真(谐波)5Hz10Hz10Hz20Hz20Hz40Hz200Hz400Hz400Hz800Hz1kHz2kHz10kHz20kHz20kHz40kHz50kHz100kHz100kHz200kHz150kHz200kHz8A.4幅度稳定度测量序号20Hz(基波)1kHz(基波)200kHz(基波)40Hz(谐波)2kHz(谐波)400kHz(谐波)测得值测得值12345678910幅度稳定度A.5谐波分压误差频率2kHz失真倍乘失真读数/%分压值/mV测得值/mV误差×10%100调定为:1.000V/3.000V9080706050403020109(续)频率2kHz失真倍乘失真读数/%分压值/mV测得值/mV误差×1%987654321×0.1%0.90.80.70.60.50.40.30.20.1×0.01%0.090.080.070.060.050.040.030.020.0110(续)频率2kHz失真倍乘失真读数/%分压值/mV测得值/mV误差×0.001%0.0090.0080.0070.0060.0050.0040.003频率10Hz40Hz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×10%100调定为:3.000V3010×1%531×0.1%0.50.30.1×0.01%0.050.03频率20kHz40kHz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×10%100调定为:1.000V/3.000V301011(续)频率20kHz40kHz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×1%531×0.1%0.50.30.1×0.01%0.05频率200kHz400kHz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×10%100调定为:1.000V/3.000V3010×1%531×0.1%0.50.30.112A.6电压表基本误差及频率响应频率实测值/mV基本误差1kHz频率实测值/mV频率响应20Hz40Hz200Hz400Hz1kHz0.0(Ref)2kHz10kHz20kHz60kHz100kHz200kHz400kHz13附录B检定证书/检定结果通知书内页格式证书编号××××××-××××检定机构授权说明检定环境条件及地点:℃相对湿度%其他检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至14附录C检定证书/检定结果通知书检定结果页式样C.1检定证书证书编号××××××-××××一、外观及工作正常性检查二、频率误差基波频率标称值基波频率实际值误差/%谐波频率标称值谐波频率实际值误差/%5Hz10Hz10Hz20Hz20Hz40Hz200Hz400Hz400Hz800Hz1kHz2kHz10kHz20kHz20kHz40kHz50kHz100kHz100kHz200kHz150kHz300kHz200kHz400kHz此页以下空白15证书编号××××××-××××三、振荡器输出波形失真频率(基波)失真(基波)频率(谐波)失真(谐波)5Hz10Hz10Hz20Hz20Hz40Hz200Hz400Hz400Hz800Hz1kHz2kHz10kHz20kHz20kHz40kHz50kHz100kHz100kHz200kHz150kHz200kHz四、幅度稳定度频率20Hz(基波)1kHz(基波)200kHz(基波)40Hz(谐波)2kHz(谐波)400kHz(谐波)幅度稳定度此页以下空白16证书编号××××××-××××五、谐波分压误差频率2kHz失真倍乘失真读数/%分压值/mV测得值/mV误差×10%100调定为:1.000V/3.000V908070605040302010×1%987654321×0.1%0.90.80.70.60.50.40.30.20.1此页以下空白17证书编号××××××-××××频率2kHz失真倍乘失真读数/%分压值/mV测得值/mV误差×0.01%0.090.080.070.060.050.040.030.020.01×0.001%0.0090.0080.0070.0060.0050.0040.003此页以下空白18证书编号××××××-××××频率10Hz40Hz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×10%100调定为:3.000V3010×1%531×0.1%0.50.30.1×0.01%0.050.03频率20kHz40kHz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×10%100调定为:1.000V/3.000V3010×1%531×0.1%0.50.30.1×0.01%0.05此页以下空白19证书编号××××××-××××频率200kHz400kHz失真倍乘失真读数%分压值mV测得值mV误差测得值mV误差×10%100调定为:1.000V/3.000V3010×1%531×0.1%0.50.30.1六、电压表基本误差及频率响应频率实测值/mV基本误差1kHz频率实测值/mV频率响应20Hz40Hz200Hz400Hz1kHz0.0(Ref)此页以下空白20证书编号××××××-××××频率实测值/mV频率响应2kHz10kHz20kHz60kHz100kHz200kHz400kHz以下空白C.2检定结果通知书内页格式要求同上,指出不合格项目。JJG802—2019附录D叠加误差检定方法D.1概述叠加误差检定方法可以采用“标准电压表法”或“动态信号分析仪法”。对于基波和谐波信号能独立输出的失真度仪校准器,一般采用标准电压表法;不能独立输出基波和谐波信号的失真度仪校准器,采用动态信号分析仪法。D.2检定用计量标准器动态信号分析仪:频率范围:1Hz~500kHz;幅度范围:+10dBv~-50dBv;幅度分辨力:0.01dB;幅度线性度:+10dBV~-10dBV,±0.05dB;动态范围:>50dB;输入阻抗:>1MΩ。D.3方法一(标准电压表法)1)设备连接如图D.1所示。图D.1叠加误差检定接线图2)失真度仪校准器工作开关置“基波”位置,基波频率置被检频率fi。谐波分压器置“100%”位置,谐波开关关闭(使失真度仪校准器谐波输出幅度为零)。调节基波幅度使电压表指示在1.000V(或3.000V),由标准电压表测得基波电压Uf1,记入在附录D.5中。3)失真度仪校准器工作开关换置“失真”位置,由标准电压表测得基波电压Uf,记入附录D.5中。4)基波开关关闭(使失真度仪校准器基波输出幅度为零)。失真度仪校准器工作开关置“谐波”位置,谐波频率置2fi,调节谐波幅度使电压表指示在1.0