JJG(军工) 189-2019瞬态记录仪器

JJG(军工)189—2019瞬态记录仪器TransientRecordingInstrument11范围 2引用文件 3术语和定义 4概述 5计量性能要求 6通用技术要求 26.1外观及附件 26.2工作正常性 27计量器具控制 27.1检定条件 27.2检定项目 37.3检定方法 47.4检定结果的处理 7.5检定周期 附录A检定结果记录格式 附录B检定证书、检定结果通知书内页格式 附录C最小二乘法拟合算法 JJG(军工)189—20191瞬态记录仪器检定规程1范圈本规程适用于数据采集器、数字化仪等瞬态记录仪器(采样位数≤16bits、采样速率≤100GSa/s、频带宽度≤6GHz)的首次检定、后续检定和使用中检查。2引用文件本规程引用了下列文件：JJF1048数据采集系统校准规范凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程；凡不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语和定义JJF1048界定的及以下术语和定义适用于本规程。瞬态记录仪器在采集数据过程中，菜一采集通道在单位时间内采集的可读有效数据个数称为该通道的采集速率。3.2动态有效位数dynamicstateeffectivebits模数转换器动态量化误差所对应的模数转换的有效位数称之为动态有效位数。瞬态记录仪器的工作原理是：对输入电信号进行衰减或放大预处理，经采样、保持，由模/数转换器(A/D)按一定的时间间隔采样量化，形成二进制数据进行存储，最后由计算机进行处理和显示。瞬态记录仪器分为台式和板卡式：包括数据采集器和数字化仪等，用于电信号的测量。5计量性能要求以瞬态记录仪器技术说明书规定的技术指标为准，无规定时以本规程为准。5.1直流增益测量范围：0.1~10:最大允许误差：±(0.01%~2%)。5.2线性度线性度误差：±(0.01%~0.1%)。5.3误差限最大允许误差：士(0.01%~2%)。5.4动态有效位数标称值(bits)最大允许误差(bits)82表1(续)标称值(bits)最大允许误差(bits)5.5交流增益测量范围：0.1~10*;最大允许误差：±(0.01%~2%)。5.6采集速率测量范围：25Sa/s~100GSa/s:最大允许误差：±(7×10⁵~1×10³)。5.7频带宽度5.8上升时间测量范围：≥75ps。5.9输入电阻测量范围：502~100G2;最大允许误差：±(0.1%~10%)。5.10时基最大允许误差：±(1×10⁶~1×10-)。1)频率范围：50Hz~10kIz;最大允许误差：±(1×10⁶~1×10³);2)幅度范围：0.5V~10V;最大允许误差：±(1%~5%)。a)瞬态记录仪器的铭牌或外壳上一般应有产品名称及型号、制造厂名称或商标、制b)瞬态记录仪器开关、按键、旋钮等可正常操作，标志清晰明确，外露件不应有影c)供电电源的标志及电压和频率范围指示明确；d)被检定的瞬态记录仪器应配有适配器、专用连接线、相应的硬件环境及软件资料。6.2工作正常性a)按使用说明书通电，瞬态记录仪器的指示灯、显示屏应能按正常工作方式显示；b)瞬态记录仪器的测量、采集数据功能正常。7计量器具控制JJG(军工)189—20193检定用设备应经过计量技术机构检定合格，并在有效期内。1)直流电压输出范围：±(10mV~1000V):2)最大允许误差：±(4×10⁶~1×10⁵)。1)交流电压输出范围：10mV~1000V(10Hz~1MHz);2)最大允许误差：±(5×10⁵~9×10³)。1)正弦波输出频率：50kHz～6.4GHz;2)正弦波输出幅度：5mV~5V(峰峰值，50Ω)1)频率范围：50kHz~3GHz,最大允许误差：±1×10⁸:电阻测量范围：502~100MQ;最大允许误差：±(0.01%~0.08%)。1)标称值：502、10k2、100kΩ;最大允许误差：±0.02%;2)标称值：1MQ、10MΩ、100MΩ、1GΩ;最大允许误差：±0.1%。标称值：502;最大允许误差：±0.5%。b)相对湿度：不大于80%;c)供电电源：(220±22)V,(50±1)Hz;d)其他：检定过程中，周围无影响瞬态记录仪器和标准设备性能的振动、冲击及电磁辐射。7.2检定项目4瞬态记录仪器的检定项日见表2。表2检定项目表序号检定项日名称首次检定后续检定使用中检查1外观和附件+++2工作正常性+++3直流增益十+一4线性度++一5误差限+++6动态有效位数++一7交流增益++一8采集速率++9频带宽度++一上升时间+(适用时)+(适用时)一输入电阻十十一时基+(适用时)+(适用时)+(适用时)校准信号+(适用时)+(适用时)一注：“+”为应检项目，“-”为不检项目。7.3检定方法7.3.1外观和附件检查目视检查瞬态记录仪器符合6.1的要求。7.3.2工作正常性检查a)按使用说明书通电检查，瞬态记录仪器的指示灯亮，显示屏显示正常测量界面；b)在测量通道加入其量限内的任意非零恒定信号，应能正常采集数据。7.3.3检定前准备a)仪器预热按使用说明书的要求或预热30min;b)检定过程中，瞬态记录仪器被检通道的量程应至少选择低、中、高三个量程。7.3.4直流增益检定步骤如下：a)按图1连接仪器；b)将瞬态记录仪器被检通道置于直流耦合、白动触发工作方式，选择量程，并设定直流偏置为零；直流铃出绩输入滑图1直流增益检定的连接示意图JJG(军工)189—20195d)设置直流电压源的输出值E(i=1,2,…,11),E的设定方式按照公式(1)~(4),图2瞬态记录仪器输入输出特性E=E+E×(i-1)×10%(i=2,3,…,10)输入计算机，按公式(5)计f)按公式(6)计算直流增益G: JJG(军工)189—20196b)线性度按端基直线法计算如下：(=1,2.….,l1;F=1,2..n)(=1,2.….,l1;F=1,2..n)△π,=x-(k×E,+b)△π,=x-(k×E,+b)按公式(14)计算线性度：n每一通道在第i个检定点的采集数据个数(n≥100);x第i个检定点上n次测量的平均值；7.3.6误差限b)按公式(15)计算出E;值处的误差限Ai:JJG(军工)189—20197 x第i个检定点的采集数据平均值(i=1,2,…,11);,第i个检定点上的采集数据个数(n≥100);E第i个检定点输入直流标准信号的幅度；E——通道的量程。c)从11个计算出的A值中，选取最大值作为通道误差限的检定结果。7.3.7动态有效位数对于具有对称双极性输入电路结构的瞬态记录仪器测量通道，直接输入标准正弦交流信号进行检定：对于不能直接接入正弦交流信号的单极性输入电路结构、以及上下两个量限不对称的双极性输入电路结构的瞬态记录仪器测量通道，可加载偏置正弦交流信号进行a)按图3连接仪器，必要时增加阻抗匹配器；b)选择瞬态记录仪器被检通道的量程，设置为实时采样工作模式，设定该通道为最高采集速率vo,设置通道采集数据个数n(≥1000);+瞬态记录仪器瞬态记录仪器计算机或信号发生器输出进输入元输出进c)按公式(10)设定信号发生器的信号频率f:f=N·v₀lnN——通道采集的n个数据中所含信号的周期个数，N与n没有公因子。d)按公式(11)设定信号发生器输出信号峰值E₀:c)调节被检瞬态记录仪器，使输入信号稳定居中显示，并覆盖通道测量范围，采集2个以上信号周期的数据x₁(i=1,2,…,n),输入计算机，按附录C最小二乘法拟合算法找出最佳拟合信号：y(t)=Ecos(wr+0)+CJJG(军工)189—20198C——拟合信号的直流分量值(直流偏置实测值),V;f)拟合获得公式(20)中的E,o,0,C的估计值，按公式(21)计算等效噪声的有效g)按公式(22)计算瞬态记录仪器的动态有效位数BD(bits):7.3.8交流增益a)选择瞬态记录仪器被检通道的量程，设置为实时采样工作模式，设定该通道采集速率为标准输入信号频率的(10~10*)倍，设置通道采集数据个数n(≥1000);b)执行7.3.7节c)~c)步骤；c)按公式(23)计算瞬态记录仪器被检通道的交流增益：d)按公式(24)计算交流增益相对误差8c:7.3.9采集速率a)执行7.3.7节b)~c)步骤：b)按公式(25)计算瞬态记录仪器被检通道的采样速率u:v=2πflwJJG(军工)189—20199c)按公式(26)计算采样速率相对误差Av,:荐小于标称频带宽度的1×10⁴),并满足公式(28)的信号频率fn:7.3.10.2幅度衰减法JJG(军工)189—2019c)设定信号发生器输出50kHz正弦波信号，输出信号峰蜂值应覆盖通道量程的80%;d)调整被检瞬态记录仪器的触发和时基，使信号稳定显示，读取信号幅度Um:c)保持正弦波信号的幅度不变，仅增加信号频率ʃ,读取信号幅度U;;f)直至信号频率的步进量足够小(推荐小于标称频带宽度的1×10*)并满足公式(29)g)则瞬态记录仪器被检通道的频带宽度B=ft:7.3.10.3验证法a)按图3连接仪器，必要时增加阻抗匹配器；c)设定信号发生器输出50kHz正弦波信号，输出信号峰峰值应覆盖通道量程的80%;d)调整被检瞬态记录仪器的触发和时基，使信号稳定显示，读取信号幅度Um:c)保持正弦波信号的幅度不变，仅增加信号频率至标称频带宽度的最高频率f,读取信号幅度Uix,按公式(30)计算；7.3.11上升时间a)按图4连接仪器，必要时增加阻抗匹配器；解态记录解态记录仪器快沿成冲信号发生器输出酱输入端d)调整瞬态记录仪器直流偏置和信号显示幅度，使输入阶跃脉冲信号的底值和顶值之间的部分居中覆盖显示屏幕的80%;c)调节通道的时基，直到能够准确读取脉冲前沿上升时间，如图5所示；f)直接读取阶跃脉冲信号从顶量值的10%过渡到90%所需要的时间t,即为瞬态记录JJG(军工)189—2019●●图5上升时间测量示意图7.3.12输入电阻7.3.12.1分压法检定骤如下：a)按图6连接仪器，将一直流电压源通过标准电阻R加载至瞬态记录仪器的被检通b)标准电阻R的取值与被检瞬态记录仪器输入电阻的标称值相近；RR班志记染位出学直流电压源计算机图6输入电阻的分压法检定的连接示意图c)设置瞬态记录仪器被检测量通道的量程，设定该通道输入电阻值，设置通道最高采JJG(军工)189—2019g)按公式(34)计算输入电阻的相对误差：h)不同量程的输入电阻，应分别进行检定，其结果符合5.9的要求。7.3.12.2直接测量法本方法适用于检定标称输入电阻≤1MQ的瞬态记录仪器检定骤如下a)按图7连接仪器；辨态记录仪器输入端电阻测量仪电阻刮量d)按公式(34)计算输入电阻的相对误差；a)按图8连接仪器，必要时增加阻抗匹配器；瞬态记录仪器瞬态记录仪器输出端较入端c)设定时标信号发生器的输出信号周期(1ms~100ms),调整被检瞬态记录仪器的触d)在选取的延迟时间内，选择水平最快扫描速度，调节波形，使上升部分标志点水屏幕水平正中位置的时间△T,左负右正，即为时基的误差，按公式(35)计算时基的相8₇时基的相对误差，%;T——时标信号发生器输出时标周期，ms。7.3.13.2波形混叠法a)按图9连接仪器，必要时增加阻抗匹配器；瞬态记录仪器瞬态记录仪器发生器b)选择瞬态记录仪器的测量通道，设置为默认工作方式：c)设定合成信号发生器输出信号频率为10MHz,调节合成信号发生器的输出幅度，使其覆盖约80%的显示范围，调整瞬态记录仪器的触发和时基，使信号稳定居中显示；d)降低瞬态记录仪器的水平偏转系数，使其处于欠采样方式，直至观察到屏幕上约5个周期的混叠正弦波形；e)打开瞬态记录仪器的自动测量功能，选取频率测量功能对屏幕显示的输入信号和取样时钟的差拍波形频率进行测量，读取并记录此时的频率值Af,按公式(36)计算时基的相对误差其结果应符合5.10的要求。f——瞬态记录仪器的时基时钟频率，Hz:7.3.13.3直接测量法本方法适用于检定带有时基输出端口的瞬态记录仪器。检定骤如下：a)按图10连接仪器；JJG(军工)189—2019频串计频串计轴入端轮出境轴入端图10时基的直接测量法检定的连接示意图b)记录频率计的读数值6,按公式(37)计算时基的相对误差，其结果应符合5.10a)按图11连接仪器；频率计所态记频率计录仪器输入墒枚准信输入墒b)将瞬态记录仪器的校准信号连接至频率计c)按公式(38)计算校准信号频率的相对误差8,其结果应符合5.11的要求。a)按图12所示分步连接仪器；输入端输入端校准信号输出直流电压源铃出端+Ob)将校准信号连接至瞬态记录仪器的某一测量通道，并设置瞬态记录仪器被检通道c)调整瞬态记录仪器的设置，使校准信号的顶部显示在屏幕范围内，采集数据，读取校准信号的顶值U:d)断开校准信号，连接直流电压源，并调整其输出，使屏幕显示值为U,读取此时直流电压源的输出值记为Ub:e)断开直流电压源，重新连接校准信号，调整瞬态记录仪器的设置，使校准信号的底部显示在屏幕范围内，采集数据，读取校准信号的底值Us:D断开校准信号，连接直流电压源，并调整其输出，使屏幕显示值为Un,读取此时直流电压源的输出值记为Uas;g)则校准信号的幅度U和相对误差δ分别按公式(39)和(40)计算，其结果应符合5.11的要求。7.4检定结果的处理检定合格的瞬态记录仪器出具检定证书；检定不合格的瞬态记录仪器出具检定结果通知书，并注明不合格项。7.5检定周期瞬态记录仪器检定周期一般不超过12个月。JJG(军工)189—2019检定结果记录格式送检单位地址证书编号送检仪器名称型号/规格制造厂制造号接收日期检定日期温度℃湿度检定用设备设备名称型号/规格编号测量范围准确度等级/不确定度/最大允许误差证书号有效期检定依据文件：检定结论：检定员：核验员：1、外观及附件，工作正常性：2、直流增益、线性度、误差限(数据个数：:采集速率(Sa/s):通道又标称增益实测增益增益误差线性度误差限A3、动态有效位数(采集速率(Sa/s):) JJG(军工)189—2019通进量程(V)信号辐度(V)信号频车(Hz)数据个数动态有效位数4、交流增益(采集速率(Sa/s):)适道量程信号幅度信号须率数据个数标称增益实测增益误差通道量程(V)信号幅度信号频率采集速率速率测值遮卑误差6、频带宽度(标称带宽：)通道量程参考福度测量结果7、上升时间(标称带宽：)通道实测值(ps)8、输入电阻通逆量程标称值(Ω)实测值(Ω)误差9、时基△T/△F/标称值T/f1实测值误差JJG(军工)189—201910、校准信号参数标称值实测值误差频率(Hz)幅度(V)标称值顶值底值实测位误茎JJG(军工)1