時(shí)間間隔發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1902—20211時(shí)間間隔發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于輸出范圍1ns~10000s時(shí)間間隔發(fā)生器的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG180電子測(cè)量?jī)x器內(nèi)石英晶體振蕩器JJG181石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)JJG292銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)JJG2007時(shí)間頻率計(jì)量器具JJF1180時(shí)間頻率計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3概述時(shí)間間隔發(fā)生器也稱為時(shí)間合成器,是以石英晶體振蕩器或銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)為時(shí)鐘,利用數(shù)字合成技術(shù),產(chǎn)生出可設(shè)置脈沖周期、延遲時(shí)間、脈沖寬度等多種類型的時(shí)間間隔信號(hào)的測(cè)量?jī)x器。時(shí)間間隔發(fā)生器廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、通信等領(lǐng)域的各種時(shí)間控制系統(tǒng),在檢定、校準(zhǔn)時(shí)間測(cè)量?jī)x器時(shí)可作為標(biāo)準(zhǔn)源使用。時(shí)間間隔發(fā)生器輸出方式包括單路輸出脈沖列的脈沖周期、脈沖寬度,兩路輸出脈沖列間的時(shí)間間隔等。時(shí)間間隔發(fā)生器可有多個(gè)輸出通道,輸出脈沖極性可正可負(fù),有邏輯正向脈沖和反向脈沖。其原理框圖如圖1所示。圖1時(shí)間間隔發(fā)生器原理JJF1902—202124計(jì)量特性4.1內(nèi)置時(shí)基振蕩器4.1.1開機(jī)特性:1×10-6~1×10-11。4.1.2日頻率波動(dòng):1×10-6~1×10-11。4.1.3日老化率(日頻率漂移率):±1×10-6~±1×10-12。4.1.41s頻率穩(wěn)定度:1×10-8~1×10-12。4.1.5頻率復(fù)現(xiàn)性:1×10-6~1×10-12。4.1.6相對(duì)頻率偏差:±1×10-5~±1×10-11。4.2時(shí)間間隔輸出4.2.1輸出范圍:1ns~10000s。4.2.2時(shí)間間隔最大允許誤差:±(|A|·T+Δ),A為內(nèi)置時(shí)基振蕩器最大允許相對(duì)頻率偏差,T為給定的時(shí)間間隔,Δ為內(nèi)置時(shí)基以外因素引入的最大允許相對(duì)偏差,由被校儀器說明書給出。4.3脈沖輸出4.3.1脈沖幅度:0.5V~10V。最大允許誤差:±(5%U+50mV),U為輸出的幅度值。4.3.2上升時(shí)間:1ns~10ns;下降時(shí)間:1ns~10ns。4.3.3直流偏置電壓:-5V~+5V。最大允許誤差:±(5%U+50mV),U為輸出的幅度值。注:校準(zhǔn)時(shí)以被校儀器使用說明書給出的技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn),以上指標(biāo)僅供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件5.1.1環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、電源電壓及頻率要求如表1所示。表1環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、電源電壓及頻率要求一覽表內(nèi)置振蕩器類型環(huán)境溫度相對(duì)濕度電源電壓及頻率石英晶體振蕩器15℃~30℃溫度變化不超過±2℃無(wú)溫度突變不大于80%220(1±10%)V50(1±2%)Hz石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)15℃~30℃溫度變化不超過±2℃無(wú)溫度突變不大于80%220(1±2%)V50(1±2%)Hz銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)18℃~25℃溫度變化不超過±1℃無(wú)溫度突變不大于80%220(1±10%)V50(1±2%)Hz35.1.2周圍無(wú)影響正常校準(zhǔn)的電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)。5.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備5.2.1參考頻標(biāo)參考頻標(biāo)的輸出頻率包含5MHz、10MHz等。頻率穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于被校儀器相應(yīng)取樣時(shí)間頻率穩(wěn)定度的1/3,其他技術(shù)指標(biāo)如老化率(日頻率漂移率)、相對(duì)頻率偏差等應(yīng)優(yōu)于被校儀器相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)一個(gè)數(shù)量級(jí)。5.2.2頻標(biāo)比對(duì)系統(tǒng)輸入信號(hào)頻率包含5MHz、10MHz等。取樣時(shí)間包含1s、10s等,測(cè)量帶寬應(yīng)大于相應(yīng)取樣時(shí)間倒數(shù)的5倍,比對(duì)不確定度應(yīng)優(yōu)于被校儀器相應(yīng)取樣時(shí)間頻率穩(wěn)定度的1/3。5.2.3時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x測(cè)量范圍:1ns~10000s,應(yīng)有外接頻標(biāo)功能。觸發(fā)電平在-5V~5V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的最大允許誤差優(yōu)于被校儀器最大允許誤差的1/3。5.2.4示波器脈沖上升時(shí)間應(yīng)小于被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖上升時(shí)間、脈沖下降時(shí)間的1/3。電壓測(cè)量范圍覆蓋被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出幅度可調(diào)范圍,最大允許誤差應(yīng)優(yōu)于被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖輸出幅度誤差的1/3。6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法6.1校準(zhǔn)項(xiàng)目時(shí)間間隔發(fā)生器校準(zhǔn)項(xiàng)目如表2所示。表2時(shí)間間隔發(fā)生器校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)項(xiàng)目名稱1外觀及工作正常性檢查2內(nèi)置時(shí)基振蕩器石英晶體振蕩器參見JJG180石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)參見JJG181銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)參見JJG2923連續(xù)脈沖周期4連續(xù)脈沖寬度5單脈沖寬度6延遲時(shí)間7兩個(gè)單脈沖(階躍電壓)間的時(shí)間間隔8脈沖上升時(shí)間、下降時(shí)間9脈沖幅度10直流偏置電壓JJF1902—202146.2校準(zhǔn)方法6.2.1外觀及工作正常性檢查6.2.1.1外觀檢查時(shí)間間隔發(fā)生器外觀應(yīng)無(wú)缺陷和影響正常工作的機(jī)械損傷。前面板或后面板應(yīng)標(biāo)有儀器名稱、型號(hào)、制造廠、出廠編號(hào)及電源要求。6.2.1.2工作正常性檢查時(shí)間間隔發(fā)生器的控制旋鈕,按鍵開關(guān)和輸入、輸出端口應(yīng)安裝牢固;各項(xiàng)功能開關(guān)、按鍵應(yīng)靈活可靠。6.2.2內(nèi)置時(shí)基振蕩器被校時(shí)間間隔發(fā)生器內(nèi)置時(shí)基振蕩器的校準(zhǔn),根據(jù)振蕩器類型,分別按照J(rèn)JG180、JJG181或JJG292進(jìn)行校準(zhǔn)。6.2.3連續(xù)脈沖周期儀器連接如圖2所示。圖2連續(xù)脈沖周期的測(cè)量被校時(shí)間間隔發(fā)生器功能設(shè)置為“脈沖周期輸出”,輸出幅度為1V。校準(zhǔn)點(diǎn)的選取:以最小輸出值為第一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn),其余各點(diǎn)按10倍程遞增,最后一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)為最大輸出值。每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)至少測(cè)量3次,取其平均值作為該點(diǎn)的測(cè)量值。按式(1)計(jì)算輸出脈沖周期的誤差:ΔT=T0-T(1)式中:ΔT—測(cè)量誤差,s;T0—標(biāo)稱值,s; T—測(cè)量值,s。6.2.4連續(xù)脈沖寬度儀器連接如圖3所示。圖3連續(xù)脈沖寬度的測(cè)量JJF1902—20215在本項(xiàng)及以下各項(xiàng)的校準(zhǔn)中,時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x在雙線輸入時(shí),兩根輸入線使用同規(guī)格等長(zhǎng)度的同軸電纜線。6.2.4.1正脈沖寬度被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“+”,功能置“連續(xù)脈沖寬度輸出”,輸出幅度為1V。時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的功能設(shè)置為“時(shí)間間隔測(cè)量”。調(diào)整啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平皆為0.5V,觸發(fā)斜率分別置“+”和“-”,測(cè)量脈沖寬度值。校準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量次數(shù)的選取同6.2.3。按式(1)計(jì)算正脈沖寬度的誤差。6.2.4.2負(fù)脈沖寬度被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“-”,輸出幅度為-1V。調(diào)整時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平皆為-0.5V,觸發(fā)斜率分別置“-”和“+”,測(cè)量脈沖寬度值。校準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量次數(shù)的選取同6.2.3。按式(1)計(jì)算負(fù)脈沖寬度的誤差。6.2.5單脈沖寬度儀器連接如圖3所示。被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“+”,功能置“單次脈沖寬度輸出”,輸出幅度為1V。按6.2.4.1的方法進(jìn)行。6.2.6延遲時(shí)間儀器連接如圖4所示。圖4延遲時(shí)間的測(cè)量被校時(shí)間間隔發(fā)生器置內(nèi)觸發(fā),輸出極性置“+”,功能置“延遲時(shí)間輸出”,輸出幅度為1V。時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的功能設(shè)置為“時(shí)間間隔測(cè)量”。調(diào)整啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平分別為同步脈沖幅值的50%和0.5V,觸發(fā)斜率均置“+”,測(cè)量延遲時(shí)間值。校準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量次數(shù)的選取同6.2.3。被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“-”,輸出幅度為-1V,調(diào)整時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平分別為同步脈沖幅值的50%和-0.5V,按極性設(shè)置觸發(fā)斜率,測(cè)量延遲時(shí)間值。校準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量次數(shù)的選取同6.2.3。按式(1)計(jì)算延遲時(shí)間的誤差。6.2.7兩個(gè)單脈沖(階躍電壓)間的時(shí)間間隔被校時(shí)間間隔發(fā)生器可單通道輸出合成雙脈沖,合理設(shè)置時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x輸入通道的觸發(fā)斜率和觸發(fā)電平,儀器連接如圖3所示;被校時(shí)間間隔發(fā)生器兩個(gè)脈沖由兩個(gè)通JJF1902—20216道分別輸出時(shí),儀器連接如圖5所示。圖5兩個(gè)單脈沖時(shí)間間隔的測(cè)量被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“+”,功能置“雙脈沖輸出”,輸出幅度為1V。時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的功能設(shè)置為“時(shí)間間隔測(cè)量”。調(diào)整啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平均為0.5V,觸發(fā)斜率均置“+”,測(cè)出兩個(gè)單脈沖(階躍電壓)間的時(shí)間間隔值。校準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量次數(shù)的選取同6.2.3。被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“-”,輸出幅度為-1V,調(diào)整時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平均為-0.5V,觸發(fā)斜率均置“-”,測(cè)出兩個(gè)單脈沖(階躍電壓)間的時(shí)間間隔值。校準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量次數(shù)的選取同6.2.3。按式(1)計(jì)算兩個(gè)單脈沖間的時(shí)間間隔的誤差。6.2.8脈沖上升時(shí)間、下降時(shí)間儀器連接如圖6所示。圖6脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間的測(cè)量被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“+”,功能置“脈沖寬度輸出”,輸出幅度為1V(或按技術(shù)說明書要求指標(biāo)),輸出脈沖寬度為最小輸出值。示波器與時(shí)間間隔發(fā)生器匹配連接,使在屏幕上得到完整脈沖波形,測(cè)得脈沖幅度從10%上升到90%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔即脈沖上升時(shí)間和從90%下降到10%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔即脈沖下降時(shí)間。6.2.9脈沖幅度儀器連接如圖6所示。被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出極性置“+”,功能置“脈小,輸出脈沖寬度為1ms。示波器與時(shí)間間隔發(fā)生器匹配連接,調(diào)節(jié)示波器,使在屏幕上得到幅度為屏幕有效高度的50%以上的穩(wěn)定的脈沖波形。測(cè)出脈沖波形的幅度值Ua。改變被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出幅度U0依次為0.5V、1V、3V、5V、8V、10V,重復(fù)上述測(cè)量。輸出脈沖幅度誤差按式(2)計(jì)算:δa=×100%(2)JJF1902—20217式中:δa—脈沖幅度相對(duì)誤差;Ua—脈沖幅度測(cè)量值,V;U0—脈沖幅度標(biāo)稱值,V。注:被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖輸出幅度為固定值時(shí),僅在固定輸出幅度值進(jìn)行校準(zhǔn)。6.2.10直流偏置電壓儀器連接如圖6所示。5V,輸出脈沖寬度設(shè)置為1ms。示波器與時(shí)間間隔發(fā)生器匹配連接,調(diào)節(jié)被校時(shí)間間隔發(fā)生器的工作狀態(tài),將時(shí)間間隔發(fā)生器的偏置電壓由0V分別調(diào)到+5V和-5V,調(diào)節(jié)示波器,使在屏幕上得到幅度為屏幕有效高度的50%以上的穩(wěn)定的脈沖波形。測(cè)出脈沖波形的幅度偏移值UV,直流偏置電壓的誤差按式(3)計(jì)算。δV=×100%(3)式中:δV—偏置電壓相對(duì)誤差;UV—脈沖幅度偏移測(cè)量值,V;Ud—脈沖幅度偏移標(biāo)稱值,V。7校準(zhǔn)結(jié)果的表述校準(zhǔn)證書至少包括以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說明被校對(duì)象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明;m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;JJF1902—20218p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。8復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校的時(shí)間間隔。建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年。JJF1902—20219附錄A主要項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評(píng)定示例A.1概述時(shí)間間隔發(fā)生器是產(chǎn)生可設(shè)置脈沖周期、延遲時(shí)間、脈沖寬度等多種類型的時(shí)間間隔信號(hào)的測(cè)量?jī)x器,其主要參數(shù)有脈沖周期、脈沖光寬度、延遲時(shí)間、兩個(gè)單脈沖間的時(shí)間間隔、脈沖上升和下降時(shí)間、脈沖幅度、直流偏置電壓。本附錄以1ms兩個(gè)單脈沖間的時(shí)間間隔、5ns脈沖上升時(shí)間、1V脈沖幅度的校準(zhǔn)不確定度評(píng)定為例,說明時(shí)間間隔發(fā)生器各校準(zhǔn)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定程序。A.2兩個(gè)單脈沖間的時(shí)間間隔A.2.1測(cè)量模型按照6.2.7的方法和步驟,用外接銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x對(duì)時(shí)間間隔發(fā)生器兩個(gè)單脈沖間的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量模型為:δT=T0-Tx(A.1)式中:δT—被校時(shí)間間隔發(fā)生器時(shí)間間隔測(cè)量誤差,s;T0—輸出時(shí)間間隔的標(biāo)稱值,s;Tx—被校時(shí)間間隔發(fā)生器的測(cè)量值,s。由于各不確定度(包括所有分量)之間不相關(guān),所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可用公式(A.2)表示:u(δT)=c0u2(T0)+cxu2(Tx)(A.2)式中:cT0、cTx—靈敏系數(shù);cT0==1,cTx==-1uc(δT)—被校時(shí)間間隔發(fā)生器時(shí)間間隔測(cè)量誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,s;u(T0)—被校時(shí)間間隔發(fā)生器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,s;u(Tx)———時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x和參考頻率標(biāo)準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,s。被校時(shí)間間隔發(fā)生器時(shí)間間隔測(cè)量誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為:(A.3)uc(δT)=u2(T0)+u2(Tx)(A.3)A.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源包括:a)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(T0);b)參考頻率標(biāo)準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(Tx);c)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x通道間時(shí)滯引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(Tx);d)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x系統(tǒng)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3(Tx);JJF1902—202110e)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x觸發(fā)電平引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4(Tx);f)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5(Tx)。A.2.2.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(T0)測(cè)量時(shí)間間隔選取1ms。測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(T0)按A類方法評(píng)定,用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果如表A.1所示。表A.1測(cè)量重復(fù)性測(cè)量序號(hào)測(cè)得值/ms11.000002721.000006331.000004341.000004551.000005861.000004371.000005481.000004891.0000041101.0000042根據(jù)表A.1中的數(shù)據(jù),計(jì)算輸出脈沖上升時(shí)間重復(fù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為:s(T0)=1.01ns校準(zhǔn)時(shí)取三次測(cè)量結(jié)果,故測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(T0)==0.58nsA.2.2.3參考頻率標(biāo)準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(Tx)參考頻率標(biāo)準(zhǔn)為銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)檢定證書可知,其相對(duì)頻率偏差為±5×10-11,按B類方法進(jìn)行評(píng)定,測(cè)量1ms時(shí),分散區(qū)間的半寬度a=5×10-5ns,服從均勻分布,包含因子k=3,則參考頻率標(biāo)準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u1(Tx)=2.9×10-5nsA.2.2.4時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x通道間時(shí)滯引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(Tx)根據(jù)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x說明書可知,時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x通道間時(shí)滯為50ps,按B類方從均勻分布,包含因子k=3,則時(shí)間間u2(Tx)s=29psA.2.2.5時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x系統(tǒng)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3(Tx)11根據(jù)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x說明書可知,時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x系統(tǒng)誤差為±100ps,按B類方間隔測(cè)量?jī)x系統(tǒng)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:法進(jìn)行評(píng)定,分散區(qū)間的半寬度a=100ps,服從均勻分布,包含因子k=3間隔測(cè)量?jī)x系統(tǒng)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u3(Tx)=58psA.2.2.6時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x觸發(fā)電平設(shè)置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4(Tx)±2×0,通過計(jì)算,時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x觸發(fā)電平定時(shí)允許誤差為:±88ps,按B類方法進(jìn)行評(píng)定,分散區(qū)間的半寬度a=88ps,服從均勻分布,包含因子k=3,則時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x觸發(fā)電平設(shè)置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u4(Tx)s=51psA.2.2.7時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5(Tx)根據(jù)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x說明書可知,時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x最小分辨力為20ps,按B類方隔測(cè)量?jī)x分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:法進(jìn)行評(píng)定,分散區(qū)間的半寬度a=10ps,服從均勻分布,包含因子k=3,隔測(cè)量?jī)x分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u5(Tx)s=5.8psA.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表表A.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來(lái)源評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(T0)測(cè)量重復(fù)性A正態(tài)10.58nsu1(Tx)參考頻率標(biāo)準(zhǔn)B均勻 32.9×10-5nsu2(Tx)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x通道間時(shí)滯B均勻 329psu3(Tx)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x系統(tǒng)誤差B均勻 358psu4(Tx)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x觸發(fā)電平B均勻 351psu5(Tx)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x分辨力B均勻 35.8psA.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.3)計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,結(jié)果為:uc(δT)=u2(T0)+u(Tx)+u(Tx)+u(Tx)+u(Tx)+u(Tx)=0.59nsA.2.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為:U(δT)=k×uc(δT)=1.2ns12A.3脈沖上升時(shí)間A.3.1測(cè)量模型按照6.2.8的方法和步驟,用示波器對(duì)被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖上升時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量模型為:δt=t0-tx(A.4)式中:δt—被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出脈沖上升時(shí)間誤差,ns;t0—被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出脈沖上升時(shí)間標(biāo)稱值,ns;tx—示波器測(cè)量的脈沖信號(hào)上升時(shí)間,ns。上升時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是由測(cè)量重復(fù)性、示波器上升時(shí)間和示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差等引入的。由于各不確定度(包括所有分量)之間不相關(guān),所以合成不確定度可用公式(A.5)表示:u(δt)=c0u2(t0)+cxu2(tx)(A.5)式中:ct0、ctx—靈敏系數(shù);ct0==1,ctx==-1uc(δt)—被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖上升時(shí)間誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,ns;u(t0)—被校時(shí)間間隔發(fā)生器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,ns;u(tx)—示波器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,ns。被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)上升時(shí)間的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為:uc(δt)=u2(t0)+u2(tx)(A.6)A.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.3.2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源主要包括:a)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t0);b)示波器上升時(shí)間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(tx);c)示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(tx)。A.3.2.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t0)測(cè)量上升時(shí)間選取5ns。測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t0)按A類方法評(píng)定,用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果如表A.3所示。表A.3輸出脈沖上升時(shí)間重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量序號(hào)測(cè)得值/ns15.325.113表A.3(續(xù))測(cè)量序號(hào)測(cè)得值/ns35.345.155.065.375.185.295.2105.2根據(jù)表A.3中的數(shù)據(jù),計(jì)算輸出脈沖上升時(shí)間重復(fù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為:s(t0)=0.11ns校準(zhǔn)時(shí)取單次測(cè)量結(jié)果,故測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(t0)=s(t0)=0.11nsA.3.2.3示波器上升時(shí)間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(tx)根據(jù)示波器說明書可知,上升時(shí)間為150ps。按B類方法進(jìn)行評(píng)定,分散區(qū)間的半150ps,服從均勻分布,包含因子k=3,則示波器上升時(shí)間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確u1(tx)=0.087nsA.3.2.4示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(tx)根據(jù)示波器說明書可知,單次時(shí)間測(cè)量的最大允許誤差為±3ps,按B類方法進(jìn)行量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:評(píng)定,分散區(qū)間的半寬度a=3ps,服從均勻分布,包含因子k=3量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u2(tx)s=1.8psA.3.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表表A.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來(lái)源評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t0)測(cè)量重復(fù)性A正態(tài)10.11nsu1(tx)示波器上升時(shí)間B均勻 30.087nsu2(tx)示波器時(shí)間測(cè)量最大允許誤差B均勻 30.0018nsA.3.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.6)計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,結(jié)果為:uc(δt)=u2(t0)+u(tx)+u(tx)=0.14ns14A.3.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則擴(kuò)c(δt)=0.3nsA.4脈沖幅度A.4.1測(cè)量模型按照6.2.9的方法和步驟,用示波器對(duì)被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖幅度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量模型為:δV=V0-Vx(A.7)式中:δV—被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出脈沖幅度誤差,V;V0—被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出脈沖幅度標(biāo)稱值,V;Vx—示波器測(cè)量的脈沖幅度,V。由于各不確定度(包括所有分量)之間不相關(guān),所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可用公式(A.8)表示:u(δV)=c0u2(V0)+cxu2(Vx)(A.8)式中:cV0、cVx—靈敏系數(shù);cV0==1,cVx==-1uc(δV)—被校時(shí)間間隔發(fā)生器脈沖幅度誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,s;u(V0)—被校時(shí)間間隔發(fā)生器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,s;u(Vx)—示波器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,s。被校時(shí)間間隔發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)上升時(shí)間的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為:uc(δV)=u2(V0)+u2(Vx)(A.9)A.4.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.4.2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源主要包括:a)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V0);b)示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(Vx);c)示波器顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(Vx)。A.4.2.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V0)測(cè)量脈沖幅度選取1V。測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,按A類方法評(píng)定,用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果如表A.5所示。表A.5測(cè)量重復(fù)性測(cè)量序號(hào)測(cè)得值/V10.988120.9885JJF1902—202115表A.5(續(xù))測(cè)量序號(hào)測(cè)得值/V30.988240.988350.988260.988070.987780.988090.9881100.9880根據(jù)表A.5中的數(shù)據(jù),計(jì)算輸出脈沖幅度重復(fù)測(cè)量的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為:s(V0)=0.00022V校準(zhǔn)時(shí)取單次測(cè)量結(jié)果,故測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(V0)=s(V0)=0.00022VA.4.2.3示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(Vx)根據(jù)示波器說明書可知,相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差為±1.5%滿刻度。按B類方法評(píng)定,示波器垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)為0.2V/div時(shí),分散區(qū)間的半寬度為:a=1.5%×1.6V=0.024V準(zhǔn)不確定度為:服從均勻分布,包含因子k=3準(zhǔn)不確定度為:u1(Vx)=0.014VA.4.2.4示波器顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(Vx)數(shù)字示波器在電壓測(cè)量中顯示分辨力引入的不確定度是由示波器的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)決定的。由示波器說明書可知,其A/D轉(zhuǎn)換為8位,示波器垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)為0.2V/div時(shí),其讀數(shù)分辨力為:δV=6-=0.0063V按B類方法進(jìn)行評(píng)定,則分散區(qū)間的半寬度為:a===0.0032V服從均勻分布,包含因子k=3,則示波器顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u2(Vx)=0.0018VJJF1902—202116A.4.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表表A.6脈沖幅度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來(lái)源評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度/Vu(V0)測(cè)量重復(fù)性A正態(tài)10.00022u1(Vx)示波器相對(duì)電壓測(cè)量的最大允許誤差B均勻 30.014u2(Vx)示波器顯示分辨力B均勻 30.0018A.4.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.9)計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,結(jié)果為:uc(δV)=u2(V0)+u(Vx)+u(Vx)=0.014VA.4.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為:U(δV)=k×uc(δV)=0.028V換算至相對(duì)擴(kuò)展不確定度為:Urel(δV)=2.8%,k=2注:以上不確定度評(píng)定示例中,當(dāng)測(cè)量環(huán)境符合環(huán)境校準(zhǔn)要求時(shí),環(huán)境影響引入的不確定度分量可忽略不計(jì),不再單獨(dú)列出。17附錄B時(shí)間間隔發(fā)生器校準(zhǔn)原始記錄格式B.1外觀及工作正常性檢查表B.1外觀及工作正常性檢查檢查項(xiàng)目結(jié)果外觀工作正常性B.2內(nèi)置時(shí)基振蕩器表B.2內(nèi)置時(shí)基振蕩器內(nèi)置時(shí)基振蕩器類型技術(shù)要求石英晶體振蕩器參見JJG180《電子測(cè)量?jī)x器內(nèi)石英晶體振蕩器》檢定項(xiàng)目石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)參見JJG181《石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)》檢定項(xiàng)目銣原子