JJF1756—20191低頻相位計校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于5Hz~1MHz的低頻相位計的校準。2概述目前廣泛使用的低頻相位計是直讀式數(shù)字相位計,它由整形器、鑒相器和指示器構成。其工作原理是基于時間間隔測量法,通過相位-時間轉換器,將有相位差的兩個信號(分別稱為參考信號和被測信號)轉換成一定時間間隔的起始和停止脈沖,或用相位-頻率轉換器,將兩信號相位差轉換成頻率,然后用電子計數(shù)器測量其時間間隔或頻率,由時間間隔或頻率得到相應的相位。低頻相位計主要用來測量兩路同頻率正弦信號的相位差。3計量特性3.1相位測量相位范圍:0°~360°;相位最大允許誤差:±(0.02°~0.1°),(5Hz~100kHz,100mV~100V);±(0.1°~3°),(100kHz~1MHz,100mV~5V)。3.2幅相誤差相位最大允許誤差:±(0.02°~0.1°),(5Hz~100kHz,100mV~100V);±(0.1°~3°),(100kHz~1MHz,100mV~5V)。4校準條件4.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度:23℃±5℃;b)相對濕度:≤80%;c)電源要求:(220±11)V,(50±1)Hz;d)其他:周圍無影響校準正常工作的機械振動和電磁干擾。4.2測量標準及其他設備4.2.1標準相位發(fā)生器相位范圍:0°~360°;相位最大允許誤差:±(0.007°~0.03°),(5Hz~100kHz,100mV~100V);幅度最大允許誤差:±2%(5Hz~100kHz,100mV~100V)。4.2.2函數(shù)信號發(fā)生器頻率范圍:5Hz~1MHz;JJF1756—20192相位差范圍:0°~360°;幅度范圍:100mV~5V(有效值,輸出阻抗:高阻),最大允許誤差:±1%。4.2.3精密相位計相位范圍:0°~360°;相位最大允許誤差:±(0.03°~1°),(5Hz~1MHz,100mV~100V)。4.2.4BNC同軸線4根,同型號,材質相同,等長。4.2.5BNC三通2只。同型號。注1:低頻相位計通常有0°~360°和-180°~+180°兩種相位顯示方式,但是-180°~0°相位顯示和180°~360°相位顯示兩者之間僅僅只是相差360°,本規(guī)范相位范圍都以0°~360°給出。注2:以上技術指標不作合格性判別,僅提供參考。5校準項目和校準方法5.1校準項目校準項目見表1。表1校準項目表序號項目名稱條款1外觀與工作正常性檢查5.2.12相位測量5.2.23幅相誤差5.2.35.2校準方法5.2.1外觀與工作正常性5.2.1.1被校低頻相位計應無影響電氣性能的機械損傷,控制旋鈕及按鍵應能正常工作,顯示屏能正常顯示。5.2.1.2被校低頻相位計通電后,應能正常工作,有自檢功能的應能自檢。5.2.1.3校準前,被校低頻相位計及校準用設備應按說明書規(guī)定進行預熱。5.2.1.4如果被校低頻相位計或精密相位計有自校零功能,對其進行零點校準。5.2.2相位5.2.2.1標準相位發(fā)生器法JJF1756—20193圖1相位測量校準和幅相誤差校準示意圖a)按圖1連接儀器;b)標準相位發(fā)生器輸出電壓設置為合適值(一般為100mV~100V),標準相位發(fā)生器的輸出頻率設置為1kHz;c)設置標準相位發(fā)生器相位?s(相位覆蓋四個象限,步進一般選取30°或45°);d)讀取被校低頻相位計相應的相位讀數(shù)?u,記于附錄A表A.2;e)改變標準相位發(fā)生器相位?s,重復步驟d);f)改變標準相位發(fā)生器的頻率值,一般至少應選取高、中、低三點,重復步驟c)~e),完成所有校準點的校準。5.2.2.2精密相位計法圖2相位測量校準和幅相誤差校準示意圖a)按圖2連接儀器;b)將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號波形設置為正弦波,輸出電壓設置為合適值(一般為100mV~5V),輸出頻率設置為1kHz;c)函數(shù)信號發(fā)生器相位差按附錄A表A.3中的校準點設置(相位覆蓋四個象限,步進一般選取30°或45°),相位同步設置為內同步;d)讀取精密相位計相位讀數(shù)?s作為標準值,記于附錄A表A.3;e)讀取被校低頻相位計相應的相位讀數(shù)?u作為示值,記于附錄A表A.3;f)改變函數(shù)信號發(fā)生器的頻率值,一般至少應選取高、中、低三點,重復步驟c)~e),完成所有校準點的校準。5.2.3幅相誤差5.2.3.1標準相位發(fā)生器法a)按圖1連接儀器;b)設置標準相位發(fā)生器輸出相位?s為30°,輸出頻率為1kHz;JJF1756—20194c)設置標準相位發(fā)生器參考輸出幅度Uref為1V,信號輸出幅度Uout為1V;d)讀取被校低頻相位計相應的相位讀數(shù)?u,作為指示值記于附錄A表A.4;e)改變標準相位發(fā)生器信號輸出幅度Uout,使標準相位發(fā)生器信號輸出幅度與參考輸出幅度的比值分別為5,10,50,100,重復步驟d);f)設置標準相位發(fā)生器信號輸出幅度Uout為1V,改變標準相位發(fā)生器參考輸出幅度Uref,使標準相位發(fā)生器參考輸出幅度與信號輸出幅度比值分別為5,10,50,100,重復步驟d);g)改變標準相位發(fā)生器的頻率值,一c)~f),完成所有校準點的校準。5.2.3.2精密相位計法a)按圖2連接儀器。b)將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號波形設置為正弦波,輸出頻率設置為1kHz,兩通道間的相位差設置為30°,相位同步設置為內同步;c)設置函數(shù)信號發(fā)生器CHA的輸出電壓Ua為1V(CHA作為參考輸出),設置函數(shù)信號發(fā)生器CHB的輸出電壓Ub為1V(CHB作為信號輸出);d)讀取精密相位計的相位讀數(shù)?s作為標準值,記于附錄A表A.5;e)讀取被校低頻相位計相應的相位讀數(shù)?u作為示值,記于附錄A表A.5;f)改變函數(shù)信號發(fā)生器CHB的輸出電壓Ub,使函數(shù)信號發(fā)生器信號輸出幅度與參考輸出幅度的比值為5,重復步驟d)~e);g)設置函數(shù)信號發(fā)生器信號輸出CHB的輸出電壓Ub為1V,改變函數(shù)信號發(fā)生器參考輸出CHA的輸出電壓Ua,使函數(shù)信號發(fā)生器參考輸出幅度與信號輸出幅度的比值為5,重復步驟d)~e);c)~g),完成所有校準點的校準。6校準結果表達低頻相位計校準后,出具校準證書。校準證書至少應包含以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結果的有效性和應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結果的有效性和應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;5k)校準環(huán)境的描述;l)校準結果及其測量不確定度的說明;m)對校準規(guī)范的偏離的說明;n)校準證書簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;o)校準結果僅對被校對象有效的說明;p)未經實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。7復校時間間隔復校時間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦為1年。JJF1756—20196附錄A原始記錄格式表A.1外觀與工作正常性檢查檢查項目結果外觀工作正常性表A.2相位測量(標準相位發(fā)生器法)頻率/kHz輸出幅度/V相位標準值/(°)相位示值/(°)U/(°),k=211011?119011?1118011?1127011?113300.0051??1?1001?表A.3相位測量(精密相位計法)頻率/kHz輸出幅度V校準點(°)相位標準值(°)相位示值(°)U/(°),k=211011?119011?1118011?7表A.3(續(xù))頻率/kHz輸出幅度V校準點(°)相位標準值(°)相位示值(°)U/(°),k=21127011?113300.0051??1?10001?表A.4幅相誤差(標準相位發(fā)生器法)頻率/kHz參考輸出幅度/V信號輸出幅度/V相位標準值(°)相位示值/(°)U/(°),k=2111301153011103011503011100301513011013015013011001300.0051?300.005?130???301001?30100?130JJF1756—20198表A.5幅相誤差(精密相位計法)頻率/kHz參考輸出幅度/V信號輸出幅度/V校準點(°)相位標準值(°)相位示值(°)U/(°),k=21113011530151300.0051?300.005?130???3010001?301000?130JJF1756—20199附錄B校準證書內頁格式表B.1外觀與工作正常性檢查檢查項目結果外觀工作正常性表B.2相位測量頻率/kHz輸出幅度/V相位標準值/(°)相位示值/(°)U/(°),k=211011?119011?1118011?1127011?113300.0051??1?10001?表B.3幅相誤差(相位校準點:30°)頻率/kHz參考輸出幅度/V信號輸出幅度/V相位標準值(°)相位示值/(°)U/(°),k=211111511?1511?10.0051?0.005?1???10001?1000?110附錄C主要項目校準結果的不確定度評定示例C.1相位測量不確定度評定(標準相位發(fā)生器法)C.1.1測量模型式中:?u=f(?s)(C.1)?u—被校低頻相位計的相位讀數(shù),(°);?s—標準相位發(fā)生器的輸出相位,(°)。C.1.2不確定度來源a)標準相位發(fā)生器輸出相位不準引入的不確定度分量u1;b)被校低頻相位計分辨力引入的不確定度分量u2;c)測量重復性引入的標準不確定度分量u3。C.1.3標準不確定度分量計算C.1.3.1標準相位發(fā)生器輸出相位不準引入的不確定度分量u1標準相位發(fā)生器輸出相位不準引入的不確定度按B類方法評定。根據(jù)標準相位發(fā)生器技術說明書,在1kHz下輸出30°的最大允許誤差為±0.005°,區(qū)間半寬度a=0.005°,按均勻分布,包含因子k=3,則C.1.3.2被校低頻相位計力a.°09°被校低頻相位計分辨力引入的不確定度按B類方法評定。根據(jù)被校低頻相位計的說明書,其相位分辨力為0.001°,區(qū)間半寬度a=0.0005°,按均勻分布,包含因子k=3,則被校低頻相位計分辨力引入的不確定度分量C.1.3.3測量重復性引入u3=0.00029°測量重復性引入的不確定度按A類方法評定。標準相位發(fā)生器輸出信號頻率為1kHz,輸出電壓為1V,輸出相位為30°,讀取被校低頻相位計相應的相位指示值。獨立測量10次,按貝塞爾公式(C.2)計算其實驗標準偏差。測量數(shù)據(jù)見表C.1。sn(?u)=(?ui-?u)2(C.2)表C.1被校低頻相位計的相位指示值測量次數(shù)相位指示值/(°)129.996230.006JJF1756—201911表C.1(續(xù))測量次數(shù)相位指示值/(°)329.997430.003529.996629.990729.993829.988929.9961030.002?u29.997sn(?u)0.0057由此引入的標準不確定度分量為C.1.4標準不確定度分量表各標準不確定度分量見下表C.2。u3=sn(?C.1.4標準不確定度分量表各標準不確定度分量見下表C.2。表C.2相位測量的標準不確定度分量不確定度分量來源評定方法分布k值標準不確定度u1標準相位發(fā)生器輸出相位不準B均勻 30.0029°u2被校低頻相位計分辨力B均勻 30.00029°u3重復性A0.0057°C.1.5合成標準不確定度根據(jù)表C.2,各不確定度分量不相關,則合成標準不確定度C.1.6擴展不確定度uc=u+u+u=0.0064°C.1.7測量不確定度報告取包含因子k=2,則擴展不確定度U=kuc=C.1.7測量不確定度報告頻率為1kHz時,相位測量30°的測量結果為29.997°±0.013°,其擴展不確定度為0.013°,包含因子k=2。C.2相位測量不確定度評定(精密相位計法)C.2.1測量模型JJF1756—201912式中:?u—被校低頻相位計的相位讀數(shù),(°);式中:?u—被校低頻相位計的相位讀數(shù),(°);?s—精密相位計的相位讀數(shù),(°)。C.2.2不確定度來源a)精密相位計相位測量不準引入的不確定度分量u1;b)被校低頻相位計分辨力引入的不確定度分量u2;c)測量重復性引入的標準不確定度分量u3。C.2.3標準不確定度分量計算C.2.3.1精密相位計相位測量不準引入的不確定度分量u1精密相位計相位測量不準引入的不確定度按B類方法評定。根據(jù)精密相位計說明書,在1kHz時,相位測量30°的最大允許誤差為±0.02°,區(qū)間半寬度a=0.02°,按均勻分布,包含因子k=3,則C.2.3.2被校低頻相位計分辨力引入的不確定度分量u2uC.2.3.2被校低頻相位計分辨力引入的不確定度分量u2被校低頻相位計分辨力引入的不確定度按B類方法評定。被校低頻相位計的相位°0005°,按均勻分布,包含因子k=3,則被校低C.2.3.3測量重復性引入的標準不確定度分量u3u2C.2.3.3測量重復性引入的標準不確定度分量u3測量重復性引入的