JJG 349-2001 通用计数器检定规程.pdf

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1、ZTZTG 中华人民共和国国家计量检定规程JJG 349-2001 通用计数器Universal Counters 2001 - 11 -30发布2002一03-01实施国家质量监督检验检疫总局发布JJG 349-2001 通用计数器检定规程Verification Regulation of Universal Counters ? JJG 349- 2001 ? ;代替JJG349-1984;本规程经国家质量监督检验检疫总局21年11月30日批准，并自2002年03月01日起施行。归口单位:全国时间频率计量技术委员会主要起草单位:上海市计量测试技术研究院参加起草单位:南京新联电子设备有限公

2、司石家庄市无线电四厂本规程委托全国时间频率计量技术委员会负责解释JJG 349- 2001 本规程主要起草人:朱根富(上海市计量测试技术研究院)参加起草人:骆立波(南京新联电子设备有限公司)王铁生(石家庄市无线电四厂)JJG 349-2佣1目录TAtA1且EA-匀但7-q，。句-14瓦U瓦U吁QJ定评度定确不的果式结格量LK.-)坝刊uu面率1川背频定理(5量. 检处者求uuu船求制及的u由精要标量量隔要控件目果期vM封能指测测间术具条项结周旋协性术率期间技器定定定定和EH围述量技频周时用量检检检检AB范概计:通计21录录234124 1233113453111附附JJG 349- 2001

3、通用计数器检定规程1 范围本规程适用于频率测量范围在1GHz以下的通用计数器(以下简称计数器)的首次检定、后续检定和使用中的检验。2 概述计数器的基本功能是直接测量频率、周期和时间间隔。基本工作原理是以适当的逻辑电路在预定的标准时间(闸门时间)内累计待测输入信号的振荡次数，或在待测时间间隔内累计标准时间(时基)信号的个数，进行频率、周期和时间间隔的测量。计数器广泛应用于计量、科研、生产等部门。3 计量性能要求3.1 技术指标计数器内晶体振荡器(以下简称晶振)的技术指标如表1所示。it量性能开机特性日频率波动Is频率稳定度频率复现性频率准确度3.2 频率测量3.2.1 输入特性测量范围:(0 -

4、 1) GHz 灵敏度:( 10 - 50) m V (有效值)3.2.2 测量误差表1温补晶振10-5 _ 10-7 10 -8 _ 10 -10 10-6 _ 10-8 10 - 5 _ 10 - 6 一般计数器:内部晶振频率准确度士王 晶振类等分辨力计数器:内部晶振频率准确度土触发误差土旦式中:一一闸门时间(取样时间); f一一被测频率;型恒温晶振10- 6 _ 10 -9 10-7 _ 10 -10 10 -9 _ 10 -12 10-8 _ 10-9 10 -7 _ 10-9 JJG 349-2例11一一最小有效显示时间。3.3 周期测量3.3.1 输入特性测量范围:10 ns -

5、100 s 灵敏度:(10 - 300) m V (有效值)3.3.2 测结误差一般计数器;内部晶振频率准确度土触发误差土旦等分辩力计数器:内部晶振频率准确度触发误差土旦 式中:2一一测量时选用的时基。3 .4 时间间隔测量3 .4.1 测量范围:10 ns - 105 S 3.4.2 测量误差一般计数器:t x内部晶振频率准确度触发误差2等分辩力计数器:t x内部品振频率准确度触发误差:tT) 式中:t一被测时间间隔。4 通用技术要求计数器的前或后面板上应具有制造厂、仪器型号、出厂序号及标志;应具有内部晶振频率或时基信号的输出端口。计数器的控制旋钮、按键开关和输入输出端口应有明确的标志。计数

6、器送检时要带有使用说明书和上次检定的检定证书。5 计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检验。5.1 检定条件5. 1. 1 环境条件5. 1.1.1 环境温度:在(15- 30) (:内任选一点，检定期间该点温度波动不应超过土2(:。5. 1.1.2 环境相对湿度:80% 5. 1.1.3 交流电源电压:220 (1 :t 10 %) V, (50 :t 1) Hz 5. 1.1.4 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。5. 1. 2 检定用设备5. 1. 2.1 参考频标参考频标的1s频率稳定度比被检计数器内晶振高3倍，其它计量性能高一个数量级。5. 1.2.2 频

7、标比对器2 JJG 349-2001 输入频率:1 MHz , 5 MHz , 10 MHz 比对不确定度:王三1x 10-/ 5. 1.2.3 频率合成器输出频率:应覆盖被检计数器的测量范围。输出电平(有效值):10 mV - 1 V 对于无外频标输入功能的频率合成器，其内部晶振的频率准确度应比被检计数器的品振频率准确度高一个量级。5. 1. 2 .4 标准时间间隔发生器信号形式:两路输出正、负脉冲列;或两路输出单个正、负脉冲;单路输出正、负脉冲宽度。信号电平:ITL 内部晶振频率准确度要比被检计数器内部时基的准确度高一个量级。或具有外标输入功能。输出时间间隔应覆盖被检计数器的测量范围。5.

8、2 检定项目及检定方法5.2.1 检定项目一览表通用计数器检定项目如表2所示。项目名称首次检定外观及工作正常性检查+ 频率测量+ 周期测量+ 时间间隔测量+ 日老化率+ 开机特性+ 日频率波动+ 15频率稳定度+ 频率复现性+ 频率准确度+ 表2注:+为应检项目，-为可不检项目。检定时以被检仪器说明书中的技术要求为准。5.2.2 外观及工作正常性检查后续检定使用中的检验+ + + + + + + -+ + + + + + + + + 5.2.2.1 计数器不应有影响正常工作的机械损伤，控制旋钮及按键应能正常动作，插座牢固，电风扇能正常运转，显示器能正常显示。各种标志应清晰完整。5.2.2.2

9、输入参考频标的频率，对计数器测频及测周期等功能进行检查，结果应符合JJG 349- 2001 技术要求。该项目也可按送检要求进行检查。5.2.2.3 有外接频标功能的计数器，应对此功能进行检查。5.2.3 内部晶振的检定5.2.3.1 有晶振频率输出的计数器按JJG180 电子计数器内石英晶体振荡器检定规程和JJG181 高稳定石英晶体振荡器检定规程进行检定。5.2.3.2 无晶振频率输出的计数器这类计数器指标都比较低，且属于一般计数器，可直接用被检计数器测量参考频标的频率，或测量频率合成器输出的频率，测量分辨力选在最高。所测数据的变化即反映内部晶振频率的变化。相应的技术指标按刀G180检定规

10、程进行检定。5.2.4 频率测量的检定5.2.4.1 测量范围及输入灵敏度的检定输入灵敏度是指能使计数器正确读数所需要的被测信号的最小电平值。仪器连接如图1所示。频率合成器的输出阻抗应与被检计数器的输入阻抗相匹配。将计数器功能开关置频率位置，闸门时间置于1s位置。频率测量输入端如带有衰减器，则将衰减量调到最小位置。将合成器的输出频率调至受检频率值，其输出电平从10mV逐渐增加，直至使计数器读数稳定为止，此时，合成器的输出电平，即为计数器的输入灵敏度。被枪计数*持图1仪器连接图受检频率点按表3选取。表3频率范围受检频率点(0 - 10) MHz 1施，5 .Hz , 10 尬，50 施，1施，1

11、kHz，10 kHz, 1kHz， 1 MHz, 5 MHz , 8 MHz , 10 MHz (0 - 100) MHz 1 Hz, 5 Hz, 10 Hz , 1Hz， 1 kHz , 10 kHz , 100 kHz, 1 MHz, 10 MHz , 50 MHz , 80 MHz , 100 MHz (0-1) GHz 1 Hz , 5 Hz, 10 Hz, 100 Hz , 1 kHz , 10 kHz, 100 kHz , 1 MHz , 10 MHz, 100 MHz , 500 MHz , 800 MHz, 1 GHz 4 JJG 349-2001 5.2.4.2 测量误差的检

12、定仪器连接如图l所示。计数器置于测频功能;受检频率点选取测量范围内最高值;信号电平调在已测得的灵敏度上;计数器闸门时间分别选取0.1s, 1 s , 10s。每一闸门时间测量3次，取算数平均值1，作为该闸门时间的测量结果。按下式计算测量误差:A-j;。一f - 10 式中:ji-每一闸门时间的测量结果;10-被测频率值。5.2.5 周期测量的检定5.2.5.1 测量范围及输入灵敏度的检定仪器连接方法如图1所示。计数器置于测周期功能;周期倍乘置于1位置，时基置于最小位置。等分辨力计数器，按其说明书要求进行设置。周期测量输入端如带有衰减器，则将衰减量调到最小位置。将频率合成器的信号加到计数器的周期

13、测量输入端。信号的周期选在0.1，1间，10间，O. 1 ms , 1 ms , 10 ms , O. 1 s, 1 s, 10 s , 其输出电平从10mV逐渐增加，直到计数器读数稳定为止，此时频率合成器的输出电平，即为该检定点的输人灵敏度。等分辨力的计数器，按说明书要求进行检定。、J/咱aA/I、5.2.5.2 测量误差的检定仪器连接如图I所示。被检计数器置于测周期功能。输入频率选用10Hz。信号电平调在已测得的灵敏度上。时基置于最小位置。计数器的周期倍乘分别选取1, 10 , 100。每一倍乘周期测量3次，取算术平均值王作为该倍乘周期的测量结果。按下式计算测量误差:T, - NTn A一

14、.一.v T - N,To 式中:T，一一每一倍乘周期的测量结果;N, 一一一周期倍乘值;To -被测周期值。5.2.6 时间间隔测量的检定时间间隔测量的检定按照JJG238 数字式时间间隔测量仪试行检定规程中电脉冲时间间隔测量进行。5.2.6.1 受检点的选取及误差计算从测量的最小值开始，以后按每10倍程一个值，一直到测量的最大值。若测时仪的量程是分挡的，最低挡按上法选取，其他挡只选取该挡的最大值。每一受检点均测量3次，取其算术平均值作为该点的测量值。按下式计算测盐误差:(2) A= t; - to (3) 5 JJG 349-2佣1式中:J=垃t，; t一一每次测量值;to一一-标准时间间

15、隔发生器的给定值。5.2.6.2 电脉冲时间间隔测量仪器连接如图2和图3所示。八。图2单脉冲宽度测量A B 被检测时仪被检测时仪图3双脉冲时间间隔测量正脉冲宽度测量:时间间隔发生器给出单个正脉冲信号，同时加到被检测时仪的A, B输入端，A通道(启动通道)的触发斜率置于正，B通道(停止通道)的触发斜率置于负。负脉冲宽度测量:时间间隔发生器给出单个负脉冲信号，被检计时仪A，B两输入通道的斜率分别置于负和正。两个正脉冲时间间隔测量:时间间隔发生器分两路给出单个正脉冲信号，启动信号加到测时仪的A通道，停止信号加到B通道，两通道的触发斜率均置于正。两个负脉冲时间间隔测量:时间间隔发生器分两路给出单个负脉

16、冲信号，启动信号加到测时仪A通道，停止信号加到B通道，两通道的触发斜率均置于负。5.3 检定结果的处理按本规程要求检定合格的计数器，出具检定证书;检定不合格的，出具检定结果通知书，并注明不合格的项目。5.4 检定周期通用计数器的检定周期一般不超过1年，必要时可随时送检。6 附录AA.l 频率测量范围及灵敏度受检频率点1 Hz 灵敏度/mV(有效值)受检频率点lMHz 灵敏度/mV(有效值)A.2 频率测量误差的检定被测频率:闸门时间r/s0.1 1-一一10 L A.3 周期测量范围及灵敏度受检周期点0.1s 灵敏度/mV(有效值)A.4 周期测量误差的检定输入频率:10 Hz 周期倍乘值Ni

17、10 100 JJG 349-2001 检定证书(背面)格式5 Hz 10 H, 50 Hz 100 Hz 1kHz 10 kHz 100 kHz 10 MHz 50 MH, 80 MHz 100 MHz 500 MHz 800 MHz 1 GHz 测量结果j;测量误差1s 10 fls 0.1 ms 1 ms 10 ms 0.1 s 1 S 10 s 测量结果Ti测量误差7 JJG 349-2001 A.5 时间间隔测量的检定标准值to测量值t.A.6 晶体振荡器的检定(预热时间h) A.6.1 日老化率A.6.2 开机特性A.6.3 日频率波动A.6.4 1 s频率稳定度A.6.5 频率复

18、现性A.6.6 频率准确度8 测量误差JJG 349-2001 附录B晶体振荡器频率测量结果的不确定度评定B.l 概述B. l. l 测量依据:JJG 180 电子计数器内晶体振荡器检定规程B.1.2环境条件:温度(15 - 30) c范围内任意值，但温度变化不大于土2C;湿度(65 :f: 15) %RH;交流电源电压220x ( 1 :f: 2 % ) V B. 1.3 测量标准:XST石英晶体频率标准装置(f:5 MHz)，频率值的不确定度(准确度)为3xIO-1OB. 1. 4 被测对象:晶体振荡器(f:5 MHz) B. 1.5 测量方法采用频差倍增法进行测量。将被测晶体振荡器输出的

19、频率和石英晶体频率标准装置输出的标准频率加到频差倍增器相应的输入端，用通用计数器测量经频差倍增器倍增后的频率，经换算并与参考频标比较的差值就是该晶体振荡器的频率误差值。B. 1.6 评定结果的使用在符合上述条件下的测量结果，一般可使用本不确定度的评定方法重新进行评定。B.2 数学模型式中:A一一被测晶振频率值，Hz; As -参考频率标准值，Hz;A = As + 8一一-被测与参考频标频率的误差，HzoB.3 输入量的标准不确定度评定B.3.1 输人量As的标准不确定度(As)的评定输入量As的不确定度主要来源于XST石英晶体频率标准的频标不确定度，可根据检定证书给出的误差，采用B类评定方法

20、进行评定。XST石英晶体频率标准装置的检定证书给出的频率值的不确定度(准确度)为3x10-10，即区间半宽度值为=3lo-10，可认为在区间内误差是均匀分布的，取包含因子k=丘，则标准不确定度u(As)为u(As) =I k = 1. 73 x 10 - 10 估计I.0. u(As)lu(As) I为0.10，则自由度A民=1= 50。B.3.2 输入量的标准不确定度u()的评定输入量8的不确定度来源主要由以下二个分项合成:B.3.2. 来源于石英晶体频率标准装置的配套设备频标比对器和通用计数器的不确定度，采用B类评定方法进行评定。根据P07B频标比对器技术说明书给出的技术指标，被测频率为1

21、MHz，取样闸门时间r为10s，倍增次数M= 3 X 103时的比对误差为3.3xlO-11，即区间半宽度值=9 JJG 349- 2001 3.3xlO-ll，可认为在区间内误差是均匀分布的，取包含因子k=巧，则标准不确定度U (01)为U(OI)=Ik=1.9x1O-11 估计I.6.u(1)lu(OI) I为0.10，则自由度与1= 50。B.3.2.2 来源于被测晶体振荡器的测量不重复性，可通过连续测量得到测量列，采用A类评定方法进行评定。对一台晶体振荡器，取10= 5 MHz , Ix = 5 MHz，倍增系数3X 103，取样闸门时间DI0 sF，连续测量10次，得到测量列:500

22、00.0149， 5 000 000.014 6 , 5 000 000.014 7 , 5 000 000.014 9 , 5 000 000.014 6 , 5000 000.015 0 , 50000.0148， 500.0146， 500.015 1，5o0.0145 Hz因此平均值为五=;二A= 5棚0.01477Hz三(A- 1)2 单J欠测量标准差s = n - 1 = 0.000 2Hz 所以U(OJ = sl5 MHz=4.0x 10-门，自由度为2=10-1=90输入量S的各分项乱，02彼此独立不相关，因此输入量占的标准不确定度U()为以)= J尘u2(0;) = ! (1

23、 .9x 10 -11)2 + (4.0x 10 -11)2 =4.4 x 10 -11 输入量8的合成自由度均为2 = u4( 0 )/(U4( 0 1)/J) 81 + U4(02)1J = 13 B.4 合成标准不确定度的评定B.4.1 灵敏系数数学模型:A = As + 灵敏系数:C1 = aAlaAs = 1 C2 = aAla= 1 B.4.2 标准不确定度汇总表输入量的标准不确定度汇总于下页表。B.4.3 合成标准不确定度的计算10 输入量As与S彼此独立，互不相关，所以合成标准不确定度可按下式得到:u(A) = 是(As)r + 去(0)r = clu(As) 2 + c2u(

24、) 2 uc( A) = !(4 .4 x 10-11)2 + (1. 7 x 10-10)2 = 1. 76 X 10-10 JJG 349-2001 标准不确定度汇总表标准不确标准不确定度来源标准不确灵敏系数定度u(织)定度值标准装置配套设备u( ) 及被测石英晶振测量4.4 x lO -1I 不重复性U( I) 频标比对器与通用1.9x lO-11 计数器U( 2) 被视l石英晶振测量4.0x lO -U 不重复性u( As) 石英晶体频率标准1. 7 X 10-10 B.4.4 合成标准不确定度的有效自由度合成标准不确定度的有效自由度u为u ;, (A) c e旺一c1u(As)4C2

25、U() + B.5 扩展不确定度的评定: = 56 I Ci I u(x;) 4.4 X 10-11 1.7x lO 10 取置信概率p= 95%，按有效自由度).ieff = 56，根据t分布表得到kp = 195(56) = 2.01 扩展不确定度为U95阳1= t9s(56) xc (A) = 2.01 x 1. 76 x 10 - JO = 3.5 x 10 10 B.6 测量不确定度的报告与表示石英晶体振荡器频率测量结果的扩展不确定度为U 95Tel = 3 . 5 x 10刊，k=2.01，eff = 56 自由度B 13 50 11 中华人民共和国国家计量检定规程通用计数器JJG 349-21 国家质量监督检验检瘟总局发布峰中国计量出版社出版北京和平望两衡阳2号邮政编码刚刚3电话(010)642753 北京市边鑫印刷厂印刷新华书店北京发行所发行版权所有不得翻印* 8刷mmx 1230 mm 16开4:印张1字数16千字2002年2月第1版2例2年2月第1次印刷印数1-1500统一书号155026-15则定价:14.元