氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1956—20211氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1001—2011通用計量術(shù)語及定義JJF1180時間頻率計量名詞術(shù)語及定義JJF1206—2018時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)規(guī)范JJG2007—2015時間頻率計量器具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概述氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱氫頻標(biāo))依其工作機(jī)理分為主動型和被動型兩種,主要區(qū)別在于躍遷頻率信號的產(chǎn)生方式不同:主動型氫頻標(biāo)的原子諧振器是一種自持振蕩器,無需外部激勵即可持續(xù)輸出原子躍遷頻率信號,如圖1所示;被動型氫頻標(biāo)的原子諧振器需在外部信號的激勵下產(chǎn)生原子躍遷頻率信號,如圖2所示。兩者都是通過一套伺服控制系統(tǒng)將晶體振蕩器鎖定在原子躍遷頻率上,晶振輸出頻率與原子躍遷頻率具有同等水平的相對頻率偏差和長期穩(wěn)定度特性,經(jīng)過分配等處理后產(chǎn)生氫頻標(biāo)的輸出信號,供外部使用。圖1主動型氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)基本工作原理圖2被動型氫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)基本工作原理JJF1956—20212具備秒脈沖(1PPS)輸出的氫頻標(biāo)又稱氫原子鐘或氫鐘。氫頻標(biāo)廣泛應(yīng)用于時頻、通信、導(dǎo)航、航天、國防等科研、計量領(lǐng)域。4計量特性4.1輸出頻率及幅度頻率:5MHz、10MHz、100MHz。幅度(有效值):≥1V(50Ω)。4.2頻率穩(wěn)定度見表1。τ表示取樣時間,σy(τ)(阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差)表示頻率穩(wěn)定度。表1頻率穩(wěn)定度τσy(τ)1s1×10-12~5×10-1410s3×10-13~1×10-14100s1×10-13~2×10-151000s5×10-14~1×10-1510000s1×10-14~8×10-161d4×10-15~1×10-164.3頻率漂移率±1×10-14/d~±2×10-16/d。4.4相對頻率偏差±1×10-12~±1×10-13。4.5相位噪聲見表2。f表示傅里葉分析頻率,￡(f)表示單邊帶相位噪聲。表2相位噪聲f￡(f)(dBc/Hz)(載波頻率f0=5MHz)1Hz-100~-13210Hz-120~-145100Hz-140~-1541kHz-150~-16010kHz-150~-1604.6諧波與非諧波失真諧波失真:≤-30dBc。JJF1956—20213非諧波失真:≤-80dBc。4.7秒脈沖(1PPS)輸出脈沖幅度:≥2.4V(50Ω)。脈沖寬度:20μs~10ms。上升時間:≤5ns。抖動:≤0.1ns(RMS)。4.8時鐘同步同步秒脈沖:脈沖幅度:2V~10V;脈沖寬度:≥20μs;上升時間:≤5ns。同步偏差:(-25~25)ns。注:以上技術(shù)指標(biāo)不作合格性評定,僅供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件5.1.1環(huán)境溫度在20℃~25℃范圍內(nèi)任選一值,溫度最大允許變化±0.5℃。5.1.2環(huán)境濕度相對濕度≤80%。5.1.3供電電源電壓:220(1±10%)V;頻率:50(1±2%)Hz。5.1.4其他周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動。5.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備5.2.1參考頻標(biāo)輸出頻率:5MHz、10MHz、100MHz;頻率穩(wěn)定度:優(yōu)于被校氫頻標(biāo)相同取樣時間頻率穩(wěn)定度的1/3;不能滿足此要求時,可用1~2個頻率穩(wěn)定度接近的頻標(biāo)。頻率漂移率和相對頻率偏差:優(yōu)于被校氫頻標(biāo)一個量級。相位噪聲:比被校氫頻標(biāo)相應(yīng)傅里葉分析頻率的相位噪聲小10dB;不能滿足此要求時,可用1~2個相位噪聲接近的頻標(biāo)。注:參考頻標(biāo)可以選用一個或多個,分別滿足上述要求。5.2.2頻標(biāo)比對器輸入頻率:5MHz、10MHz、100MHz;比對不確定度(用阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差表示):小于被校氫頻標(biāo)頻率穩(wěn)定度的1/3。5.2.3相位噪聲測量裝置輸入頻率:5MHz、10MHz、100MHz;JJF1956—20214傅里葉分析頻率:覆蓋1Hz~10kHz;相位噪聲本底:比被校氫頻標(biāo)在相應(yīng)傅里葉頻率點的相位噪聲小10dB。5.2.4示波器帶寬:≥500MHz;幅度測量最大允許誤差:±5%。5.2.5頻譜分析儀頻率范圍:覆蓋1MHz~500MHz;動態(tài)范圍:≥100dB。5.2.6時間間隔計數(shù)器時間間隔:1ns~1s;最大允許誤差:±1ns;觸發(fā)電平:在(0~5)V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),并能顯示電平值;有外接頻標(biāo)功能。5.2.7秒脈沖(1PPS)發(fā)生器脈沖幅度:≥2V(50Ω);脈沖寬度:≥100ns;脈沖上升時間:<5ns;有外接頻標(biāo)功能。6校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法6.1校準(zhǔn)項目見表3。表3校準(zhǔn)項目序號項目名稱1外觀及工作正常性檢查2輸出信號幅度3諧波與非諧波失真4頻率穩(wěn)定度5相位噪聲6相對頻率偏差7頻率漂移率8秒脈沖幅度及寬度9秒脈沖上升時間10秒脈沖抖動11時鐘同步偏差JJF1956—202156.2校準(zhǔn)方法6.2.1外觀及工作正常性檢查(1)外觀檢查前面板或后面板上應(yīng)標(biāo)有:儀器名稱、型號、制造廠、出廠編號及電源要求。電源開關(guān)、輸入輸出端口、功能設(shè)置開關(guān)等均應(yīng)有識別標(biāo)志,顯示屏能正常顯示工作參數(shù)。各接口應(yīng)牢固可靠、各功能旋鈕應(yīng)靈活可用,無影響正常工作的機(jī)械損傷。(2)工作正常性檢查被校氫頻標(biāo)應(yīng)在說明書規(guī)定的預(yù)熱時間內(nèi)正常鎖定。鎖定后通過顯示窗口或計算機(jī)操作軟件窗口查看各有關(guān)性能參數(shù),顯示的數(shù)值應(yīng)在說明書給定的范圍內(nèi)。6.2.2輸出信號幅度儀器連接如圖3所示,被校氫頻標(biāo)的輸出頻率信號接入示波器,示波器的輸入阻抗為50Ω,直接測量輸入信號的幅度值。圖3輸出信號幅度的校準(zhǔn)6.2.3諧波與非諧波失真儀器連接如圖4所示,被校氫頻標(biāo)的輸出頻率信號接入頻譜分析儀。圖4諧波和非諧波失真的校準(zhǔn)(1)諧波失真頻譜分析儀的分辨力帶寬(RBW)、視頻帶寬(VBW)均設(shè)置為1kHz,合理設(shè)置頻譜分析儀的起始和終止頻率,分別測量基波功率電平及n次諧波的功率電平。n次諧波失真按公式(1)計算,選取Hn最大值作為測量結(jié)果。Hn=Pn-P1(1)式中:P1—基波功率電平,dBm;Pn—n次諧波(一般n取2、3、4、5)頻率的功率電平,dBm;Hn—n次諧波失真,dBc。(2)非諧波失真頻譜分析儀的分辨力帶寬(RBW)、視頻帶寬(VBW)均設(shè)置為1kHz,合理設(shè)置頻譜分析儀的起始和終止頻率,測量基波功率電平及偏離載頻10kHz以外頻偏范圍內(nèi)最大的非諧波功率電平。非諧波失真按公式(2)計算。N=PN-P1(2)JJF1956—20216式中:PN—偏離載頻10kHz以外頻偏范圍內(nèi)最大的非諧波功率電平,dBm;N—非諧波失真,dBc。6.2.4頻率穩(wěn)定度儀器連接如圖5所示,其中被校氫頻標(biāo)輸出頻率fx,參考頻標(biāo)輸出頻率fr為5MHz、10MHz或100MHz,取樣時間和取樣組數(shù)可按表4選取。圖5頻率穩(wěn)定度的校準(zhǔn)表4取樣時間與取樣組數(shù)取樣時間τ取樣組數(shù)m1s≥10010s≥100100s≥501000s≥1510000s≥151d≥15可采用如下三種方式進(jìn)行校準(zhǔn):(1)直接測量參考頻標(biāo)頻率穩(wěn)定度小于或等于被校氫頻標(biāo)頻率穩(wěn)定度的1/3,采用頻標(biāo)比對器直接測量阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差,作為穩(wěn)定度校準(zhǔn)結(jié)果。(2)三臺互比被校氫頻標(biāo)與2臺頻率穩(wěn)定度接近的參考頻標(biāo)進(jìn)行互比。依據(jù)公式(3)計算被校氫頻標(biāo)的頻率穩(wěn)定度σy:σy=(σy+σy-σ)(3)式中:σ1y—被校氫頻標(biāo)相對于參考頻標(biāo)1的頻率穩(wěn)定度;σ2y—被校氫頻標(biāo)相對于參考頻標(biāo)2的頻率穩(wěn)定度;σ12—參考頻標(biāo)2相對于參考頻標(biāo)1的頻率穩(wěn)定度。(3)兩臺互比被校氫頻標(biāo)與1臺頻率穩(wěn)定度接近的參考頻標(biāo)互比,依據(jù)公式(4)計算被校氫頻標(biāo)的頻率穩(wěn)定度。JJF1956—20217(4)σy(τ)=σ1y(τ)(4)式中:σ1y(τ)—頻率穩(wěn)定度的測量結(jié)果。注:參考JJF1206—2018《時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)規(guī)范》,可遠(yuǎn)程校準(zhǔn)頻率穩(wěn)定度。6.2.5相位噪聲儀器連接如圖6所示。圖6相位噪聲的校準(zhǔn)(1)直接測量參考頻標(biāo)比被校氫頻標(biāo)相應(yīng)傅里葉分析頻率的相位噪聲小10dB時,傅里葉分析頻率取1Hz~10kHz,相位噪聲測量裝置直接測量值作為校準(zhǔn)結(jié)果。(2)三臺互比被校氫頻標(biāo)與2臺相位噪聲接近的參考頻標(biāo)進(jìn)行互比。依據(jù)公式(5)計算被校氫頻標(biāo)的相位噪聲:￡(f)=10·lg10￡1f)+10￡f)-10￡1f)(5)式中:￡1x(f)—被校氫頻標(biāo)相對于參考頻標(biāo)1的相位噪聲;￡2x(f)—被校氫頻標(biāo)相對于參考頻標(biāo)2的相位噪聲;￡12(f)—參考頻標(biāo)2相對于參考頻標(biāo)1的相位噪聲。(3)兩臺互比被校氫頻標(biāo)與1臺相位噪聲接近的參考頻標(biāo)互比,相位噪聲測量裝置測量值減去3dB作為校準(zhǔn)結(jié)果。在校準(zhǔn)結(jié)果中給出具體的測量結(jié)果及相位噪聲隨傅里葉分析頻率的變化曲線。6.2.6相對頻率偏差(1)頻標(biāo)比對器法儀器連接如圖5所示,取樣時間τ≥1d,頻標(biāo)比對器直接測量相對頻率偏差,作為校準(zhǔn)結(jié)果。(2)時差法儀器連接如圖7所示。8圖7時差法測量原理參考頻標(biāo)和被校氫頻標(biāo)輸出的秒脈沖分別接入到時間間隔計數(shù)器的啟動和停止端,時間間隔計數(shù)器測量兩信號的相位時間差,測量結(jié)果為ΔT1取樣時間τ≥1d,再次測量結(jié)果為ΔT2,依據(jù)公式(6)計算相對頻率偏差:(6)y(τ)=(6)式中:ΔT1,ΔT2———兩次測量的相位時間差,s;y(τ)—相對頻率偏差。注:參考JJF1206—2018《時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)規(guī)范》,可遠(yuǎn)程校準(zhǔn)相對頻率偏差。6.2.7頻率漂移率yi(化d15個相對頻率偏差∑15[yi(∑15[yi(τ)-(τ)]·(ti-)∑i=1(ti-t)2式中:ti—取樣時序(為1,2,…,15);yi(τ)—ti時刻測得的相對頻率偏差,τ=1d;∑1ti;(τ)∑1yi(τ)。注:參考JJF1206—2018《時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)規(guī)范》,可遠(yuǎn)程校準(zhǔn)頻率漂移率。6.2.8秒脈沖(1PPS)幅度及寬度儀器連接如圖8所示。圖8秒脈沖信號校準(zhǔn)被校氫頻標(biāo)的秒脈沖信號接入示波器,示波器的輸入阻抗選為50Ω,調(diào)節(jié)示波器,使屏幕上顯示穩(wěn)定的脈沖波形,直接測量秒脈沖信號的幅度與脈沖寬度。6.2.9秒脈沖(1PPS)上升時間儀器連接如圖8所示。被校氫頻標(biāo)的秒脈沖接入示波器,示波器的輸入阻抗選為950Ω,調(diào)節(jié)示波器,使屏幕上顯示穩(wěn)定的脈沖波形且上升沿占示波器水平方向一格或以上,測出秒脈沖幅度從10%上升到90%所對應(yīng)的時間間隔即為秒脈沖上升時間。6.2.10秒脈沖抖動儀器連接如圖9所示。圖9秒脈沖抖動校準(zhǔn)被校氫頻標(biāo)的秒脈沖接入時間間隔計數(shù)器,時間間隔計數(shù)器接外參考頻標(biāo),設(shè)置為周期測量模式,直流耦合、輸入阻抗50Ω,觸發(fā)電平為脈沖幅度的1/2,測量100個數(shù)據(jù)以上,計算其實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差作為秒脈沖抖動校準(zhǔn)結(jié)果。6.2.11時鐘同步偏差儀器連接如圖10所示。圖10時鐘同步校準(zhǔn)參考秒脈沖發(fā)生器輸出的秒脈沖加到時間間隔計數(shù)器的啟動端,被校氫頻標(biāo)輸出的秒脈沖加到時間間隔計數(shù)器的停止端,時間間隔計數(shù)器啟動端和停止端口使用連接線的材質(zhì)、長度、接口都應(yīng)保持一致,“同步”連接電纜也應(yīng)盡量短,并且標(biāo)定該電纜時延,記為ΔT0。設(shè)置時間間隔計數(shù)器的觸發(fā)電平分別為兩脈沖幅度的1/2,并設(shè)為前沿觸ΔT1,ΔT1-ΔT0即為實測的同步偏差。7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)氫頻標(biāo)校準(zhǔn)后,出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識;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,應(yīng)說明被校對象的接收日期;JJF1956—202110h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對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,包括名稱及代號;j)本次校準(zhǔn)所用測量標(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)果及其測量不確定度的說明;m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的說明;p)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。8復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦校準(zhǔn)周期不超過1年。JJF1956—202111附錄A原始記錄格式A.1外觀及工作正常性檢查檢查項目結(jié)果外觀工作正常性A.2輸出信號幅度頻率/MHz幅度/V不確定度U/V(k=2)510100A.3諧波與非諧波失真頻率/MHz諧波/dBc非諧波/dBc不確定度U/dB(k=2)510100A.4頻率穩(wěn)定度方法(1)直接測量:取樣時間τ頻率穩(wěn)定度σy(τ)不確定度U(k=2)1s10s100s1000s10000s1d方法(2)三臺互比:取樣時間τ頻率穩(wěn)定度不確定度U(k=2)σ1y(τ)σ2y(τ)σ12(τ)1s10s12表(續(xù))取樣時間τ頻率穩(wěn)定度不確定度U(k=2)σ1y(τ)σ2y(τ)σ12(τ)100s1000s10000s1d方法(3)兩臺互比:取樣時間τ頻率穩(wěn)定度σ1y(τ)不確定度U(k=2)1s10s100s1000s10000s1dA.5相位噪聲方法(1)直接測量:f￡(f)/(dBc/Hz)(載波頻率f0=5MHz)不確定度U/dB(k=2)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHz方法(2)三臺互比:f相位噪聲/(dBc/Hz)(載波頻率f0=5MHz)不確定度U/dB(k=2)￡1y(f)￡2y(f)￡12(f)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHz13方法(3)兩臺互比:f￡1y(f)/(dBc/Hz)(載波頻率f0=5MHz)不確定度U/dB(k=2)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHzA.6相對頻率偏差頻標(biāo)比對器法:取樣時間τ/s相對頻率偏差y(τ)不確定度U(k=2)時差法:時差ΔT1s時差ΔT2s取樣時間τs相對頻率偏差y(τ)不確定度U(k=2)A.7頻率漂移率測量數(shù)據(jù):時序ti相對頻率偏差yi(τ)12345678910111213141514測量結(jié)果:日漂移率K不確定度U(k=2)頻率變化曲線:A.8秒脈沖幅度與寬度項目測量值不確定度U(k=2)幅度U/V寬度tw/sA.9秒脈沖上升時間秒脈沖上升時間Δt/ns不確定度U/ns(k=2)A.10秒脈沖抖動秒脈沖抖動Δt/ns不確定度U/ns(k=2)A.11時鐘同步偏差同步偏差Δt/ns不確定度U/ns(k=2)15附錄B校準(zhǔn)證書(內(nèi)頁)格式B.1外觀及工作正常性檢查檢查項目結(jié)果外觀工作正常性B.2頻率信號幅度頻率/MHz幅度/V不確定度U/V(k=2)510100B.3諧波與非諧波失真頻率/MHz諧波/dBc非諧波/dBc不確定度U/dB(k=2)510100B.4頻率穩(wěn)定度取樣時間τ頻率穩(wěn)定度σy(τ)不確定度U(k=2)1s10s100s1000s10000s1dB.5相位噪聲f￡(f)/(dBc/Hz)(載波頻率f0=5MHz)不確定度U/dB(k=2)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHz16B.6相對頻率偏差相對頻率偏差y不確定度U(k=2)B.7頻率漂移率測量結(jié)果:日漂移率K不確定度U(k=2)頻率變化曲線:B.8秒脈沖幅度與寬度項目測量值不確定度U(k=2)幅度U/V寬度tw/sB.9秒脈沖上升時間秒脈沖上升時間Δt/ns不確定度U/ns(k=2)B.10秒脈沖抖動秒脈沖抖動Δt/ns不確定度U/ns(k=2)B.11時鐘同步偏差同步偏差Δt/ns不確定度U/ns(k=2)JJF1956—202117附錄C主要校準(zhǔn)項目不確定度評定示例C.1頻率穩(wěn)定度不確定度評定測量方法見6.2.4中第三種測量方法,假設(shè)參考頻標(biāo)與被校氫頻標(biāo)同型號且穩(wěn)定度接近,頻標(biāo)比對器為VCH314,則依據(jù)公式(4)可計算出被校氫頻標(biāo)的頻率穩(wěn)定度。C.1.1不確定度來源測量不確定度主要來源包括:(1)測量方法引入的不確定度;(2)頻標(biāo)比對器自身不穩(wěn)定引入的不確定度;(3)有限次測量引入的不確定度。C.1.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定(1)測量方法引入的不確定度分量u1按照公式(4),取樣時間為1s時,得到測量值6.3×10-14;按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=3,則:14u1==3.64×10-14(2)頻標(biāo)比對器自身不穩(wěn)定引入的不確定度分量u2依據(jù)頻標(biāo)比對器VCH314技術(shù)說明書,取樣時間為1s時比對不確定度為3.0×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=3,則:u2==1.73×10-14(3)有限次測量引入的不確定度分量u3采用A類方法進(jìn)行評定,被校氫頻標(biāo)1s頻率穩(wěn)定度測量結(jié)果為6.3×10-14,阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差有限次測量次數(shù)m為100,則:u3==6.3×10-15C.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表C.1。表C.1頻率穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來源不確定度分量評定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量方法u1B類均勻 33.64×10-14頻標(biāo)比對器u2B類均勻 31.73×10-14有限次測量u3A類正態(tài)16.3×10-15JJF1956—202118C.1.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=u+u+u=4.1×10-14C.1.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不c=8.2×10-14C.2相對頻率偏差不確定度評定測量方法見6.2.6,其中原子時標(biāo)國家計量基準(zhǔn)UTC(NIM)作為參考頻標(biāo),采用時間間隔計數(shù)器SR620測量被校氫頻標(biāo)的相對頻率偏差,取樣時間為τ=1d,則依據(jù)公式(6)計算出被校氫頻標(biāo)的相對頻率偏差。C.2.1不確定度來源測量不確定來源包括:(1)UTC(NIM)輸出頻率不準(zhǔn)確引入的不確定度;(2)UTC(NIM)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度;(3)時間間隔計數(shù)器測量能力引入的不確定度;(4)測量重復(fù)性引入的不確定度。C.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定(1)UTC(NIM)輸出頻率不準(zhǔn)確引入的不確定度分量u1UTC(NIM)相對于協(xié)調(diào)世界時UTC的頻率偏差為±5×10-15,按B類方法評定,設(shè)其為均勻分布,包含因子k=3,則:u1=5×10-15 3=2.89×10-15(2)UTC(NIM)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度分量u2UTC(NIM)相對于協(xié)調(diào)世界時UTC的日穩(wěn)定度按2×10-15計算,按B類方法評定,設(shè)其為勻分布,包含因子k=3,則:u2==1.15×10-16(3)時間間隔計數(shù)器測量能力引入的不確定度分量u3時間間隔計數(shù)器SR620測量最大允許誤差±1ns,取樣時間τ=1d時,時差法測:1.16×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=3,u3==9.47×10-15(4)測量重復(fù)性引入的不確定度分量u4采用A類方法進(jìn)行評定,對被測氫頻標(biāo)的相對頻率偏差連續(xù)獨立測量10次,用貝塞爾法計算實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差。重復(fù)性測量數(shù)據(jù)見表C.2。JJF1956—202119表C.2相對頻率偏差的測量重復(fù)性序號相對頻率偏差yi18.6×10-1427.5×10-1438.4×10-1448.7×10-1458.7×10-1468.2×10-1478.4×10-1487.7×10-1497.5×10-14107.6×10-14x8.1×10-14sn(x)5.0×10-15不確定度分量:u4=sn（y）=∑=1(yi-)2=5.0×10-15C.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量如表C.3。表C.3相對頻率偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來源不確定度分量評定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度UTC(NIM)輸出頻率不準(zhǔn)確u1B類均勻 32.89×10-15UTC(NIM)輸出頻率不穩(wěn)定u2B類均勻 31.15×10-15時間間隔計數(shù)器測量能力u3B類均勻 39.47×10-15測量重復(fù)性u4A類正態(tài)15.0×10-15C.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=u+u+u+u=1.2×10-14C.2.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不c=2.4×10-1420C.3頻率漂移率不確定度評定測量方法見6.2.7,其中原子時標(biāo)國家計量基準(zhǔn)UTC(NIM)作為參考頻標(biāo),假設(shè)其無漂移;頻標(biāo)比對器VCH314作為測量儀器,則依據(jù)公式(7)計算出被校氫頻標(biāo)的日漂移率。C.3.1不確定度來源測量不確定度來源包括:(1)UTC(NIM)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度;(2)頻標(biāo)比對器自身不穩(wěn)定引入的不確定度;(3)日漂移率估值算法引入的不確定度。C.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定(1)UTC(NIM)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度分量u1UTC(NIM)相對于協(xié)調(diào)世界時UTC的日穩(wěn)定度按2×10-15計算,按B類方法評定,設(shè)其為均勻分布,包含因子k=3,則:u1=2×10-15 3=1.15×10-15(2)頻標(biāo)比對器自身不穩(wěn)定引入的不確定度分量u2依據(jù)頻標(biāo)比對器VCH314技術(shù)說明書,取樣時間為1d時比對不確定度為5.0×10-16,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=3,則:u2==2.87×10-16(3)日漂移率估值算法引入的不確定度分量u3校準(zhǔn)時間為15d,取樣間隔τ=1d,測量數(shù)據(jù)見表C.4,日漂移率計算結(jié)果K=2×10-15。利用最小二乘法線性擬合,設(shè)測量值為yi(τ),線性擬合值為y(τ),擬合直線斜率K按A類方法進(jìn)行不確定度評定,不確定度由下式計算: u3=σ(K)==7.50×10-16表C.4相對頻率偏差序號相對頻率偏差yi11.17×10-1321.22×10-1331.21×10-1341.17×10-1351.25×10-1361.24×10-1371.24×10-13表C.4(續(xù))序號相對頻率偏差yi81.29×10-1391.33×10-13101.33×10-13111.32×10