JJG(軍工) 189-2019瞬態(tài)記錄儀器

JJG(軍工)189—2019瞬態(tài)記錄儀器TransientRecordingInstrument11范圍 2引用文件 3術(shù)語和定義 4概述 5計量性能要求 6通用技術(shù)要求 26.1外觀及附件 26.2工作正常性 27計量器具控制 27.1檢定條件 27.2檢定項目 37.3檢定方法 47.4檢定結(jié)果的處理 7.5檢定周期 附錄A檢定結(jié)果記錄格式 附錄B檢定證書、檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式 附錄C最小二乘法擬合算法 JJG(軍工)189—20191瞬態(tài)記錄儀器檢定規(guī)程1范圈本規(guī)程適用于數(shù)據(jù)采集器、數(shù)字化儀等瞬態(tài)記錄儀器(采樣位數(shù)≤16bits、采樣速率≤100GSa/s、頻帶寬度≤6GHz)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。2引用文件本規(guī)程引用了下列文件：JJF1048數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡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)程。3術(shù)語和定義JJF1048界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)程。瞬態(tài)記錄儀器在采集數(shù)據(jù)過程中，菜一采集通道在單位時間內(nèi)采集的可讀有效數(shù)據(jù)個數(shù)稱為該通道的采集速率。3.2動態(tài)有效位數(shù)dynamicstateeffectivebits模數(shù)轉(zhuǎn)換器動態(tài)量化誤差所對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的有效位數(shù)稱之為動態(tài)有效位數(shù)。瞬態(tài)記錄儀器的工作原理是：對輸入電信號進行衰減或放大預(yù)處理，經(jīng)采樣、保持，由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)按一定的時間間隔采樣量化，形成二進制數(shù)據(jù)進行存儲，最后由計算機進行處理和顯示。瞬態(tài)記錄儀器分為臺式和板卡式：包括數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字化儀等，用于電信號的測量。5計量性能要求以瞬態(tài)記錄儀器技術(shù)說明書規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn)，無規(guī)定時以本規(guī)程為準(zhǔn)。5.1直流增益測量范圍：0.1~10:最大允許誤差：±(0.01%~2%)。5.2線性度線性度誤差：±(0.01%~0.1%)。5.3誤差限最大允許誤差：士(0.01%~2%)。5.4動態(tài)有效位數(shù)標(biāo)稱值(bits)最大允許誤差(bits)82表1(續(xù))標(biāo)稱值(bits)最大允許誤差(bits)5.5交流增益測量范圍：0.1~10*;最大允許誤差：±(0.01%~2%)。5.6采集速率測量范圍：25Sa/s~100GSa/s:最大允許誤差：±(7×10?~1×103)。5.7頻帶寬度5.8上升時間測量范圍：≥75ps。5.9輸入電阻測量范圍：502~100G2;最大允許誤差：±(0.1%~10%)。5.10時基最大允許誤差：±(1×10?~1×10-)。1)頻率范圍：50Hz~10kIz;最大允許誤差：±(1×10?~1×103);2)幅度范圍：0.5V~10V;最大允許誤差：±(1%~5%)。a)瞬態(tài)記錄儀器的銘牌或外殼上一般應(yīng)有產(chǎn)品名稱及型號、制造廠名稱或商標(biāo)、制b)瞬態(tài)記錄儀器開關(guān)、按鍵、旋鈕等可正常操作，標(biāo)志清晰明確，外露件不應(yīng)有影c)供電電源的標(biāo)志及電壓和頻率范圍指示明確；d)被檢定的瞬態(tài)記錄儀器應(yīng)配有適配器、專用連接線、相應(yīng)的硬件環(huán)境及軟件資料。6.2工作正常性a)按使用說明書通電，瞬態(tài)記錄儀器的指示燈、顯示屏應(yīng)能按正常工作方式顯示；b)瞬態(tài)記錄儀器的測量、采集數(shù)據(jù)功能正常。7計量器具控制JJG(軍工)189—20193檢定用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量技術(shù)機構(gòu)檢定合格，并在有效期內(nèi)。1)直流電壓輸出范圍：±(10mV~1000V):2)最大允許誤差：±(4×10?~1×10?)。1)交流電壓輸出范圍：10mV~1000V(10Hz~1MHz);2)最大允許誤差：±(5×10?~9×103)。1)正弦波輸出頻率：50kHz～6.4GHz;2)正弦波輸出幅度：5mV~5V(峰峰值，50Ω)1)頻率范圍：50kHz~3GHz,最大允許誤差：±1×10?:電阻測量范圍：502~100MQ;最大允許誤差：±(0.01%~0.08%)。1)標(biāo)稱值：502、10k2、100kΩ;最大允許誤差：±0.02%;2)標(biāo)稱值：1MQ、10MΩ、100MΩ、1GΩ;最大允許誤差：±0.1%。標(biāo)稱值：502;最大允許誤差：±0.5%。b)相對濕度：不大于80%;c)供電電源：(220±22)V,(50±1)Hz;d)其他：檢定過程中，周圍無影響瞬態(tài)記錄儀器和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備性能的振動、沖擊及電磁輻射。7.2檢定項目4瞬態(tài)記錄儀器的檢定項日見表2。表2檢定項目表序號檢定項日名稱首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查1外觀和附件+++2工作正常性+++3直流增益十+一4線性度++一5誤差限+++6動態(tài)有效位數(shù)++一7交流增益++一8采集速率++9頻帶寬度++一上升時間+(適用時)+(適用時)一輸入電阻十十一時基+(適用時)+(適用時)+(適用時)校準(zhǔn)信號+(適用時)+(適用時)一注：“+”為應(yīng)檢項目，“-”為不檢項目。7.3檢定方法7.3.1外觀和附件檢查目視檢查瞬態(tài)記錄儀器符合6.1的要求。7.3.2工作正常性檢查a)按使用說明書通電檢查，瞬態(tài)記錄儀器的指示燈亮，顯示屏顯示正常測量界面；b)在測量通道加入其量限內(nèi)的任意非零恒定信號，應(yīng)能正常采集數(shù)據(jù)。7.3.3檢定前準(zhǔn)備a)儀器預(yù)熱按使用說明書的要求或預(yù)熱30min;b)檢定過程中，瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的量程應(yīng)至少選擇低、中、高三個量程。7.3.4直流增益檢定步驟如下：a)按圖1連接儀器；b)將瞬態(tài)記錄儀器被檢通道置于直流耦合、白動觸發(fā)工作方式，選擇量程，并設(shè)定直流偏置為零；直流鈴出績輸入滑圖1直流增益檢定的連接示意圖JJG(軍工)189—20195d)設(shè)置直流電壓源的輸出值E(i=1,2,…,11),E的設(shè)定方式按照公式(1)~(4),圖2瞬態(tài)記錄儀器輸入輸出特性E=E+E×(i-1)×10%(i=2,3,…,10)輸入計算機，按公式(5)計f)按公式(6)計算直流增益G: JJG(軍工)189—20196b)線性度按端基直線法計算如下：(=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)計算線性度：n每一通道在第i個檢定點的采集數(shù)據(jù)個數(shù)(n≥100);x第i個檢定點上n次測量的平均值；7.3.6誤差限b)按公式(15)計算出E;值處的誤差限Ai:JJG(軍工)189—20197 x第i個檢定點的采集數(shù)據(jù)平均值(i=1,2,…,11);,第i個檢定點上的采集數(shù)據(jù)個數(shù)(n≥100);E第i個檢定點輸入直流標(biāo)準(zhǔn)信號的幅度；E——通道的量程。c)從11個計算出的A值中，選取最大值作為通道誤差限的檢定結(jié)果。7.3.7動態(tài)有效位數(shù)對于具有對稱雙極性輸入電路結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)記錄儀器測量通道，直接輸入標(biāo)準(zhǔn)正弦交流信號進行檢定：對于不能直接接入正弦交流信號的單極性輸入電路結(jié)構(gòu)、以及上下兩個量限不對稱的雙極性輸入電路結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)記錄儀器測量通道，可加載偏置正弦交流信號進行a)按圖3連接儀器，必要時增加阻抗匹配器；b)選擇瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的量程，設(shè)置為實時采樣工作模式，設(shè)定該通道為最高采集速率vo,設(shè)置通道采集數(shù)據(jù)個數(shù)n(≥1000);+瞬態(tài)記錄儀器瞬態(tài)記錄儀器計算機或信號發(fā)生器輸出進輸入元輸出進c)按公式(10)設(shè)定信號發(fā)生器的信號頻率f:f=N·v?lnN——通道采集的n個數(shù)據(jù)中所含信號的周期個數(shù)，N與n沒有公因子。d)按公式(11)設(shè)定信號發(fā)生器輸出信號峰值E?:c)調(diào)節(jié)被檢瞬態(tài)記錄儀器，使輸入信號穩(wěn)定居中顯示，并覆蓋通道測量范圍，采集2個以上信號周期的數(shù)據(jù)x?(i=1,2,…,n),輸入計算機，按附錄C最小二乘法擬合算法找出最佳擬合信號：y(t)=Ecos(wr+0)+CJJG(軍工)189—20198C——擬合信號的直流分量值(直流偏置實測值),V;f)擬合獲得公式(20)中的E,o,0,C的估計值，按公式(21)計算等效噪聲的有效g)按公式(22)計算瞬態(tài)記錄儀器的動態(tài)有效位數(shù)BD(bits):7.3.8交流增益a)選擇瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的量程，設(shè)置為實時采樣工作模式，設(shè)定該通道采集速率為標(biāo)準(zhǔn)輸入信號頻率的(10~10*)倍，設(shè)置通道采集數(shù)據(jù)個數(shù)n(≥1000);b)執(zhí)行7.3.7節(jié)c)~c)步驟；c)按公式(23)計算瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的交流增益：d)按公式(24)計算交流增益相對誤差8c:7.3.9采集速率a)執(zhí)行7.3.7節(jié)b)~c)步驟：b)按公式(25)計算瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的采樣速率u:v=2πflwJJG(軍工)189—20199c)按公式(26)計算采樣速率相對誤差A(yù)v,:薦小于標(biāo)稱頻帶寬度的1×10?),并滿足公式(28)的信號頻率fn:7.3.10.2幅度衰減法JJG(軍工)189—2019c)設(shè)定信號發(fā)生器輸出50kHz正弦波信號，輸出信號峰蜂值應(yīng)覆蓋通道量程的80%;d)調(diào)整被檢瞬態(tài)記錄儀器的觸發(fā)和時基，使信號穩(wěn)定顯示，讀取信號幅度Um:c)保持正弦波信號的幅度不變，僅增加信號頻率?,讀取信號幅度U;;f)直至信號頻率的步進量足夠小(推薦小于標(biāo)稱頻帶寬度的1×10*)并滿足公式(29)g)則瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的頻帶寬度B=ft:7.3.10.3驗證法a)按圖3連接儀器，必要時增加阻抗匹配器；c)設(shè)定信號發(fā)生器輸出50kHz正弦波信號，輸出信號峰峰值應(yīng)覆蓋通道量程的80%;d)調(diào)整被檢瞬態(tài)記錄儀器的觸發(fā)和時基，使信號穩(wěn)定顯示，讀取信號幅度Um:c)保持正弦波信號的幅度不變，僅增加信號頻率至標(biāo)稱頻帶寬度的最高頻率f,讀取信號幅度Uix,按公式(30)計算；7.3.11上升時間a)按圖4連接儀器，必要時增加阻抗匹配器；解態(tài)記錄解態(tài)記錄儀器快沿成沖信號發(fā)生器輸出醬輸入端d)調(diào)整瞬態(tài)記錄儀器直流偏置和信號顯示幅度，使輸入階躍脈沖信號的底值和頂值之間的部分居中覆蓋顯示屏幕的80%;c)調(diào)節(jié)通道的時基，直到能夠準(zhǔn)確讀取脈沖前沿上升時間，如圖5所示；f)直接讀取階躍脈沖信號從頂量值的10%過渡到90%所需要的時間t,即為瞬態(tài)記錄JJG(軍工)189—2019●●圖5上升時間測量示意圖7.3.12輸入電阻7.3.12.1分壓法檢定驟如下：a)按圖6連接儀器，將一直流電壓源通過標(biāo)準(zhǔn)電阻R加載至瞬態(tài)記錄儀器的被檢通b)標(biāo)準(zhǔn)電阻R的取值與被檢瞬態(tài)記錄儀器輸入電阻的標(biāo)稱值相近；RR班志記染位出學(xué)直流電壓源計算機圖6輸入電阻的分壓法檢定的連接示意圖c)設(shè)置瞬態(tài)記錄儀器被檢測量通道的量程，設(shè)定該通道輸入電阻值，設(shè)置通道最高采JJG(軍工)189—2019g)按公式(34)計算輸入電阻的相對誤差：h)不同量程的輸入電阻，應(yīng)分別進行檢定，其結(jié)果符合5.9的要求。7.3.12.2直接測量法本方法適用于檢定標(biāo)稱輸入電阻≤1MQ的瞬態(tài)記錄儀器檢定驟如下a)按圖7連接儀器；辨態(tài)記錄儀器輸入端電阻測量儀電阻刮量d)按公式(34)計算輸入電阻的相對誤差；a)按圖8連接儀器，必要時增加阻抗匹配器；瞬態(tài)記錄儀器瞬態(tài)記錄儀器輸出端較入端c)設(shè)定時標(biāo)信號發(fā)生器的輸出信號周期(1ms~100ms),調(diào)整被檢瞬態(tài)記錄儀器的觸d)在選取的延遲時間內(nèi)，選擇水平最快掃描速度，調(diào)節(jié)波形，使上升部分標(biāo)志點水屏幕水平正中位置的時間△T,左負(fù)右正，即為時基的誤差，按公式(35)計算時基的相8?時基的相對誤差，%;T——時標(biāo)信號發(fā)生器輸出時標(biāo)周期，ms。7.3.13.2波形混疊法a)按圖9連接儀器，必要時增加阻抗匹配器；瞬態(tài)記錄儀器瞬態(tài)記錄儀器發(fā)生器b)選擇瞬態(tài)記錄儀器的測量通道，設(shè)置為默認(rèn)工作方式：c)設(shè)定合成信號發(fā)生器輸出信號頻率為10MHz,調(diào)節(jié)合成信號發(fā)生器的輸出幅度，使其覆蓋約80%的顯示范圍，調(diào)整瞬態(tài)記錄儀器的觸發(fā)和時基，使信號穩(wěn)定居中顯示；d)降低瞬態(tài)記錄儀器的水平偏轉(zhuǎn)系數(shù)，使其處于欠采樣方式，直至觀察到屏幕上約5個周期的混疊正弦波形；e)打開瞬態(tài)記錄儀器的自動測量功能，選取頻率測量功能對屏幕顯示的輸入信號和取樣時鐘的差拍波形頻率進行測量，讀取并記錄此時的頻率值A(chǔ)f,按公式(36)計算時基的相對誤差其結(jié)果應(yīng)符合5.10的要求。f——瞬態(tài)記錄儀器的時基時鐘頻率，Hz:7.3.13.3直接測量法本方法適用于檢定帶有時基輸出端口的瞬態(tài)記錄儀器。檢定驟如下：a)按圖10連接儀器；JJG(軍工)189—2019頻串計頻串計軸入端輪出境軸入端圖10時基的直接測量法檢定的連接示意圖b)記錄頻率計的讀數(shù)值6,按公式(37)計算時基的相對誤差，其結(jié)果應(yīng)符合5.10a)按圖11連接儀器；頻率計所態(tài)記頻率計錄儀器輸入墑枚準(zhǔn)信輸入墑b)將瞬態(tài)記錄儀器的校準(zhǔn)信號連接至頻率計c)按公式(38)計算校準(zhǔn)信號頻率的相對誤差8,其結(jié)果應(yīng)符合5.11的要求。a)按圖12所示分步連接儀器；輸入端輸入端校準(zhǔn)信號輸出直流電壓源鈴出端+Ob)將校準(zhǔn)信號連接至瞬態(tài)記錄儀器的某一測量通道，并設(shè)置瞬態(tài)記錄儀器被檢通道c)調(diào)整瞬態(tài)記錄儀器的設(shè)置，使校準(zhǔn)信號的頂部顯示在屏幕范圍內(nèi)，采集數(shù)據(jù)，讀取校準(zhǔn)信號的頂值U:d)斷開校準(zhǔn)信號，連接直流電壓源，并調(diào)整其輸出，使屏幕顯示值為U,讀取此時直流電壓源的輸出值記為Ub:e)斷開直流電壓源，重新連接校準(zhǔn)信號，調(diào)整瞬態(tài)記錄儀器的設(shè)置，使校準(zhǔn)信號的底部顯示在屏幕范圍內(nèi)，采集數(shù)據(jù)，讀取校準(zhǔn)信號的底值Us:D斷開校準(zhǔn)信號，連接直流電壓源，并調(diào)整其輸出，使屏幕顯示值為Un,讀取此時直流電壓源的輸出值記為Uas;g)則校準(zhǔn)信號的幅度U和相對誤差δ分別按公式(39)和(40)計算，其結(jié)果應(yīng)符合5.11的要求。7.4檢定結(jié)果的處理檢定合格的瞬態(tài)記錄儀器出具檢定證書；檢定不合格的瞬態(tài)記錄儀器出具檢定結(jié)果通知書，并注明不合格項。7.5檢定周期瞬態(tài)記錄儀器檢定周期一般不超過12個月。JJG(軍工)189—2019檢定結(jié)果記錄格式送檢單位地址證書編號送檢儀器名稱型號/規(guī)格制造廠制造號接收日期檢定日期溫度℃濕度檢定用設(shè)備設(shè)備名稱型號/規(guī)格編號測量范圍準(zhǔn)確度等級/不確定度/最大允許誤差證書號有效期檢定依據(jù)文件：檢定結(jié)論：檢定員：核驗員：1、外觀及附件，工作正常性：2、直流增益、線性度、誤差限(數(shù)據(jù)個數(shù)：:采集速率(Sa/s):通道又標(biāo)稱增益實測增益增益誤差線性度誤差限A3、動態(tài)有效位數(shù)(采集速率(Sa/s):) JJG(軍工)189—2019通進量程(V)信號輻度(V)信號頻車(Hz)數(shù)據(jù)個數(shù)動態(tài)有效位數(shù)4、交流增益(采集速率(Sa/s):)適道量程信號幅度信號須率數(shù)據(jù)個數(shù)標(biāo)稱增益實測增益誤差通道量程(V)信號幅度信號頻率采集速率速率測值遮卑誤差6、頻帶寬度(標(biāo)稱帶寬：)通道量程參考福度測量結(jié)果7、上升時間(標(biāo)稱帶寬：)通道實測值(ps)8、輸入電阻通逆量程標(biāo)稱值(Ω)實測值(Ω)誤差9、時基△T/△F/標(biāo)稱值T/f1實測值誤差JJG(軍工)189—201910、校準(zhǔn)信號參數(shù)標(biāo)稱值實測值誤差頻率(Hz)幅度(V)標(biāo)稱值頂值底值實測位誤莖JJG(軍工)1