Методика поверки «ГСИ Стандарты частоты и времени рубидиевые» (651-21-044 МП)

СОГЛАСОВАНО

Первый заместитель генерального директора - заместитель по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ»

А.Н. Щипунов

2021 г.

Государственная система обеспечения единства измерений

Стандарты частоты и времени рубидиевые 41-92

Методика поверки

651-21-044 МП

р.п. Менделеево 2021 г.

• I  ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ПЕРЕЧЕНЬ ОПЕРАЦИЙ ПОВЕРКИ

ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИ

• 4 ТРЕБОВАНИЯ К СПЕЦИАЛИСТАМ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИМ ПОВЕРКУ

• 5 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СРЕДСТВАМ ПОВЕРКИ....4

• 6 ТРЕБОВАНИЯ (УСЛОВИЯ) ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ

ПОВЕРКИ

• 7 ВНЕШНИЙ ОСМОТР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

• 8 ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ И ОПРОБОВАНИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

• 9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ .6

• 10    ПОДТВЕРЖДЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ

• II ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

• 1.1 Настоящая методика устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок стандартов частоты и времени рубидиевых 41-92 (далее - 41-92), изготавливаемых Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» (ФГУП «ВНИИФТРИ»), М.О. г. Солнечногорск, р.п. Менделеево, при выпуске, в эксплуатации, а также после хранения и ремонта.

• 1.2  При проведении поверки 41 -92 должны приметаться эталоны, обеспечивающие прослеживаемость к государственному первичному эталону единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1 в соответствии с государственной поверочной схемой для средств измерения времени и частоты.

• 1.3  Интервал между поверками 1 (один) год.

• 2.1 При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1 - Операции поверки

• 2.2  Не допускается проведение поверки меньшего числа измеряемых величин.

• 2.3  При получении отрицательных результатов поверки по любому пункту таблицы 1 41-92 бракуются.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха                      от 15 до 25 °C;

• - относительная влажность окружающего воздуха, не более 85 %;

• - атмосферное давление                                   от 70 до 106 кПа;

• - напряжение сети питания переменного тока              от 198 до 242 В;

• - частота сети питания переменного тока                   от 49,5 до 50,5 Гц.

• 4.1 К проведению поверки допускаются лица с высшим или средним техническим образованием, имеющие квалификацию поверителя в области радиочастотных измерений, изучившие эксплуатационные документы поверяемых 41-92 и применяемых средств поверки, имеющие навык работы на персональном компьютере, квалификационную группу по электробезопасности не ниже третьей с правом работы с электроустановками напряжением до 1000 В.

• 5.1 При проведении поверки применяют средства поверки, указанные в таблице 2.

Таблица 2 - Средства поверки

Продолжение таблицы 2

• 5.2  Допускается использование других средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых 41-92 с требуемой точностью.

• 5.3  Применяемые средства измерений должны быть утверждённого типа, исправны и иметь действующие свидетельства о поверке.

При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности, регламентированные в ГОСТ 12.2.091-2012.

• 7.1  При проведении внешнего осмотра 41-92 выполняются следующие операции:

• - проверка соответствия внешнего вида средства измерений, по контролю соблюдений требований по защите средства измерений от несанкционированного вмешательства, согласно описанию типа средства измерений;

• - проверка правильности маркировки, четкости нанесения обозначений;

• - проверка серийного номера 41-92;

• - проверка отсутствия механических повреждений, загрязнений, качество разъемных соединений, а также отсутствие обрывов и нарушения изоляции проводников, кабелей и жгутов, влияющих на функционирование 41-92;

• - проверка видимых дефектов, способных оказать влияние на безопасность проведения испытаний или результаты испытаний.

• 7.2  В случае, если выявлены дефекты и нет возможности устранить их до проведения поверки, 41-92 бракуют.

• 8.1  Подготовить Ч1 -92 к работе в соответствии с руководством по его эксплуатации (далее - РЭ), средства поверки - в соответствии с их эксплуатационной документацией.

• 8.2  Перед поверкой 41-92 убедиться, что условия эксплуатации соответствуют указанным в РЭ.

• 8.3  Перед проведением операций поверки необходимо:

• - проверить комплектность рекомендованных (или аналогичных им) средств поверки;

• - заземлить (если это необходимо) на общую точку заземления средства измерений и включить питание заблаговременно перед очередной операцией поверки (в соответствии со временем установления рабочего режима, указанным в эксплуатационной документации).

• 8.4  Опробование

  • 8.4.1 Опробование проводить в соответствии с разделом 6 «Порядок работы» руководства по эксплуатации.

  • 8.4.2 Включить и прогреть осциллограф цифровой DPO3032A в течении 30 минут.

С помощью осциллографа проверить наличие гармонических сигналов 5, 10 МГц и импульсного сигнала 1 Гц при нагрузке 50 Ом.

• 8.4.3 Определить среднее квадратическое значения (СКЗ) напряжения выходных сигналов на разъемах 5 и 10 МГц.

• 8.4.4 Определить параметры импульсного сигнала 1 Гц на нагрузке 50 Ом:

• - уровень напряжения импульсного сигнала 1 Гц;

• - длительность импульсного сигнала 1 Гц;

• - длительность переднего фронта импульсов сигнала 1 Гц.

• 8.4.5 Результаты испытаний считать положительными, если:

• - значения частот соответствуют номинальным значениям: (5 000 ± 1) кГц и (10 000 ± 1) кГц при соответствующих поданных частотах;

• - значения СКЗ напряжения выходных сигналов 5 и 10 МГц находятся в пределах (1,0 ±0,2) В;

• - параметры импульсного сигнала 1 Гц:

• - уровень напряжения не менее 2,4 В;

• - длительность от 20 до 40 мкс;

• - длительность переднего фронта 5 нс.

В противном случае 41-92 бракуют.

• 9.1  Определение относительной погрешности по частоте при нормальных условиях эксплуатации

  • 9.1.1 Определение относительной погрешности по частоте 41 -92 произвести по схеме, представленной на рисунке 1.

Включить стандарт частоты и времени водородный Ч1-76А в соответствии с ЕЭ2.721.655-01РЭ и прогреть в течение 1 суток.

Включить компаратор частотный VCH-308A в соответствии с ЯКУР.411146.011РЭ и прогреть в течение 2 ч.

RS-232

Рисунок 1 - Схема определения относительной погрешности по частоте

• 9.1.2 Установить в меню «опции» параметры измерения VCH-308A в соответствии с ЯКУР.411146.011РЭ:

• — коэффициент умножения 1 • 10⁶;

• — полоса частот 10 Гц;

• — максимальное время усреднения измерений 100 с;

• — число измерений 10;

• — входная частота 10 МГц.

А/

• 9.1.3 Запустить однократный режим измерений относительной разности частот -у-при интервале времени измерения 100 с. По истечении указанного времени зафиксировать среднюю относительную разность частоту (относительную погрешность по частоте).

• 9.1.4 В случае, если относительная погрешность по частоте превышает значение ± 1,0-10“¹¹, произвести постройку частоты Ч1 -92 в соответствии с его руководством по эксплуатации. По завершении операции сохранить код смещения частоты в ПЗУ 41-92.

• 9.1.5 Результаты поверки считать положительными, если:

• •     значение относительной погрешности по частоте при нормальных условиях эксплуатации находится в пределах ± 2,0-10^-10;

• •     значение относительной погрешности по частоте после подстройки частоты 41-92 находится в пределах ± 1,0-10^-11.

В противном случае 41-92 бракуют.

• 9.2 Определение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты

Рекомендуется объединять измерения с п. 9.1

• 9.2.1 Измерения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты произвести в соответствии со схемой, изображенной на рисунке 1.

Повторить п.п. 9.1.1 -9.1.3

• 9.2.2 По истечении =17 минут (1000 с) значения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты выходного сигнала 41-92 при интервалах времени измерения 1с, Юс, 100с определятся компаратором частотным VCH-308 автоматически.

• 9.2.3 Результаты поверки считать положительными, если значения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения результатов измерений частоты выходного сигнала 10 МГц не более:

• - при интервале времени измерения 1 с ..................................... 1,4-1О^-11;

• - при интервале времени измерения 10 с ...................................5,0-10^-12;

• - при интервале времени измерения 100 с ................................. 1,4-10^-12;

В противном случае Ч1 -92 бракуют.

• 9.3 Определение абсолютной погрешности внешней синхронизации импульсного сигнала 1 Гц

  • 9.3.1 Определение погрешности синхронизации импульсного сигнала 1 Гц произвести с помощью стандарта частоты и времени водородного Ч1-76А и частотомера универсального CNT-90 по схеме, приведенной на рисунке 2.

Подключаемые к частотомеру универсальному CNT-90 кабели должны иметь одинаковую задержку прохождения сигналов в пределах 1 нс (одинаковые по длине и типу кабеля), в противном случае разность задержек в используемых кабелях должна учитываться при конечной обработке результатов измерений.

• 9.3.2 Собрать схему, приведенную на рисунке 4. На вход «СИНХР» стандарта подать импульсный сигнал 1 Гц от стандарта частоты и времени водородного Ч1-76А. Этот же сигнал подать на вход «А» частотомера универсального CNT-90, работающего в режиме измерений интервалов времени. На вход «В» частотомера подать сигнал с выхода «1 Гц» стандарта.

  

Рисунок 2 - Схема определения абсолютной погрешности внешней синхронизации импульсного сигнала 1 Гц

• 9.3.3 Настроить входы частотомера универсального CNT-90 в соответствии с параметрами импульсных сигналов 1 Гц:

• - импульсный сигнал;

• - измерения по переднему фронту;

• - входная нагрузка 50 Ом;

• - уровень срабатывания по переднему фронту 1 В.

• 9.3.4 Нажать кнопку «СИНХР» на стандарте. Произвести измерение интервала времени между импульсными сигналами 1 Гц от стандарта и от стандарта частоты и времени водородного Ч1-76А.

• 9.3.5 Повторить пункт 9.3.4 не менее 10 раз.

• 9.3.6 Результаты поверки считать положительными, если максимальное по модулю значение погрешности синхронизации импульсного сигнала 1 Гц находятся в пределах ± 100 нс.

В противном случае Ч1 -92 бракуют.

• 10.1 Стандарты частоты и времени рубидиевые 41-92 соответствуют метрологическим требованиям, установленным при утверждении типа, если по результатам поверки установлено следующее:

• • Значение относительной погрешности по частоте находится в пределах ± 2,0 - Ю'¹⁰.

• • Значения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты при интервале времени измерений Тизм не более:

Тизм=1с            1,4'Ю'¹¹;

Тизм=Юс          5,0-10’¹²;

Тизм=100с         2,010’¹².

• • Значение абсолютной погрешности внешней синхронизации импульсного сигнала

1 Гц не более ± 100 нс.

• 10.2 В соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений времени и частоты, утверждённой приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 июля 2018 г. № 1621 к рабочим эталонам 3 разряда установлены следующие обязательные требования: пределы допускаемой относительной погрешности по частоте д₀/находится в пределах от ± 1,0-10'¹¹ до ± 1,0-10‘⁹.

• 10.3 Следовательно, стандарты частоты и времени рубидиевые 41-92 соответствуют требованиям, предъявляемым к рабочему эталону 3 разряда, по Государственной поверочной схеме для средств измерений времени и частоты если по результатам их поверки установлено, что значение относительной погрешности по частоте j_o/ находится в пределах ± 2,0-10'¹⁰.

Результаты поверки 41-92 подтверждаются сведениями о результатах поверки средств измерений, включенными в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. По заявлению владельца 41-92 или лица, представившего его на поверку, на средство измерений наносится знак поверки, и (или) выдается свидетельство о поверке 41-92, и (или) в формуляр средства измерений вносится запись о проведенной поверке, заверяемая подписью поверителя и знаком поверки, с указанием даты поверки, или выдается извещение о непригодности к применению средства измерений.

Рекомендуемая форма протокола приведена в приложении А.

И.о. начальника отделения ГМЦ ГСВ4

В.Н. Федотов

И.Б. Норец

ФГУП «ВНИИФТРИ»

Начальник отдела №71-

ученый хранитель ГЭТ 1-2018

ФГУП «ВНИИФТРИ»

Инженер I категории лаборатории № 714

ФГУП «ВНИИФТРИ»

Приложение А к Методике поверки 651-21-044 МП

Протокол поверки №_________

Наименование и адрес лаборатории.

Место осуществления лабораторией деятельности.

Наименование, адрес клиента.

ГСП. Стандарты частоты и времени рубидиевые 41-92. Методика поверки. 651-21-044 МП.

Стандарт частоты и времени рубидиевые 41-92, заводской №_______, _________г.в.

Номер в госреестре:___________.

Дата получения средства измерений.

Дата (даты) работ по поверке.

Средства поверки.

Температура окружающего воздуха, °C Относительная влажность, % Атмосферное давление, кПа Напряжение сети, В

4астота промышленной сети, Гц

Протокол поверки №________на____листах.

1 Внешний осмотр средства измерений:

• 2 Опробование:

• 3 Определение относительной погрешности по частоте.

Относительная погрешность по частоте при нормальных условиях эксплуатации при поступлении в поверку составила_______при допустимых значениях ± 2,0-10^-10.

Произведена подстройка частоты опорного генератора (подстройка частоты опорного генератора не требуется). Относительная погрешность по частоте при выпуске из поверки составила _______при допустимых значениях ± 1,0-10^-11.

• 4 Определение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения (СКДО) частоты.

Таблица 1. СКДО результатов измерений частоты

• 5 Определение абсолютной погрешности внешней синхронизации импульсного сигнала 1 Гц

Абсолютная погрешность внешней синхронизации импульсного сигнала 1 Гц составила _______при допустимых значениях ± 100 нс.

Стандарт частоты и времени рубидиевый Ч1 -92 соответствуют метрологическим требованиям, установленным при утверждении типа, так как по результатам поверки установлено следующее:

• • Значение относительной погрешности по частоте находится в пределах ± 2,0 - Ю'¹⁰.

• • Значения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты при интервале времени измерений т_ИЗм находятся в пределах:

Тизм=1с            1,4-Ю'¹¹;

Тизм=Юс           5,0-10‘¹²;

Тизм ⁼ ЮОс          1,4 10¹².

• • Значение абсолютной погрешности внешней синхронизации импульсного сигнала

1 Гц не более ± 100 нс.

Протокол поверки №_______на____листах.

(только при поверке в качестве эталона)

В соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений времени и частоты, утверждённой приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 июля 2018 г. № 1621 к рабочим эталонам 3 разряда установлены следующие обязательные требования: пределы допускаемой относительной погрешности по частоте дс$ для рабочего эталона 3 находится в пределах от± 1,010‘¹¹до± 1,0-10’⁹;

Следовательно, стандарт частоты и времени рубидиевый Ч1 -92 соответствуют требованиям, предъявляемым к рабочему эталону 3 разряда по Государственной поверочной схеме для средств измерений времени и частоты, так как результатам поверки установлено, что значение относительной погрешности по частоте д₀/ находится в пределах± 2,0-10'¹⁰.

На основании результатов поверки стандарта частоты и времени рубидиевого 41-92, заводской №_____________, признан соответствующим установленным в описании типа мет

рологическим требованиям, пригодным к применению в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и соответствующим требованиям к рабочему эталону 3 разряда по Государственной поверочной схеме для средств измерений времени и частоты (приказ Госстандарта от 31.07.2018№ 1621) (только при поверке в качестве эталона шкалы времени).

Поверитель

Подпись                  инициалы, фамилия

«_____ »__________20_____Г.

Всего листов 12

Лист 12