Методика поверки «Калибраторы напряжения переменного тока широкополосные Н5-6/1» (МП-2201-0019-2011)

УТВЕРЖДАЮ

f / V _w\¥’ _v.-"                ■с •>, *• \\

Менделеева»

Н. И. Ханов

января 2011 г.

КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ШИРОКОПОЛОСНЫЙ Н5-6/1

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП-2201-0019-2011

Руководитель лаборатории ГЦИ СИ

И. Менделеева

В. И. Шевцов

Санкт-Петербург

2011

СОДЕРЖАНИЕ

• 1    Операции поверки

• 2    Средства поверки

• 3    Требования безопасности

• 4    Условия поверки

• 5    Подготовка к поверке

• 6    Проведение поверки

  • 6.1   Внешний осмотр

  • 6.2   Опробование и проверка общего функционирования

  • 6.3   Определение метрологических характеристик

• 7    Оформление результатов поверки

Общие сведения

Настоящая методика устанавливает методы и средства первичной и периодической поверки калибратора напряжения переменного тока широкополосного Н5-6/1 РПИС.411734.007-01, (далее по тексту - прибор Н5-6/1) при выпуске из производства, находящихся в эксплуатации, после хранения и ремонта.

Методика поверки распространяется на прибор Н5-6/1, поверяемый в процессе эксплуатации в качестве рабочего эталона 1-го разряда в соответствии с ГОСТ8.648-2008 в диапазоне частот 30-1500МГц при уровнях напряжения от ЮОмВ до ЗВ.

Межповерочный (межкалибровочный) интервал - 1 год.

• 1 ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

  • 1.1 При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции поверки, указанные в табл. 1.

Таблица 1

• 2.1 Поверка прибора должна производиться с помощью основных и вспомогательных средств поверки, перечисленных в табл. 2.

Таблица 2

Примечания

• 1   При проведении поверки по п.п. 6.4-^6.6 допускается применять другие средства измерения, обеспечивающие измерение соответствующих параметров с требуемой точностью.

• 2  Средства измерения, используемые при поверке, должны быть поверены в органах метрологической службы.

• 3.1  При поверке должны выполняться меры безопасности, указанные в руководствах (инструкциях) по эксплуатации поверяемого прибора и средств поверки.

• 4.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

  • - температура окружающего воздуха..................................20±5 °C;

  • - относительная влажность окружающего воздуха..........от 30 до 80%;

  • - атмосферное давление................. от 84 до 106 кПа;

  • - напряжение питающей сети........................................(230±23) В;

  • - частота промышленной сети.......................................(50±0,5) Гц.

• 5.1 Перед проведением поверки следует проверить наличие эксплуатационной документации и срок действия свидетельств о поверке на средства поверки.

• 5.2 Включить средства поверки и прогреть их в течение времени, указанного в инструкции по эксплуатации.

• 6.1 Внешний осмотр

  • 6.1.1  При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие поверяемого прибора следующим требованиям. Прибор должен быть представлен на поверку полностью укомплектованным и с эксплуатационной документацией. Составные части прибора не должны иметь внешних дефектов, свидетельствующих об их повреждении.

• 6.2 Опробование

  • 6.2.1  Опробование проводят после ознакомления с руководством по эксплуатации.

  • 6.2.2 При опробовании производят подготовку прибора к работе в соответствии с руководством по эксплуатации. Проверяют возможность подключения к электросети, включение прибора.

Проверяют диагностирование и калибровку в автоматизированном режиме, прохождение команд на воспроизведение калиброванных значений напряжения.

Опробование считают законченным, если на экране дисплея ПК устанавливаются заданные калиброванные значения напряжения.

• 6.3 Определение основной погрешности воспроизведения напряжения проводят на соединителе « О II» на всех фиксированных частотах при значениях напряжения: 3 В; 1 В; 0,3 В; 100 мВ; 30 мВ; 10 мВ; 3 мВ; 1 мВ.

При поверке прибора Н5-6/1 в качестве рабочего эталона 1-го разряда определение основной погрешности на частотах 30; 50; 100; 300; 600; 800; 1000 и 1500 МГц при значениях напряжений 3 В; 1 В; 0,3 В и 0,1 В проводят на государственном специальном эталоне ГЭТ27-2009 в соответствии с методикой передачи размера вольта, изложенной в правилах хранения и применения эталона.

Определение основной погрешности воспроизведения напряжения на других частотах и при других значениях напряжения проводят методами, изложенными ниже.

• 6.3.1 Определение пределов допускаемой погрешности воспроизведения напряжения на частотах от 10Гц до ЮкГц включительно проводят с помощью вольтметра 34301А (В7-78/1) согласно структурной схеме, приведенной на рис. 1.

  

• 1 Переход-ТП/СР-50-73-01 (из комплекта ЗИП)

• 2 Кабель НЧ 4.850.051

Рисунок 1

Проведя частную калибровку прибора на требуемой частоте и устанавливая последовательно значения напряжения 3 В; 1 В; 0,3 В; 100 мВ; 30 мВ и 10 мВ, измеряют их вольтметром.

Относительную погрешность воспроизведения напряжения в проверяемых точках, в процентах, определяют по формуле

^иу

где и_изм, U_y - соответственно измеренные по вольтметру и установленные в калибраторе значения напряжений.

• 6.3.2 Погрешности на частотах от 10 Гц до 10 кГц при значениях напряжения 3 мВ и 1 мВ определяют косвенным методом через измеренные значения коэффициента передачи выходного аттенюатора прибора Н5-6/1.

Коэффициент передачи аттенюатора (Кд) определяют следующим образом.

В приборе на частоте 10 кГц устанавливают уровень выходного напряжения 2,9 В и фиксируют показание (Ui) вольтметра 34401 А. Затем устанавливают уровень выходного напряжения 29 мВ (при этом уровне включаются две секции выходного аттенюатора с ослаблением 20 дБ каждая) и снова фиксируют показания (U2) вольтметра. Коэффициент передачи К_А аттенюатора определяют по формуле

Относительную погрешность воспроизведения напряжения в проверяемых точках

• 3 мВ и 1 мВ определяют по формуле

  

  100,

(3)

где и_изм - ранее измеренные (п.6.3.1) значения напряжения в поверяемых точках 0,3 В и 100 мВ соответственно.

Аналогично проводят измерения и определяют погрешности прибора на частотах 10 Гц; 20 Гц и 1 кГц.

• 6.3.3   Определение пределов допускаемой погрешности воспроизведения напряжения на частотах 100 кГц и 1000 кГц при значениях напряжений 3 В; 1 В и 0,3 В проводят методом прямых измерений с помощью компенсационного вольтметра B3-63 (ВЗ-49), поверенного в качестве эталона (ОСИ) 1-го разряда в соответствии с МИ 899-85.

Для измерений на частотах 100 кГц и 1000 кГц, пробник прогретого вольтметра B3-63 (ВЗ-49) вставляют в соединитель « G* II». В вольтметре, в соответствии с его инструкцией по эксплуатации, проводят установку нуля и тока накала диода. Для установки нуля и тока накала сигнал на соединителе « G* II» отключают, нажатием кнопки «I» в зоне «Выход».

В приборе Н5-6/1 после частной калибровки на частоте 100 кГц, устанавливают требуемое номинальное значение напряжения. Используя режим «Отклонение» в приборе, и измеряя вольтметром номинальное значение напряжения, по табло «Отклонение» определяют относительную погрешность воспроизведения напряжения прибором. Аналогично измерения проводят при других значениях напряжения и на частоте 1000 кГц.

Примечание: знак относительной погрешности следует брать обратным знаку на табло «Отклонение».

Погрешность при значениях напряжений менее 0,3 В определяют косвенным методом через измеренные значения коэффициентов передачи выходного аттенюатора.

• 6.3.4 Определение пределов допускаемой погрешности воспроизведения напряжения на частотах 100 кГц и 1000 кГц при значениях напряжений менее 0,3 В проводят в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 1.

Погрешность воспроизведения напряжения на частотах 100 кГц и 1000 кГц при значениях 100 мВ и 30 мВ определяют по формуле

$Zi ⁼            ’                                        (4)

где 8н - значения погрешностей, измеренных (п.6.3.3) с помощью вольтметра B3-63 в первом поддиапазоне (0,3 - 3) В для значений 1 В и 0,3 В;

8д1 - погрешность, обусловленная включением первого дискретного аттенюатора с ослаблением 20 дБ.

Определение погрешности 8ai проводят используя в приборе специальный режим аттестации. Для включения режима аттестации необходимо в меню «Сервис» выбрать пункт «Аттестация». При этом, на экран ПК поверх всех окон выводится окно с предупреждением «Внимание! Включен режим аттестации». В окне «Аттестация» расположены три кнопки «1», «2» и «3», позволяющие (в указанных под кнопками поддиапазонах) проводить установку напряжения на выходе прибора без включения секций выходного аттенюатора. Так при нажатии кнопки «1» выходное напряжение устанавливается в пределах от 3 В до 0,1 В включительно без включения секций выходного аттенюатора. В обычном же режиме секция выходного аттенюатора включается автоматически при установке напряжения 0,29 В в диапазоне частот 10 Гц-1000 кГц, 0,3 В в диапазоне частот от 10 МГц до 1000 МГц и 100 мВ на частоте 1500 МГц. При нажатии кнопки «2» включается только первая секция выходного аттенюатора, а при нажатии кнопки «3» - две секции.

Погрешность 8д1 определяют следующим образом. После частной калибровки на частоте 100 кГц устанавливают в приборе режим аттестации - выходное напряжение 0,3 В и включив кнопку «1» фиксируют показания (Ui) шкалы прибора 34401 А. Включив кнопку «2» повторно фиксируют показания (Лг) шкалы прибора 34401 А.

Погрешность 8ai , в процентах, определяют по формуле

5_А1=^-юо                           (5)

Аналогично определяют погрешность, обусловленную включением первого дискретного аттенюатора на частоте 1000 кГц.

Погрешность воспроизведения напряжения на частотах 100 кГц и 1000 кГц при значениях 100 мВ и 30 мВ определяют по формуле (4).

• 6.3.5 Погрешность воспроизведения напряжения на частотах 100 кГц и 1000 кГц в третьем поддиапазоне (1 - 30) мВ для значений 10 мВ и 3 мВ определяют по формуле

$3i ⁼ ®2t + $А2 ■>                                                     (6)

где 821 - значения погрешностей, во втором поддиапазоне (30 - 300) мВ для значений напряжений 100 мВ и 30 мВ соответственно;

Зд2 - погрешность, обусловленная включением второго дискретного аттенюатора.

Погрешность 8дг определяют аналогично 8_Ai используя режим аттестации. В приборе устанавливают уровень выходного напряжения 30 мВ и фиксируют показания шкалы (Ui) вольтметра 34401А. Затем в приборе устанавливают режим аттестации, нажимают кнопку «2» и фиксируют показания (U2) прибора 34401 А. Погрешность 8дг определяют по формуле (5), а погрешность воспроизведения напряжения для значений 10 мВ и 3 мВ по формуле (6).

Аналогично проводят измерения и определяют погрешность на частоте 1000 кГц.

• 6.3.6 Погрешность воспроизведения напряжения на частотах 100 кГц и 1000 кГц в третьем поддиапазоне (1 - 30) мВ для значения 1 мВ определяют по формуле

84= 8100+ 8ai+ 8д2 ,                                           (7)

где 8юо - погрешность для значения напряжения 100 мВ при выключенном ослаблении аттенюаторов;

Sai и 8а2 - погрешности, обусловленные включением первого и второго дискретных аттенюаторов, определяемые выше (п. 6.3.5) по формуле (5).

Определение погрешности 8юо для значения напряжения 100 мВ проводят с помощью вольтметра B3-63 (ВЗ-49), используя в приборе режим аттестации.

После частной калибровки на частоте 100 кГц в режиме аттестации устанавливают в приборе выходное напряжение 100 мВ. Используя режим «Отклонение» в приборе, и измеряя вольтметром номинальное значение напряжения, по табло «Отклонение» определяют относительную погрешность воспроизведения (8юо) при значении 100 мВ.

Примечание: знак относительной погрешности следует брать обратным знаку на табло «Отклонение».

Аналогично определяют погрешность при значении напряжения 1 мВ на частоте 1000 кГц.

• 6.3.7   Определение основной погрешности воспроизведения напряжения прибора Н5-6/1 при значениях напряжений 3 В; 1 В, 0,3 В и 0,1 В на частотах до 1000 МГц, а также на частоте 1500 МГц при значениях напряжений 1 В; 0,3 В и 0,1 В проводят методом сличения с помощью компаратора, входящего в состав государственного первичного специального эталона ГЭТ27-2009.

Поверочные точки приведены в табл. 3

Таблица 3

• 6.3.7.1 Компаратор - электронный высокочастотный вольтметр из состава ТЭТ 27-2009 подсоединяют к соединителю «2» прибора Н5-6/1 и применяют в соответствии с Правилами хранения и применения ТЭТ 27-2009.

• 6.3.7.2 Определение основной погрешности воспроизведения напряжения на требуемой частоте и уровне напряжения прибора Н5-6/1 проводят в следующей последовательности:

• - проведите частную калибровку прибора на данной частоте;

• - включите требуемый уровень напряжения;

• - в режиме измерений «Отклонение» прибора Н5-6/1 установите на компараторе номинальный включенный уровень напряжения;

• - значение полученного отсчета отклонения, в процентах, прибора Н5-6/1 (с обратным знаком) сравните со значением систематической частотной погрешности, в процентах, компаратора на данной частоте и уровне напряжения, полученным на эталоне ГЭТ 27-2009.

• 6.3.7.3 Разность значений погрешностей, в процентах, не должна превышать пределов допускаемой погрешности прибора Н5-6/1 для данной частоты и уровня напряжения, приведенных в табл. 3.

• 6.3.8 Погрешность воспроизведения напряжения на частотах от 10 до 1500 МГц включительно при значениях напряжения 30 мВ и 10 мВ определяют по формуле (6). При этом, в качестве §2i берут значения погрешностей определяемых в п.6.3.7 для значений 0,3 В и 0,1 В. Погрешность аттенюатора 8д2 определяют, используя в приборе режим аттестации.

Определение 8_А2 проводят в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 2.

Рисунок 2

Милливольтметр ВЗ-52/1 используется как преобразователь переменного напряжения в постоянное. Для повышения разрешающей способности отсчетов к выходу преобразователя милливольтметра ВЗ-52/1 (на его задней панели) подключен милливольтметр постоянного тока, в качестве которого используется вольтметр 34401А (В7-78/1).

В приборе на выбранной частоте устанавливают выходное напряжение 30 мВ и режим аттестации. Нажав кнопку «2», фиксируют показания фольтметра 34401А (В7-78/1). Нажав кнопку «3» и используя режим отклонения, устанавливают показания шкалы милливольтметра постоянного тока такими же, как они были при нажатии кнопки «2». Показания индикатора «Отклонение» прибора в процентах, с обратным знаком соответствуют погрешности аттенюатора 8д2 •

Примечание - В случае нестабильных показаний вольтметра 34401 А, измерения проводят 3 раза. Действительное значение погрешности аттенюатора определяют как среднее значение трех измерений.

Аналогично проводят определение погрешности 8д2 при значении 10 мВ и на других частотах диапазона (10- 1500) МГц.

6.3.9. Погрешности воспроизведения напряжения на частотах от 10 до 1500 МГц при значениях 3 и 1 мВ определяют с помощью анализатора спектра FSP-7 (FSP-30). Измерения проводят согласно структурной схеме, приведенной на рис. 3.

• 1 Эквивалент пробника ТП/СР-50-73-02 (из комплекта ЗИП)

• 2 Кабель ВЧ 685672.003

Рисунок 3

После частной калибровки с подключенным эквивалентом пробника в приборе на поверяемой частоте устанавливается уровень выходного напряжения 30 мВ. Анализатор спектра настраивается на установленную в приборе частоту. Отклик на экране анализатора спектра устанавливается вблизи верхней линии сетки экрана и по отсчетному устройству анализатора фиксируются показания (А_о), в децибелах, соответствующие уровню выходного напряжения прибора. В приборе устанавливается уровень выходного напряжения 3 мВ и не меняя положений входного аттенюатора и режимов анализатора спектра, фиксируются показания (АО отсчетного устройства, соответствующие уровню выходного напряжения 3 мВ.

Погрешности воспроизведения напряжения прибором Н5-6/1 определяют по формуле

Аз1= 81+ 82,                                           (8)

где 81 - погрешность установки опорного уровня (30 мВ), определяемая в п.6.3.7;

82 - погрешность установки меньшего уровня (3 мВ), определяемая по анализатору спектра.

Погрешность 82, в процентах, через измеренные анализатором спектра уровни Ао, А[ и А_р определяется по формуле

А1-Ао—Ар

б₂ = (10~^  -1)100,                                 (9)

где A_p - расчетные значения ослабления, определяемые по формуле

A_p=201og^,                                      (10)

где Ui - опорный уровень напряжения на выходе прибора Н5-6/1, относительно которого производится установка меньших значений напряжения;

U2 - выходное напряжение прибора, для которого определяется погрешность. Значения А_р для опорного уровня Ui=30 мВ и значений напряжения в поверяемых точках 3 и 1 мВ соответственно равны 20,00 и 29,54 дБ.

Аналогично проводят измерения и определяют погрешность воспроизведения напряжения для значения 1 мВ и на других частотах.

При измерении на разных частотах характеристики анализатора спектра (полоса пропускания, полоса обзора, постоянная времени видеофильтра) выбираются такими, чтобы показания его отсчетного устройства (вторая цифра после запятой) стояла стабильно и не изменялась более чем на ±1 последнего разряда.

Результаты проверки считаются удовлетворительными, если измеренные значения основной погрешности воспроизведения напряжения на всех частотах и во всех поверяемых точках не превышают значений, указанных в п.2.4 Руководства по эксплуатации.

6.4. Определение дополнительной погрешности воспроизведения напряжения при установке в режиме «Отклонение» проводят с помощью вольтметра B3-63 (ВЗ-49) на частотах 10 кГц и 1000 МГц.

На частоте 10 кГц устанавливают приборе Н5-6/1 выходное напряжение 3 В и измеряют напряжение вольтметром.

В приборе Н5-6/1 устанавливают выходное напряжение 2,4 В, соответствующее значению ^о⁼25%, включают режим «Отклонение» и кнопками «◄►» отклонения устанавливают измеренное ранее значение напряжения вольтметром. Фиксируют показания (^1) цифрового табло «Отклонение» прибора Н5-6/1.

Дополнительную погрешность, в процентах, при установке = 25% определяют по формуле

^ = ^-<0 (И)

Погрешность не должна превышать значений ±0,5%.

В приборе Н5-6/1 при отключенном режиме «Отклонение» устанавливают выходное напряжение 2,2 В и измеряют установленное значение вольтметром.

В приборе устанавливают выходное напряжение 3 В и отклонение в режиме «Отклонение» минус 26,7%. Кнопками установки отклонения устанавливают измеренный ранее уровень напряжения и фиксируют показания (^1) цифрового табло «Отклонение».

Дополнительную погрешность в процентах установки отклонения для = -26,7 % определяют по формуле (11).

Погрешность не должна превышать значений ±0,53 %.

Аналогично проводят измерения на частоте 1000 МГц.

Результаты считаются удовлетворительными, если измеренные значения дополнительной погрешности при установке отклонения не превышают значений, указанных в п.2.7 Руководства по эксплуатации.

6.5 Определение коэффициента гармоник выходного напряжения калибратора проводят на всех фиксированных частотах. На частотах 10 Гц; 20 Гц; 1 кГц и 10 кГц измерения проводят с использованием измерителя нелинейных искажений СК6-13, а на частотах 100 кГц и выше - с использованием анализатора спектра FSP-7 (FSP-30). Измерения проводятся на розетке « G* I» калибратора, при уровне выходного напряжения 3 В. При этом, в анализаторе спектра входной аттенюатор (в режиме ручной установки ослабления входного аттенюатора) устанавливают в положение «-60 дБ».

С помощью анализатора спектра измеряют относительные уровни (по отношению к уровню первой гармоники) второй (А2), третьей (Аз) и четвертой (Ад) гармоник в децибелах.

Коэффициент гармоник выходного напряжения (в процентах) определяют по формуле

К_г = л/10°’^1А2 +10°’^1Al + 10°’^1A“ -100                        (12)

Пример. С помощью анализатора спектра измерены относительные уровни второй Аг= -68 дБ, третьей Аз= -74 дБ и четвертой Ад= -80 дБ гармоник. Подставляя значения Аг, А₃ и Ад (с учетом знаков «минус») в формулу (12), получаем Кг=0,046 %.

Результаты поверки считаются удовлетворительными, если измеренные значения коэффициента гармоник выходного напряжения не превышают значений, указанных в п. 2.5 Руководства по эксплуатации.

6.6 Определение погрешности измерения частоты встроенным частотомером проводят с помощью частотомера 43-63/1, подключенного к розетке « 0* I» на передней панели прибора.

Включая последовательно в калибраторе напряжения частоты 10 кГц; 30 МГц; 300 МГц; 600 МГц; 1000 МГц и 1500 МГц, измеряют одновременно их значения по внешнему и встроенному частотомерам. Погрешность измерения частоты встроенным частотомером (абсолютная) определяется как разность показаний встроенного и внешнего частотомеров.

Для проведения измерений необходимо:

• - включить кнопку (например, «10 кГц») в зоне «Частота» на панели управления калибратором напряжения;

• - в зоне «Быстрая установка U» включить кнопку «1 В»;

• - в зоне «Частота» включить режим измерения частоты встроенным частотомером, нажав кнопку «Измерить»;

• - подключить к розетке « 0* I» частотомер 43-63/1 и измерить частоту сигнала.

Переключая частоты, проводят измерения на других частотах.

Результаты поверки считаются удовлетворительными, если значения погрешности измерения частоты встроенным частотомером соответствуют требованиям п.2.10 Руководства по эксплуатации.

7 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

• 7.1 Результаты поверки оформляют в соответствии с ПР 50.2.006, на прошедшие поверку приборы выдается свидетельство о поверке установленной формы.

• 7.2 По результатам поверки прибора Н5-6/1 в качестве рабочего эталона 1-го разряда в диапазоне частот 30-1500МГц и уровнях напряжения 0,1 - 3 В выдается свидетельство установленной формы.

• 7.3 В случае отрицательных результатов поверки на калибратор выдают извещение о непригодности с указанием причин забракования.