Методика поверки «Стандарты частоты и времени водородные Ч1-1035» (411141.046-714-19 МП)

А.Н. Щипунов

« о//»

• 1. Общие положения

• 2. Операции поверки

• 3. Средства поверки

• 4. Требования к квалификации поверителей

• 5. Требования безопасности

• 6. Условия поверки

• 7. Подготовка к поверке

• 8. Проведение поверки

• 9. Оформление результатов поверки

Настоящая методика устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок стандартов частоты и времени водородных 41-1035 (далее - 41-1035), изготавливаемых ЗАО «Время-4», г. Нижний Новгород, ул. Ошарская, д. 67, при выпуске, в эксплуатации, а также после хранения и ремонта.

Интервал между поверками- 1 (один) год.

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

Таблица 1 - Операции поверки

• 2.1 Не допускается проведение поверки отдельных измерительных каналов или отдельных автономных блоков или меньшего числа измеряемых величин.

• 2.2 При получении отрицательных результатов поверки по любому пункту таблицы 1 41-1035 бракуется и отправляется в ремонт.

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

Таблица 2 - Средства поверки

• 3.2 Допускается использование других эталонов и средств измерений, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемого 41-1035 с требуемой точностью.

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

• 4.1 К проведению поверки допускаются лица с высшим и среднем техническим образованием, имеющие квалификацию поверителя в области радиочастотных измерений и квалификационную группу по электробезопасности не ниже третьей с правом работы с электроустановками напряжением до 1000 В.

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

• 6.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха

  (20±5) °C;

  ±1 °C;

  не более 90 %;

  от 60 до 106,7 кПа;

  (220±22) В;

  (50±1)Гц.

• - изменение температуры окружающего воздуха в любой точке диапазоне рабочих температур

• - относительная влажность окружающего воздуха при температуре не выше 30 °C

• - атмосферное давление

• - напряжение питания

• - частота сети питания

• 7.1 Подготовить 41-10035 к работе в соответствии с руководством по его эксплуатации (РЭ), средства поверки - в соответствии с их эксплуатационной документацией.

• 7.2 Перед поверкой 41-1035 убедится, что условия эксплуатации соответствуют указанным в РЭ.

• 7.3 Перед проведением операций поверки необходимо:

• - проверить комплектность поверяемого 41-1035;

• - проверить комплектность рекомендованных (или аналогичных им) средств поверки, заземлить (если это необходимо) средства измерений и включить питание заблаговременно перед очередной операцией поверки (в соответствии со временем установления рабочего режима, указанным в технической документации).

• 8 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

• 8.1.1 Произвести внешний осмотр 41-1035, убедиться в отсутствии внешних механических повреждений и неисправностей, влияющих на работоспособность 41-1035.

• 8.1.2 При проведении внешнего осмотра проверить отсутствие механических повреждений и ослабления элементов, четкость фиксации их положения, чёткость обозначений, чистоту и исправность разъёмов и гнёзд.

8.1.3. 41-1035, имеющие дефекты (механические повреждения, влияющие на работоспособность), бракуют и направляют в ремонт.

• 8.2.1 Опробование провести последовательно в соответствии с разделами 5, 6 и 7 документа «Стандарт частоты и времени водородный 41-1035. Руководство по эксплуатации. ЯКУР.411141.046РЭ», а также в соответствии с документом «Инструкция пользователя ЯКУР.411141.046РЭ1».

• 8.2.2 С помощью осциллографа DSO 6032А проверить номинальные значения частоты выходных сигналов 5, 10, 100 МГц и 1 Гц.

• 8.2.3 Определить среднее квадратическое значение (СКЗ) напряжения выходных синусоидальных сигналов путем измерения напряжения с помощью осциллографа DSO 6032А на нагрузке 50 Ом.

• 8.2.4 Определить параметры выходных импульсных сигналов частотой 1 Гц на нагрузке 50 Ом с помощью осциллографа DSO 6032А.

Считать полученные значения:

• - полярность импульсов;

• - номинальное значение частоты;

• - амплитуда импульсного сигнала 1 Гц;

• - длительность импульсного сигнала 1 Гц;

• - длительность фронта импульсного сигнала 1 Гц.

• 8.2.5 Результаты поверки считать положительными, если после прогрева индикаторы

работы 41-1035: «СЕТЬ», «ФАП» и «АНР» светятся зеленым цветом; номинальные значения частот соответствуют значениям (5  000  000±75) Гц, (10  000  000±150) Гц,

(100 000 000±1 500) Гц; СКЗ напряжения выходных синусоидальных сигналов находится в пределах (1,0±0,2) В; параметры импульсных сигналов удовлетворяют требованиям:

• - полярность импульсов.........................................................................положительная;

• - номинальное значение частоты выходного сигнала............................................1 Гц;

• - амплитуда импульсного сигнала 1 Гц............................................от 2,4 до 5,0 В;

• - длительность импульсного сигнала 1 Гц...................................от 10 до 20 мкс;

• - длительность фронта импульсного сигнала 1 Гц.........................не более 3,0 нс.

8.3 Определение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения (СКДО) частоты выходного сигнала 5 МГц при интервале времени измерения: 1, 10, 100, 1000 с; 1 ч и 1 сутки

• 8.3.1 Определение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения (СКДО) частоты выходного сигнала 5 МГц при интервале времени измерения: 1, 10, 100, 1000 с; 1 ч и 1 сутки произвести по схеме, приведенной на рисунке 1.

• 8.3.2   Включить компаратор частотный VCH-314 в соответствии с ЯКУР.411146.014РЭ и прогреть в течении2 ч.

• 8.3.3  Установить в меню «опции» параметры измерения VCH-314 в соответствии с ЯКУР.411146.014РЭ:

• — коэффициент умножения Г10⁶;

• — полоса 3 Гц;

• — максимальное время усреднений измерений 1 сутки;

• — число измерений 20;

• — входная частота 5(10) МГц.

• 8.3.4 К входам «f_yi» и <<f_y2», компаратора частотного VCH-314, подключить сигнал 5 МГц от 41-1035. Ко входу «f_x» - сигнал 5 МГц от ГЭТ 1-2018. Запустить режим однократных измерений.

  

  Рисунок 1 - Схема определения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения (СКДО) частоты выходного сигнала 5 МГц при интервале времени измерения: 1, 10, 100, 1000 с; 1 ч и 1 сутки

• 8.3.4  По истечении интервала времени наблюдений среднее квадратическое относительное двухвыборочное отклонение частоты выходных сигналов 41-1035 и ГЭТ 1-2018 за интервалы времени измерений 1с, 10 с, 100 с, 1000 с, 1 ч и 1 сутки определится компаратором частотным VCH-314 автоматически.

Эталонный сигнал 5 МГц ГЭТ 1-2018 формируется от стандарта частоты и времени водородного активного типа. 41-1035 - стандарт частоты и времени водородный активного типа. Поэтому, в соответствии с "Стандарты частоты и времени. Общие технические требования и методы испытаний. ГОСТ 23512-98», рассчитать среднее квадратическое относительное двухвыборочное отклонение частоты выходного сигнала 5 МГц 41-1035 для каждого интервала времени измерений 1 с, 10 с, 100 с, 1000 с, 1 ч и 1 сутки по формуле (1):

\ _ ^Ч1-10035,ГЭТ 1-2018 (^тизм)                                        /1\

^аЧ1-1035к^тизм>1 “          V2              ’

где:      ^41—10035,гэт 1—2018 (^изм) ^_ среднее квадратическое относительное

двухвыборочное отклонение частоты выходных сигналов 41-1035 и ГЭТ 1-2018 при интервале времени измерения т_изм из ряда: 1 с, 10 с, 100 с, 1000 с, 1 ч и 1 сутки;

°Ч1-Ю35 (^тизм) ^- среднее квадратическое относительное двухвыборочное отклонение частоты выходного сигнала 5 МГц 41-1035 при интервале времени измерения т_изм из ряда: 1 с, 10 с, 100 с, 1000 с, 1 ч и 1 сутки.

• 8.3.5  Результаты поверки считать положительными, если значения среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения результатов измерений

  частоты выходного сигнала 5 МГц не более:

  • - для интервала времени измерений 1 с ..........................................................7,0-10

  • - для интервала времени измерений 10 с ........................................................ 1,5-10

  • - для интервала времени измерений 100 с ......................................................4,0-10

  • - для интервала времени измерений 1000 с .................................................... 1,5-10

  • - для интервала времени измерений 1 ч .......................................................... 1,5-10

  • - для интервала времени измерений 1 сутки................................................... 5,0-10

• 8.4 Определение спектральной плотности мощности фазовых шумов в одной боковой полосе сигнала 5 МГц при отстройке от несущей частоты, дБ/Гц: 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц

При определении спектральной плотности мощности фазовых шумов двух идентичных стандартов частоты и времени водородных шумовая составляющая складывается, поэтому при обработке измерительных данных для присвоения характеристики каждому из стандартов частоты и времени водородных необходимо вычесть 3 дБ/Гц.

• 8.4.1 Определение спектральной плотности мощности фазовых шумов в одной боковой полосе сигнала 5 МГц при отстройке от несущей частоты, дБ/Гц: 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц провести с помощью анализатора фазовых шумов TSC 5120А по схеме, изображенной на рисунке 2.

Для этого подготовить и прогреть анализатор фазовых шумов TSC 5120А в соответствии с руководством по эксплуатации в течении 30 минут.

• 8.4.2 Подключить выходные сигналы 5 МГц 41-1035 и ГЭТ 1-2018 к анализатору фазовых шумов в соответствии с рисунком 2. Нажать кнопку старт на анализаторе.

• 8.4.3 По истечении времени наблюдения зафиксировать результаты измерений спектральной плотности мощности фазовых шумов сигнала 5 МГц на частотах отстройки от несущей 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц.

Из полученных результатов вычесть 3 дБ/Гц.

Рисунок 2 - Схема определения спектральной плотности мощности фазовых шумов в одной боковой полосе сигнала 5 МГц при отстройке от несущей частоты, дБ/Гц: 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц

• - при отстройке от несущей частоты 1 Гц........................................ минус 130 дБ/Гц;

• - при отстройке от несущей частоты 10 Гц...................................... минус 148 дБ/Гц;

• - при отстройке от несущей частоты 100 Гц.................................... минус 153 дБ/Гц;

• - при отстройке от несущей частоты 1 кГц...................................... минус 158 дБ/Гц;

• - при отстройке от несущей частоты 10 кГц.................................... минус 158 дБ/Гц;

• - при отстройке от несущей частоты 100 кГц...................................минус 158 дБ/Гц.

В первый год эксплуатации стандарты частоты активного типа претерпевают переходные процессы и только со второго года имеют линейный ход частоты на интервалах времени измерения 10-30 суток. Поэтому определение относительного среднего изменения частоты за 1 сутки проводится через год эксплуатации 41-1035.

• 8.5.1 Измерения относительного среднего изменения частоты за 1 сутки, через год непрерывной работы произвести по схеме, изображенной на рисунке 3.

• 8.5.2   Включить компаратор частотный VCH-314 в соответствии с ЯКУ Р.411146.014РЭ и прогреть в течении 2 ч.

• 8.5.3  Установить в меню «опции» параметры измерения VCH-314 в соответствии с ЯКУР.411146.014РЭ:

• — коэффициент умножения 1 -10⁶;

• — полоса 3 Гц;

• — максимальное время усреднений измерений 1 ч;

• — число измерений 20;

• — входная частота 5(10) МГц.

• 8.5.4 К входам «f_y2» и «f_yi», компаратора частотного, подключить сигнал 5 МГц от 41-1035. Ко входу «f_x» - сигнал 5 МГц от ГЭТ 1-2018. Запустить режим однократных измерений.

• 8.5.5  По истечении интервала времени наблюдений средняя разность частот выходных сигналов 41-1035 и ГЭТ 1-2018 определится компаратором частотным VCH-314 автоматически.

  

Рисунок 3 - Схема определения относительного среднего изменения частоты за 1 сутки, через год непрерывной работы

• 8.5.6 Повторить измерения п. 8.5.5 на каждые последующие сутки с началом измерений в одно и тоже время. Зафиксировать 10 измерений Л/.

• 8.5.7 Результаты испытаний считать положительными, если максимальное значение относительного среднего изменения частоты за 1 сутки, через год непрерывной работы находятся в пределах ±5,0-10^-16.

При первичной поверке выполнить п. 8.6.1.

Если значение относительной погрешности по частоте при выпуске из поверки превышает значение ±3,0-10^-13, то, в соответствии с руководством эксплуатации, произвести коррекцию частоты с помощью кода синтезатора.

• 8.6.1 Повторить измерения, указанные в п.п. 8.5.1-8.5.5. Зафиксировать среднее значение относительной разности частот 41-1035 и ГЭТ 1-2018 (относительной погрешности по частоте).

• 8.6.2 В случае, если интервал относительной предыдущей поверки превышает год относительную погрешность по частоте на межповерочном интервале определить по формуле (2):

Д/⁷1год = Г¹-4    ,                         (2)

¹ ипп

где: Т_ипп - интервал от предыдущей поверки до даты определения относительной погрешности по частоте 41-1035 в сутках.

А - относительная погрешность по частоте 41-1035, полученная в п. 8.6.1

• 8.6.3  Результаты поверки считать положительными, если относительная погрешность по частоте на межповерочном интервале находятся в пределах ±1,0-10~¹².

• 8.7 Определение СКДО частоты входного сигнала 5 МГц, вносимого встроенным компаратором в полосе пропускания флуктуаций 10 Гц, при интервале времени измерения: 1 с; 10 с; 100 с и 1 ч.

• 8.7.1 Определение СКДО частоты входного сигнала 5 МГц, вносимого встроенным компаратором в полосе пропускания флуктуаций 10 Гц, при интервале времени измерения: 1 с; 10 с; 100 с и 1 ч встроенного частотного компаратора провести путем измерения вносимой нестабильности частоты (СКДО результатов измерения частоты) при подключенном сигнале 5 МГц от 41-1035 на разъем -(►) 5, 10, 100 MHz.

• 8.7.2 С помощью программы «Компаратор С4В» провести измерения нестабильности частоты для интервалов времени измерения 1 с; 10 с; 100 с и 1 час при числе измерений не менее двенадцати и в полосе пропускания флуктуаций 10 Гц.

• 8.7.3 По истечении времени наблюдений СКДО частоты входного сигнала 5 МГц, вносимого встроенным компаратором в полосе пропускания флуктуаций 10 Гц, при интервале времени измерения: 1 с; 10 с; 100 с и 1 ч определится автоматически.

• 8.7.4 Результаты поверки считать положительными, если значения СКДО частоты входного сигнала 5 МГц, вносимого встроенным компаратором в полосе пропускания флуктуаций 10 Гц, при интервале времени измерения: 1 с; 10 с; 100 с и 1 ч не более:

  • - для интервала времени измерений 1 с .......................................................... 1,0-10'¹³;

  • - для интервала времени измерений 10 с ........................................................ 1,0-10¹⁴;

  • - для интервала времени измерений 100 с ...................................................... 1,5-10"¹⁵;

  • - для интервала времени измерений 1 ч .......................................................... 5,0-10~¹⁶-

• 8.8.1 Погрешность синхронизации сигнала 1 Гц относительно внешнего импульсного сигнала 1 Гц определить с помощью Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2018 и частотомера универсального CNT-90 по схеме, приведенной на рисунке 4.

Примечание - Кабели, подключаемые к входам «А» и «В» частотомера, должны быть одинаковыми.

• 8.8.2 На вход «1PPS» 41-1035 подать импульсный сигнал 1 Гц от ГЭТ 1-2018 с помощью кабеля с известной задержкой т’> 25 нс.

• 8.8.3 На вход «А» частотомера подать импульсный сигнал 1 Гц от ГЭТ 1-2018, на вход «В» подать импульсный сигнал 1 Гц от 41-1035.

Настроить входы «А» и «В» частотомера в соответствии с параметрами импульсных сигналов 1 Гц:

• - импульсный сигнал;

• - измерения по переднему фронту;

• - входная нагрузка 50 Ом;

• - уровень напряжения точки привязки по переднему фронту 1,0 В.

Произвести не менее 100 измерения интервала времени, соответствующего разности между сигналами 1 Гц ГЭТ 1-2018 и 1Гц 41-1035.

Рисунок 4 - Схема для определения погрешности синхронизации сигнала 1 Гц относительно внешнего импульсного сигнала 1 Гц

• 8.8.4 В соответствии с п.3.5 документа «Стандарт частоты и времени водородный 41-1035. Руководство по эксплуатации. Инструкция пользователя. Приложение Б (обязательное). ЯКУР.411141.046РЭ1» включить режим синхронизации шкалы времени 41-1035.

Произвести повторно измерения интервала времени в соответствии с п. 8.8.3. и убедиться, что синхронизация сигналов 1 Гц произошла.

• 8.8.5 Зафиксировать максимальное значение разности синхронизации сигнала 1 Гц относительно внешнего импульсного сигнала 1 Гц после синхронизации.

• 8.8.6 Результаты поверки считать положительными, если максимальное значение погрешности синхронизации сигнала 1 Гц относительно внешнего импульсного сигнала 1 Гц находятся в пределах ±25 нс.

Идентификационные данные программного обеспечения проверяются при подключенном персональном компьютере.

• 8.9.1 В соответствии с руководством по эксплуатации ЯКУР.411141.046РЭ1 зафиксировать:

- идентификационное наименование ПО «Сервер» стандарта частоты и времени водо-родного 41-1035 и номер версии;

• - идентификационное наименование ПО «Стандарт частоты и времени 41-1035. Программа менеджер» стандарта частоты и времени водородного 41-1035 и номер версии;

• - идентификационное наименование ПО «Компаратор частотный стандарта частоты и времени водородного» стандарта частоты и времени водородного 41-1035 и номер версии.

Пример идентификационных данных представлен на рисунке 5.

О программе

Авторские права ЗАО Время-Ч 1997-2017

Яйл Гр-осмотр С'г,п: С пране»

Номер версии ПО

Наименование ПО

603105 Н Новгород,уп Ошарасая 67 Тел ФАКС (831)421-02-94 e-mail admin@vremya-ch com

Версия nporp- 35.1 4

Микрокомтр мазера Ь2 07 02 Oct 4 2012

Мифоконтр АПЧ 2 882 Jul 22 2019

Мокктор саязм с сервером

Рааяиюжамм DXProgiecr Яи М СЗУссгтж»

Пол/вттв

22-07-20191345:37.0К

Да Компаратор частотный стандарта частоты и времени водородного                                       —     □ X

Файл Пуск Графики Окна Справка                       \

Рисунок 5 - Идентификационные данные программного обеспечения стандарта частоты и времени водородного 41-1035

• 8.9.2 Результаты поверки считать положительными, если идентификационные данные соответствуют данным, представленным в таблице 3. В противном случае 41-1035 бракуют.

Таблица 3 - Идентификационные данные ПО

• 9.1 При положительных результатах поверки на переднюю панель корпуса 41-1035 наносится знак поверки и выдается свидетельство о поверке установленной формы.

• 9.3 На оборотной стороне свидетельства о поверке записываются результаты поверки.

• 9.4 В случае отрицательных результатов поверки на поверяемое 41-1035 выдается извещение о непригодности к дальнейшей эксплуатации с указанием причин непригодности.

И.Ю. Блинов

И.Б. Норец

Инженер I категории лаборатории № 714

ФГУП «ВНИИФТРИ»

Всего листов 13

Лист 13