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(yǔ)和定義 4概述 5計(jì)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(jì)量器具控制 27.1檢定條件 27.2檢定項(xiàng)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(yè)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(yǔ)和定義JJF1048界定的及以下術(shù)語(yǔ)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(guò)程中，菜一采集通道在單位時(shí)間內(nèi)采集的可讀有效數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)稱為該通道的采集速率。3.2動(dòng)態(tài)有效位數(shù)dynamicstateeffectivebits模數(shù)轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)量化誤差所對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的有效位數(shù)稱之為動(dòng)態(tài)有效位數(shù)。瞬態(tài)記錄儀器的工作原理是：對(duì)輸入電信號(hào)進(jìn)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(shí)間間隔采樣量化，形成二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，最后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和顯示。瞬態(tài)記錄儀器分為臺(tái)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(hào)的測(cè)量。5計(jì)量性能要求以瞬態(tài)記錄儀器技術(shù)說(shuō)明書規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn)，無(wú)規(guī)定時(shí)以本規(guī)程為準(zhǔn)。5.1直流增益測(cè)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(dòng)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(cè)量范圍：0.1~10*;最大允許誤差：±(0.01%~2%)。5.6采集速率測(cè)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(shí)間測(cè)量范圍：≥75ps。5.9輸入電阻測(cè)量范圍：502~100G2;最大允許誤差：±(0.1%~10%)。5.10時(shí)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(hào)、制造廠名稱或商標(biāo)、制b)瞬態(tài)記錄儀器開(kāi)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(shuō)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(cè)量、采集數(shù)據(jù)功能正常。7計(jì)量器具控制JJG(軍工)189—20193檢定用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量技術(shù)機(jī)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(cè)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(duì)濕度：不大于80%;c)供電電源：(220±22)V,(50±1)Hz;d)其他：檢定過(guò)程中，周圍無(wú)影響瞬態(tài)記錄儀器和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備性能的振動(dòng)、沖擊及電磁輻射。7.2檢定項(xiàng)目4瞬態(tài)記錄儀器的檢定項(xiàng)日見(jiàn)表2。表2檢定項(xiàng)目表序號(hào)檢定項(xiàng)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(dòng)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(shí)間+(適用時(shí))+(適用時(shí))一輸入電阻十十一時(shí)基+(適用時(shí))+(適用時(shí))+(適用時(shí))校準(zhǔn)信號(hào)+(適用時(shí))+(適用時(shí))一注：“+”為應(yīng)檢項(xiàng)目，“-”為不檢項(xiàng)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(shuō)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(cè)量界面；b)在測(cè)量通道加入其量限內(nèi)的任意非零恒定信號(hào)，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(shuō)明書的要求或預(yù)熱30min;b)檢定過(guò)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(gè)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(dòng)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(jī)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(jì)算機(jī)，按公式(5)計(jì)f)按公式(6)計(jì)算直流增益G: JJG(軍工)189—20196b)線性度按端基直線法計(jì)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(jì)算線性度：n每一通道在第i個(gè)檢定點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)(n≥100);x第i個(gè)檢定點(diǎn)上n次測(cè)量的平均值；7.3.6誤差限b)按公式(15)計(jì)算出E;值處的誤差限Ai:JJG(軍工)189—20197 x第i個(gè)檢定點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)平均值(i=1,2,…,11);,第i個(gè)檢定點(diǎn)上的采集數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)(n≥100);E第i個(gè)檢定點(diǎn)輸入直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的幅度；E——通道的量程。c)從11個(gè)計(jì)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(dòng)態(tài)有效位數(shù)對(duì)于具有對(duì)稱雙極性輸入電路結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)記錄儀器測(cè)量通道，直接輸入標(biāo)準(zhǔn)正弦交流信號(hào)進(jìn)行檢定：對(duì)于不能直接接入正弦交流信號(hào)的單極性輸入電路結(jié)構(gòu)、以及上下兩個(gè)量限不對(duì)稱的雙極性輸入電路結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)記錄儀器測(cè)量通道，可加載偏置正弦交流信號(hào)進(jìn)行a)按圖3連接儀器，必要時(shí)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(shí)時(shí)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(gè)數(shù)n(≥1000);+瞬態(tài)記錄儀器瞬態(tài)記錄儀器計(jì)算機(jī)或信號(hào)發(fā)生器輸出進(jìn)輸入元輸出進(jìn)c)按公式(10)設(shè)定信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率f:f=N·v?lnN——通道采集的n個(gè)數(shù)據(jù)中所含信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，N與n沒(méi)有公因子。d)按公式(11)設(shè)定信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)峰值E?:c)調(diào)節(jié)被檢瞬態(tài)記錄儀器，使輸入信號(hào)穩(wěn)定居中顯示，并覆蓋通道測(cè)量范圍，采集2個(gè)以上信號(hào)周期的數(shù)據(jù)x?(i=1,2,…,n),輸入計(jì)算機(jī)，按附錄C最小二乘法擬合算法找出最佳擬合信號(hào)：y(t)=Ecos(wr+0)+CJJG(軍工)189—20198C——擬合信號(hào)的直流分量值(直流偏置實(shí)測(cè)值),V;f)擬合獲得公式(20)中的E,o,0,C的估計(jì)值，按公式(21)計(jì)算等效噪聲的有效g)按公式(22)計(jì)算瞬態(tài)記錄儀器的動(dòng)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(shí)時(shí)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(hào)頻率的(10~10*)倍，設(shè)置通道采集數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)n(≥1000);b)執(zhí)行7.3.7節(jié)c)~c)步驟；c)按公式(23)計(jì)算瞬態(tài)記錄儀器被檢通道的交流增益：d)按公式(24)計(jì)算交流增益相對(duì)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(jì)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(jì)算采樣速率相對(duì)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(hào)頻率fn:7.3.10.2幅度衰減法JJG(軍工)189—2019c)設(shè)定信號(hào)發(fā)生器輸出50kHz正弦波信號(hào)，輸出信號(hào)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(shí)基，使信號(hào)穩(wěn)定顯示，讀取信號(hào)幅度Um:c)保持正弦波信號(hào)的幅度不變，僅增加信號(hào)頻率?,讀取信號(hào)幅度U;;f)直至信號(hào)頻率的步進(jìn)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(yàn)證法a)按圖3連接儀器，必要時(shí)增加阻抗匹配器；c)設(shè)定信號(hào)發(fā)生器輸出50kHz正弦波信號(hào)，輸出信號(hào)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(shí)基，使信號(hào)穩(wěn)定顯示，讀取信號(hào)幅度Um:c)保持正弦波信號(hào)的幅度不變，僅增加信號(hào)頻率至標(biāo)稱頻帶寬度的最高頻率f,讀取信號(hào)幅度Uix,按公式(30)計(jì)算；7.3.11上升時(shí)間a)按圖4連接儀器，必要時(shí)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(hào)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(hào)顯示幅度，使輸入階躍脈沖信號(hào)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(shí)基，直到能夠準(zhǔn)確讀取脈沖前沿上升時(shí)間，如圖5所示；f)直接讀取階躍脈沖信號(hào)從頂量值的10%過(guò)渡到90%所需要的時(shí)間t,即為瞬態(tài)記錄JJG(軍工)189—2019●●圖5上升時(shí)間測(cè)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(guò)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(jì)算機(jī)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(cè)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(jì)算輸入電阻的相對(duì)誤差：h)不同量程的輸入電阻，應(yīng)分別進(jìn)行檢定，其結(jié)果符合5.9的要求。7.3.12.2直接測(cè)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(cè)量?jī)x電阻刮量d)按公式(34)計(jì)算輸入電阻的相對(duì)誤差；a)按圖8連接儀器，必要時(shí)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(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)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(shí)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(diǎn)水屏幕水平正中位置的時(shí)間△T,左負(fù)右正，即為時(shí)基的誤差，按公式(35)計(jì)算時(shí)基的相8?時(shí)基的相對(duì)誤差，%;T——時(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)生器輸出時(shí)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(shí)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(cè)量通道，設(shè)置為默認(rèn)工作方式：c)設(shè)定合成信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率為10MHz,調(diào)節(jié)合成信號(hào)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(shí)基，使信號(hào)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(gè)周期的混疊正弦波形；e)打開(kāi)瞬態(tài)記錄儀器的自動(dòng)測(cè)量功能，選取頻率測(cè)量功能對(duì)屏幕顯示的輸入信號(hào)和取樣時(shí)鐘的差拍波形頻率進(jìn)行測(cè)量，讀取并記錄此時(shí)的頻率值A(chǔ)f,按公式(36)計(jì)算時(shí)基的相對(duì)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(shí)基時(shí)鐘頻率，Hz:7.3.13.3直接測(cè)量法本方法適用于檢定帶有時(shí)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(jì)頻串計(jì)軸入端輪出境軸入端圖10時(shí)基的直接測(cè)量法檢定的連接示意圖b)記錄頻率計(jì)的讀數(shù)值6,按公式(37)計(jì)算時(shí)基的相對(duì)誤差，其結(jié)果應(yīng)符合5.10a)按圖11連接儀器；頻率計(jì)所態(tài)記頻率計(jì)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(hào)連接至頻率計(jì)c)按公式(38)計(jì)算校準(zhǔn)信號(hào)頻率的相對(duì)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(hào)輸出直流電壓源鈴出端+Ob)將校準(zhǔn)信號(hào)連接至瞬態(tài)記錄儀器的某一測(cè)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(hào)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(hào)的頂值U:d)斷開(kāi)校準(zhǔn)信號(hào)，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(shí)直流電壓源的輸出值記為Ub:e)斷開(kāi)直流電壓源，重新連接校準(zhǔn)信號(hào)，調(diào)整瞬態(tài)記錄儀器的設(shè)置，使校準(zhǔn)信號(hào)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(hào)的底值Us:D斷開(kāi)校準(zhǔn)信號(hào)，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(shí)直流電壓源的輸出值記為Uas;g)則校準(zhǔn)信號(hào)的幅度U和相對(duì)誤差δ分別按公式(39)和(40)計(jì)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(xiàng)。7.5檢定周期瞬態(tài)記錄儀器檢定周期一般不超過(guò)12個(gè)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(hào)送檢儀器名稱型號(hào)/規(guī)格制造廠制造號(hào)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(hào)/規(guī)格編號(hào)測(cè)量范圍準(zhǔn)確度等級(jí)/不確定度/最大允許誤差證書號(hào)有效期檢定依據(jù)文件：檢定結(jié)論：檢定員：核驗(yàn)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(gè)數(shù)：:采集速率(Sa/s):通道又標(biāo)稱增益實(shí)測(cè)增益增益誤差線性度誤差限A3、動(dòng)態(tài)有效位數(shù)(采集速率(Sa/s):) JJG(軍工)189—2019通進(jìn)量程(V)信號(hào)輻度(V)信號(hào)頻車(Hz)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)動(dòng)態(tài)有效位數(shù)4、交流增益(采集速率(Sa/s):)適道量程信號(hào)幅度信號(hào)須率數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)標(biāo)稱增益實(shí)測(cè)增益誤差通道量程(V)信號(hào)幅度信號(hào)頻率采集速率速率測(cè)值遮卑誤差6、頻帶寬度(標(biāo)稱帶寬：)通道量程參考福度測(cè)量結(jié)果7、上升時(shí)間(標(biāo)稱帶寬：)通道實(shí)測(cè)值(ps)8、輸入電阻通逆量程標(biāo)稱值(Ω)實(shí)測(cè)值(Ω)誤差9、時(shí)基△T/△F/標(biāo)稱值T/f1實(shí)測(cè)值誤差JJG(軍工)189—201910、校準(zhǔn)信號(hào)參數(shù)標(biāo)稱值實(shí)測(cè)值誤差頻率(Hz)幅度(V)標(biāo)稱值頂值底值實(shí)測(cè)位誤莖JJG(軍工)1