JJF 1686-2018脉冲计数器校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 8 62 0 1 8脉冲计数器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP u l s eC o u n t e r s 2 0 1 8-0 2-2 7发布2 0 1 8-0 5-2 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布脉冲计数器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP u l s eC o u n t e r sJ J F1 6 8 62 0 1 8 归 口 单 位:全国时间频率计量技术委员会 主要起草单位:江苏省计量科学研究院上海市计量测试技术研究院 参加起草单位:重庆市计量质量检测研究院 本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释J J F1 6 8 62 0 1 8本规范主要起草人:金 蓉(江苏省计量科学研究院)董 莲(上海市计量测试技术研究院)武 军(江苏省计量科学研究院)参加起草人:罗 浩(重庆市计量质量检测研究院)李 林(江苏省计量科学研究院)祝贵军(重庆市计量质量检测研究院)刘其华(上海市计量测试技术研究院)J J F1 6 8 62 0 1 8目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 脉冲计数(1)4 概述(1)5 计量特性(2)5.1 周期信号脉冲计数器(2)5.2 非周期单脉冲计数器(2)5.3 非周期开关量计数器(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(2)7.1 校准项目(2)7.2 校准方法(3)7.2.1 外观及工作正常性检查(3)7.2.2 周期信号脉冲计数器(3)7.2.3 非周期单脉冲计数误差(4)7.2.4 非周期开关量计数误差(4)8 校准结果(5)9 复校时间间隔(5)附录A 校准原始记录数据页格式(6)附录B 校准证书内页格式(8)附录C 测量不确定度评定示例(1 0)J J F1 6 8 62 0 1 8引 言J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示、J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则共同构成本校准规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F1 6 8 62 0 1 8脉冲计数器校准规范1 范围本规范适用于能够响应3 0mV1 0V输入的电信号或空接点信号并进行脉冲个数测量的脉冲计数器及脉冲计数模块的校准。2 引用文件J J G1 8 0 电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位3.1 脉冲计数 p u l s ec o u n t对输入的电信号或空接点信号的个数进行累加计数,脉冲计数的最小分辨力一般为1,无量纲。4 概述脉冲计数器是一种能够响应脉冲信号并进行计数测量的电子测量仪器,响应周期性电信号(正弦波、方波等)并进行脉冲计数测量的称周期信号脉冲计数器;响应非周期单脉冲信号并进行脉冲计数测量的称非周期单脉冲计数器;响应非周期开关量信号并进行脉冲计数测量的称非周期开关量计数器。脉冲计数器一般主要通过内部电平触发电路、抽样判决电路、计数电路和显示电路进行脉冲数值的测量,其工作原理如图1所示。脉冲计数模块根据测量信号的脉冲数直接或间接反映信号传输工作系统的相关参数,如根据信号脉冲数推导出转速系统的机械转速、流量计量系统的流体容量等。脉冲计数模块工作方式如图2所示。图1 脉冲计数器工作原理示意图图2 脉冲计数模块测量工作方式1J J F1 6 8 62 0 1 85 计量特性5.1 周期信号脉冲计数器5.1.1 内置时基最大允许频率偏差:(1 0-41 0-8)。5.1.2 脉冲计数最大允许误差:(时基最大允许偏差脉冲计数频率测量时间+1)。5.1.3 脉冲计数范围:110 0 00 0 0,或能够循环计数测量。5.2 非周期单脉冲计数器5.2.1 脉冲计数最大允许误差:1。5.3 非周期开关量计数器5.3.1 脉冲计数最大允许误差:1。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度:可在(1 53 0)范围内任选一点,校准过程中环境温度变化不超过2。6.1.2 相对湿度:8 0%。6.1.3 电源电压:(2 2 02 2)V;频率:(5 01)H z。6.1.4 实验室应无剧烈振动和影响测量结果的电磁场干扰。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 函数信号发生器(或脉冲信号发生器)a)内置时基:频率偏差应优于被校频率偏差一个数量级,或具有外频标输入功能;b)频率范围:满足被校频率测量范围要求;c)输出波形:正弦波、方波、脉冲;d)脉冲输出范围:满足被校脉冲测量范围要求;e)触发方式:手动或外触发。6.2.2 通用计数器(带脉冲计数功能)a)内置时基:频率偏差应优于被校频率偏差一个数量级,或具有外频标输入功能;b)频率测量范围:满足被校频率测量范围要求;c)脉冲测量范围:满足被校脉冲测量范围要求;d)触发方式:内触发或外触发。6.2.3 时间间隔发生器a)具有单脉冲输出和空点输出功能;b)脉冲输出宽度:满足被校响应信号脉宽要求;c)上升沿:1s。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目7.1.1 周期信号脉冲计数器2J J F1 6 8 62 0 1 8a)内置时基相对频率偏差;b)脉冲计数范围和计数误差。7.1.2 非周期单脉冲计数器脉冲计数误差。7.1.3 非周期开关量计数器脉冲计数误差。7.2 校准方法7.2.1 外观及工作正常性检查被校脉冲计数器应具备规格型号、制造厂名、设备编号及相应的警示标志;应带有必要的附件、说明书;各部件应安装牢固,能确保正常工作;通电后显示功能正常。7.2.2 周期信号脉冲计数器7.2.2.1 内置时基相对频率偏差被校脉冲计数器有晶振频率输出,晶振相对平均频率偏差测量和计算参见J J G1 8 0 电子测量仪器内石英晶体振荡器;被校脉冲计数器/脉冲计数模块无晶振频率输出的不需校准此项目。7.2.2.2 脉冲计数范围和计数误差7.2.2.2.1 直接测量法:校准脉冲计数器一般采用直接测量法,函数信号发生器(或脉冲信号发生器)直接输出脉冲信号至脉冲计数器,仪器连接如图3所示。图3 直接测量法校准仪器连接图连接函数信号发生器的信号输出端至被校脉冲计数器的输入端,根据被校脉冲计数器技术指标,设置函数信号发生器相应信号参数,包括信号频率、电平、脉宽(脉冲输出时)等,如函数信号发生器为S i n e(正弦波)和B u r s t(猝发方式)并行模式,在S i n e菜单中设置校准点的频率(F r e q)和幅度(Am p l),在B u r s t菜单中设置脉冲输出数(NC y c l e),触 发 模 式(T r i g g e rS e t u p)设 置 为 人 工 触 发(M a n u a l),确 认 设 置(D o n e)。被校脉冲计数器亦设置相应测量状态,如通用计数器为O t h e rM e a s菜单中的T OT A L I Z E模式,即脉冲计数模式,其他为自动。根据被校脉冲计数器的说明书或工作要求,适当选取1H z、1 0H z、1 0 0H z、1k H z、1 0k H z、1 0 0k H z、1MH z等频率点,输出覆盖测量范围的标准脉冲数,如1 0、1 0 0、10 0 0、1 00 0 0、1 0 00 0 0、10 0 00 0 0等对被校脉冲计数器脉冲计数误差进行校准。启动函数信号发生器信号输出开关,被校脉冲计数器对标准脉冲信号进行3次重复测量,取算术平均值作为被校脉冲计数器测量值,按照式(1)计算脉冲计数误差。N=Nx-N0(1)3J J F1 6 8 62 0 1 8式中:N 被校脉冲计数器计数误差;Nx 被校脉冲计数器测量值;N0 标准脉冲值。7.2.2.2.2 间接测量法脉冲计数模块一般采用通用计数器间接测量法测量脉冲计数误差,仪器连接如图4所示。图4 间接测量法校准仪器连接图将工作系统同步信号同时接入脉冲计数模块和通用计数器外触发端口,被校脉冲计数模块和通用计数器设置相应脉冲测量状态,通用计数器亦设置为外触发状态,根据被校脉冲计数模块的说明书或工作要求,设置函数信号发生器的输出信号的频率、电平等参数,设置工作系统输出同步信号的时间间隔,并触发,被校脉冲计数模块和通用计数器同时测量函数信号发生器输出频率信号的脉冲个数。选取不同的频率点和触发时间间隔,覆盖脉冲测量范围,重复测量3次,取算术平均值作为被校脉冲计数模块测量值,并按照式(2)进行脉冲计数误差的计算。N=Nx-N0(2)式中:N 被校脉冲计数模块计数误差;Nx 被校脉冲计数模块测量值;N0 通用计数器测量值。7.2.3 非周期单脉冲计数误差根据被校脉冲计数器的说明书或工作要求,时间间隔发生器间断输出单脉冲信号至脉冲计数器,单次或累加测量脉冲计数器的计数误差,重复测量3次,取算术平均值作为脉冲计数器测量值。仪器连接如图5所示,脉冲计数误差计算同式(1)。图5 非周期单脉冲计数误差校准仪器连接图7.2.4 非周期开关量计数误差根据被校脉冲计数器的说明书或工作要求,时间间隔发生器间断输出空点闭合或断开信号至脉冲计数器,单次或累加测量脉冲计数器的计数误差,重复测量3次,取算术4J J F1 6 8 62 0 1 8平均值作为脉冲计数器测量值。仪器连接如图5所示,脉冲计数误差计算同式(1)。8 校准结果校准后的脉冲计数器发给校准证书,校准证书应至少包含以下信息:(a)标题,如“校准证书”或“校准报告”;(b)实验室名称和地址;(c)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);(d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;(e)送校单位的名称和地址;(f)被校对象的描述和明确标识;(g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;(h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;(i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;(j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;(k)校准环境的描述;(l)校准结果及其测量不确定度的说明;(m)对校准规范的偏离的说明;(n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;(o)校准结果仅对被校对象有效的声明;(p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。9 复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议不超过1年。更换重要部件、维修或对仪器性能有怀疑时,应及时校准。5J J F1 6 8 62 0 1 8附录A校准原始记录数据页格式A.1 外观及工作正常性检查A.2 周期信号脉冲计数器A.2.1 内置时基相对频率偏差标称值实测频率平均值不确定度(k=2)相对频率偏差A=A.2.2 脉冲计数范围和计数误差测量频率标准脉冲数测量值平均测量值脉冲计数误差不确定度(k=2)6J J F1 6 8 62 0 1 8A.3 非周期单脉冲计数误差标准脉冲数测量值平均测量值脉冲计数误差A.4 非周期开关量计数误差标准脉冲数测量值平均测量值脉冲计数误差7J J F1 6 8 62 0 1 8附录B校准证书内页格式校 准 结 果B.1 外观及工作正常性检查B.2 周期信号脉冲计数器B.2.1 内置时基相对频率偏差标称值实测频率平均值不确定度(k=2)相对频率偏差A=B.2.2 脉冲计数范围和计数误差测量频率标准脉冲数平均测量值脉冲计数误差不确定度(k=2)8J J F1 6 8 62 0 1 8B.3 非周期单脉冲计数误差标准脉冲数平均测量值脉冲计数误差B.4 非周期开关量计数误差标准脉冲数平均测量值脉冲计数误差9J J F1 6 8 62 0 1 8附录C测量不确定度评定示例C.1 概述设置函数信号发生器的输出信号频率为1k H z,周期值1m s,输出标准脉冲数为6 00 0 0,被校脉冲计数器测量脉冲数1 0次,分别为6 00 0 1、6 00 0 0、6 00 0 2、6 00 0 0、5 99 9 8、6 00 0 0、5 99 9 9、6 00 0 1、6 00 0 2、6 00 0 0。C.2 测量模型N=Nx-N0灵敏系数:c1=1,c2=-1式中:N 脉冲计数误差;Nx 脉冲计数器脉冲测量值;N0 函数信号发生器标准脉冲输出值。C.3 不确定度分量评定C.3.1 脉冲计数器测量重复性引入的不确定度分量:次数测量值次数测量值16 00 0 166 00 0 026 00 0 075 99 9 936 00 0 286 00 0 146 00 0 096 00 0 255 99 9 81 06 00 0 0 则算术平均值:6 00 0 0.3实验标准偏差:s(Nx)=1 0k=1(Nxk-Nx)29=1.2 6平时测量3次,因此标准不确定度u(Nx)=s(Nx)3=0.7 3C.3.2 函数信号发生器时基最大允许频率偏差引入的不确定度分量:函数信号发生器的时基最大允许频率偏差为21 0-6,输出6 00 0 0个1k H z脉冲信号,误差为6 00 0 021 0-6=0.1 2,半宽区间为0.1 2,其概率分布为矩形分布,则u(N0)=0.1 23=0.0 6 9C.4 不确定度分量计算不确定度分量一览表:01J J F1 6 8 62 0 1 8标准不确定度分量u(xi)不确定度来源标准不确定度ci|ci|u(xi)u(Nx)重复性0.7 310.7 3u(N0)时基基准0.0 6 9-10.0 6 9C.5 合成标准不确定度uc(N)=u2(Nx)+u2(N0)=0.8C.6 扩展不确定度取k=2,则扩展不确定度U=2uc(N)=1.611J J F1 6 8 62 0 1 8