低频信号源检定标准装置的性能研究

低频信号源检定标准装置的性能研究

摘要论述了低频信号源检定标准装置的检定原理，主要讨论检定过程的数学模型，不确定度分析、重复性与稳定性验证等过程。并通过实验数据分析了低频信号源计量标准装置的性能。

关键词低频信号源；不确定度；重复性；稳定性

中图分类号tn8 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）

93-0042-02

低频信号源是指频率为1hz～1mhz，一般由文氏振荡器、放大器、指示器、功率放大器、衰减器及电源等部分组成，广泛应用于电子设备、电子线路等的测试与维修。为满足科研生产和电子设备使用的需要，统一计量器具（无线电类）的量值，确保科研产品、电子设备等测试数据准确可靠以及使用安全，特制定此标准，以确保低频信号源量值的准确传递。

1 测量标准的组成与工作原理

根据jjg602-1996《低频信号发生器检定规程》的原则，此项标准主要由sc-7201型频率计、bsia失真度仪、jh811毫伏表组成，检定方法采用直接测量法进行各项指标的检定。

2 测量标准不确定度的评定

根据jjg602-1996《低频信号发生器检定规程》的技术指标可知：其主要检定项目为：频率准确度、频率稳定度、幅频特性、输出信号失真度、衰减器误差、电压指示表检定等，主要对sc-7201型频率计、bsia失真度仪、jh811毫伏表示值误差进行分析即可。

数学模型如下：

δ=yi-ys

式中：yi-被测信号源量值；ys-标准仪器显示值；δ-示值误差。标准不确定度uc的评定根据数学模型，被测仪器基本误差的不确定度将取决于输入量yi和ys的不确定度。

2.1 频率计

输入量yi的不确定度主要是来源于标准器的测量重复性，通过连续测量得到。

对信号源1khz频率点，连续测量6次，测量数据如下：1.0132、1.0112、1.0125、1.0116、1.0147、1.0122，。根据贝塞尔公式，计算实验标准偏差为：

输入量ys的不确定度，可根据技术说明书和检定证书，采用b

类方法进行评定。

根据技术说明书，sc-7201型频率计的准确度为：±1.0×10-8hz。在测量1khz时e=（±1.0×10-8×10-3×1）khz=1.0×10-11khz，半宽度a=1.0×10-11khz，在区间内可认为服从均匀分布，包含因子，则标准不确定度ug =a/k=1.0×10-11/khz=5.8×10-9hz。

合成标准不确定度：

uc==khz=0.51hz

扩展不确定度：k=2

频率计：u= kuc =2×5.1×10-4khz =1.0hz

相对1khz时扩展不确定度：1.0 hz/1khz×100%=0.1%

2.2失真度仪

输入量yi的不确定度主要是来源于标准器的测量重复性，可通过连续测量得到。

对同一台被测仪器以1%失真度进行测试，在相同的条件下，连续测量10次，测量数据如下：0.990、0.992、0.992、0.990、0.990、0.992、0.990、0.998、0.990、0.992.根据公式计算得出：

us=0.0008%

输入量ys的不确定度，可根据技术说明书和检定证书，采用b

类方法进行评定。

根据技术说明书，失真度仪的准确度为：±10%，在失真度仪输出1%时，e=10%×1%=0.1×1%=0.1%，半宽度a=0.1%，在区间内可认为服从均匀分布，包含因子k=，则标准不确定度

uz=a/k=0.1/%=0.06%。

合成标准不确定度：

uc=%=0.06%

扩展不确定度： k=2

失真度仪：u= kuc =2×0.06%=0.12%

相对1%扩展不确定度为：0.12%/1%×100%=12%

2.3 毫伏表

输入量yi的不确定度主要是来源于标准器的测量重复性，可通过连续测量得到。

对同一台被测仪器以1v点进行测试，在相同的条件下，连续测

量10次，测量数据如下：1.05、1.01、1.00、1.03、1.02、1.04、1.01、1.03、1.02、1.02.根据公式计算得出：

uh= 4.7×10-3v

其中还可以在用b类方法评定其不确定度，在评定过程中需要严格技术检定证书和技术说明书内容。

根据技术说明书，毫伏表的准确度为：±5%，在输出电压1v时，e =5%×1v=0.05v，半宽度a=0.05v，在区间内可认为服从均匀分布，包含因子k=，则标准不确定度uf=a/k=0.05/v=2.9×10-2v 。

合成标准不确定度：

uc=v=2.9×10-2v

扩展不确定度：k=2

毫伏表：u= kuc =2×2.9×10-2 v =5.8×10-2v

相对1v时扩展不确定度为：5.8×10-2v/1v×100%=5.8%

3 测量标准重复性和稳定性

测量标准的重复性应小于合成标准不确定度的三分之二。

3.1 频率计测量重复性

在装置正常工作条件下，用高稳频率标准对频率计10khz频率点连续测量10次，测量数据如下：10.0002、10.0002、10.0003、10.0004、10.0003、10.0003、10.0004、10.0003、10.0003、10.0003。根据s=0.07hz

s<2/3 uc标准装置重复性符合要求。

3.2 失真度仪测量重复性

在装置正常工作条件下，以1%挡对同一台示值稳定的信号源连续测量10次，测量数据如下：0.990、0.992、0.990、0.994、0.993、0.992、0.992、0.994、0.992、0.993.

根据s=0.001%

s<2/3 uc标准装置重复性符合要求。

3.3 毫伏表测量重复性

在装置正常工作条件下，以0.3v点对同一台示值稳定的信号源连续测量10次，测量数据如下：0.3010、0.3015、0.3015、0.3015、0.3020、0.3025、0.3020、0.3020、0.3025、0.3020.

根据s= =4.7×10-4v

s<2/3 uc标准装置重复性符合要求。

4 测量标准稳定性

4.1 频率计稳定性

在装置正常工作条件下，用同一台示值稳定的信号源对1khz频率点作稳定性实验，每隔一个月测量一次，测量数据如下：1.00126、1.00112、1.00138、1.00119.

根据sm=0.1hz

其中：一次观测时，n个测量值的算术平均值。

m次观测结果的算术平均值。

sm

4.2 失真度仪稳定性

在装置正常工作条件下，用同一台示值稳定的信号源在频率为