JJF 2196-2025 通用计数器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2196—2025代替JJG349—2014
通用计数器校准规范
CalibrationSpecificationforUniversalCounters
2025-02-08发布2025-08-08实施
国家市场监督管理总局 发布
归口单位:全国时间频率计量技术委员会
主要起草单位:上海市计量测试技术研究院
参加起草单位:浙江省计量科学研究院
贵州省计量测试院
石家庄数英仪器有限公司
航天科工集团二院二〇三所
本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
曾德灵(上海市计量测试技术研究院)
董 莲(上海市计量测试技术研究院)
参加起草人:
韩海林(浙江省计量科学研究院)
王菊凤(贵州省计量测试院)
龙 波(贵州省计量测试院)
冯 卫(石家庄数英仪器有限公司)
杨 军(航天科工集团二院二〇三所)

目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 概述…………………………………………………………………………………… (1)
4 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
4.1 内置时基振荡器…………………………………………………………………… (2)
4.2 频率测量…………………………………………………………………………… (2)
4.3 周期测量…………………………………………………………………………… (3)
4.4 时间间隔测量……………………………………………………………………… (3)
5 校准条件……………………………………………………………………………… (3)
5.1 环境条件…………………………………………………………………………… (3)
5.2 测量标准器及其他设备…………………………………………………………… (3)
6 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (4)
6.1 校准项目…………………………………………………………………………… (4)
6.2 校准方法…………………………………………………………………………… (4)
7 校准结果……………………………………………………………………………… (7)
8 复校时间间隔………………………………………………………………………… (8)
附录A 原始记录格式………………………………………………………………… (9)
附录B 校准证书(内页)格式……………………………………………………… (11)
附录C 主要校准项目不确定度评定示例…………………………………………… (13)
附录D 输入灵敏度测量方法………………………………………………………… (20)
Ⅰ
JJF2196—2025
引 言
JJF1001—2011 《通用计量术语及定义》、JJF1071-2010 《国家计量校准规范编写
规则》和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作
的基础性文件。
本规范是对JJG349—2014 《通用计数器》的修订,除编辑性修改外,主要技术变
化如下:
———明确了频率测量下限为0.1Hz;
———补充、完善了概述,增加了原理框图;
———删除了术语有效分辨力;
———输入灵敏度计量性能改为工作正常性检查内容;
———删除了日频率波动计量性能;
———根据JJG2007—2015 《时间频率计量器具》,频率准确度改为频率偏差;
———部分修改和完善了频率、周期、时间间隔的测量方法;
———增加了附录C主要校准项目不确定度评定示例;
———增加了附录D输入灵敏度测量方法,指导输入灵敏度检查工作。
本规范历次版本发布情况为:
———JJG349—2014;
———JJG349—2001。
Ⅱ
JJF2196—2025
通用计数器校准规范
1 范围
本规范适用于频率测量范围为0.1Hz~18GHz的通用计数器的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJG2007 时间频率计量器具检定规程
JJF1957 铷原子频率标准校准规范
JJF1984 电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范
JJF2090 石英晶体频率标准校准规范
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;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 概述
通用计数器基本工作原理是以适当的逻辑电路,在预定的标准时间(闸门时间)内
累计待测输入信号的振荡次数,或在待测时间间隔内累计标准时间(时基)信号的个
数,进行频率、周期、时间间隔等的测量。
通用计数器一般由内部时基振荡器、分频/倍频、信号调整、电压比较器、数模转
换电路(DAC)、同步控制(ARM)/闸门时间形成、计数、分辨力增强、数据处理和显
示等单元组成,见图1。信号1和信号2经信号调整电路耦合、放大、滤波等整形后送
入电压比较器,由DAC按照触发电平的设置使输入信号形成脉冲波,ARM/闸门时间
形成单元产生需要的采样脉冲;内部时基振荡器或外部时基信号经分频/倍频单元处理
后形成时基脉冲,时基脉冲与ARM/闸门时间形成单元生成测量采样间隔,计数单元
在采样间隔内填充时基脉冲,分辨力增强单元对计数单元的±1个字误差进行进一步处
理,由数据处理单元形成最终测量结果,送入显示单元进行显示。
通用计数器的多种测量功能,主要通过闸门时间的形成和数据处理的不同而实现。
计数单元和分辨力增强单元主要完成采样脉冲内的时间间隔测量,并采用多周期同步
法、模拟内插法、数字游标法、量化延迟法、模拟内插数字化的时间/电压(T/V)转
化法以及连续时间戳等技术实现高分辨力测量结果显示。
通用计数器广泛应用于计量、科研、生产等部门。
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图1 通用计数器原理框图
4 计量特性
4.1 内置时基振荡器
内置时基振荡器计量特性见表1。
表1 内置时基振荡器计量特性
计量特性
内置振荡器类型
石英晶体振荡器石英晶体频率标准铷原子频率标准
频率偏差±(1×10-10~
1×10-5)
±(1×10-10~
1×10-8)
±(1×10-13~1×10-10)
(GNSS驯服石英频标,
τ=1d)
±(2×10-11~2×10-10)
±(5×10-13~1×10-11)
(GNSS驯服铷频标,
τ=1d)
开机特性±(1×10-11~
1×10-6) ——— ±(1×10-11~
5×10-10)
日老化率/
日频率漂移率
±(1×10-12~
1×10-6)
±(1×10-12~
1×10-9)
±(1×10-13~
1×10-11)
1s频率稳定度1×10-12~
1×10-8
5×10-14~
1×10-10
2×10-12~
5×10-11
频率复现性1×10-11~
1×10-6
1×10-12~
1×10-9
2×10-12~
5×10-11
4.2 频率测量
测量范围:0.1Hz~18GHz;
最大允许误差:±[y(τ)×f +δf]
式中:
y(τ)———内置时基振荡器频率偏差;
f ———被测频率,Hz;
δf ———频率分辨力。
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4.3 周期测量
测量范围:1ns~10s;
最大允许误差:±[y(τ)×T +δT ]
式中:
T ———被测周期,s;
δT ———周期分辨力。
4.4 时间间隔测量
测量范围:2ns~105s;
最大允许误差:±[y(τ)×t +δt]
式中:
t ———被测时间间隔,s;
δt ———时间分辨力。
注:以上技术指标不用于合格评定,仅供参考。
5 校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度
在15℃~30℃范围内任选一值,温度最大允许变化±2 ℃ (当内置振荡器为铷
时,温度最大允许变化为±1℃),且不应有温度突变。
5.1.2 环境湿度
相对湿度:≤80%。
5.1.3 供电电源
电压:220V±22V;
频率:50Hz±1Hz。
5.1.4 其他
周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。
5.2 测量标准器及其他设备
5.2.1 参考频标
输出信号频率包含5MHz、10MHz等。频率稳定度小于被校相同取样时间频率稳
定度的1/3,其他技术指标如日老化率/日频率漂移率、频率偏差等应优于被校相应技
术指标一个数量级。
5.2.2 频标比对系统
输入信号频率包含5MHz、10MHz等。取样时间包含1s、10s、100s等,测量
带宽应大于相应取样时间倒数的5倍,比对不确定度小于被校相同取样时间频率稳定度
的1/3。
5.2.3 函数发生器
频率范围:0.1Hz~50MHz,分辨力小于或等于1μHz;
3
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频率偏差:优于被校频率偏差一个数量级或可外接参考频标;
输出电压范围:满足被校输入电压范围要求;
电压:幅度最大允许误差±0.1%~±10%,分辨力小于或等于10mV。
5.2.4 信号发生器
频率范围:5kHz~18GHz;
频率偏差:优于被校频率偏差一个数量级或可外接参考频标;
输出电平范围:满足被校输入电平范围要求;
电平最大允许误差:±(0.5dB~2dB),分辨力小于或等于0.1dB。
5.2.5 时间间隔发生器
时间间隔范围:满足被校时间间隔测量范围要求;
频率偏差:优于被校频率偏差一个数量级或可外接参考频标;
信号形式:单路输出单个脉冲或脉冲列,两路输出单个脉冲或脉冲列;
信号电平:-5V~+5V范围内连续可调,分辨力小于或等于10mV。
6 校准项目和校准方法
6.1 校准项目
校准项目见表2。
表2 校准项目表
序号校准项目
1 外观及工作正常性检查
2 内置时基振荡器
频率偏差
开机特性
日老化率/日频率漂移率
1s频率稳定度
频率复现性
3 频率测量
4 周期测量
5 时间间隔测量
6.2 校准方法
6.2.1 外观及工作正常性检查
6.2.1.1 外观检查
目测被校通用计数器(以下简称被校)外观,前面板或后面板上应标有仪器名称、
型号、制造厂、出厂编号及电源要求。电源开关、输入/输出端口、功能设置开关等应
有识别标志,接口应牢固可靠,功能旋钮、按键、触摸等应灵活可用。无影响正常工作
的机械损伤。
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6.2.1.2 工作正常性检查
正确通电并按说明书操作输入频率信号,被校各功能指示应清晰可见并能正常工作
及测量显示。
按照附录D输入灵敏度测量方法,对被校测量范围内的输入灵敏度进行检查。
6.2.2 内置时基振荡器
被校内置时基振荡器的校准,根据振荡器类型分别按JJF2090、JJF1957或JJF
1984中相应条款进行校准。
6.2.3 频率测量
按图2连接。应注意函数发生器/信号发生器输出阻抗与被校输入阻抗相匹配;若
被校输入端带有衰减器,则将衰减量调到最小位置。若有必要,函数发生器/信号发生
器外接参考频标。
图2 频率测量校准框图
被校选择频率测量功能。对被校的每个通道,分别从表3中选取1~2个校准点,
也可根据实际情况或送校单位的要求,选取通道及其校准点。
表3 频率测量校准点
频率范围校准频率点
0.1Hz~350MHz 0.1Hz、1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz、100kHz、1MHz、
10MHz、50MHz、100MHz、225MHz、350MHz
100MHz~6GHz 100MHz、300MHz、500MHz、800MHz、1GHz、3GHz、6GHz
300MHz~18GHz 300MHz、500MHz、800MHz、1GHz、3GHz、6GHz、10GHz、
15GHz、18GHz
注:可根据产品说明书合理选取校准点。
在选定的校准点,将函数发生器/信号发生器的输出信号幅度从10mV 逐渐增加,
直到被校工作正常且读数稳定、准确为止,此时函数发生器/信号发生器的输出信号幅
度记为被校该校准点的最小输入电平。将函数发生器/信号发生器的输出信号幅度调至
略高于该校准点最小输入电平,被校闸门时间选1s或10s,记录该闸门时间下的被校
输入电平和频率显示值,按公式(1)计算频率测量误差。
Δf=f'-f (1)
式中:
Δf ———频率测量误差,Hz;
f' ———被校显示频率,Hz;
f ———被测频率,Hz。
也可以用相对误差Δf/f 表示频率测量误差。
6.2.4 周期测量
按图2连接。应注意函数发生器/信号发生器输出阻抗与被校输入阻抗相匹配;若
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被校输入端带有衰减器,则将衰减量调到最小位置。若有必要,函数发生器/信号发生
器外接参考频标。
被校选择周期测量功能。从表4中选取1~2个校准点,也可根据实际情况或送校
单位的要求选取校准点。
表4 周期测量校准点
周期范围校准周期点
1ns~10ns 1ns、5ns、10ns
10ns~100s 10ns、100ns、1μs、10μs、100μs、1ms、10ms、100ms、1s、10s
注:可根据产品说明书合理选取校准点。
在选定的校准点,调节函数发生器/信号发生器,使输出信号幅度高于该校准点最
小输入电平,被校闸门时间选取1s或10s,记录该闸门时间下的被校输入电平和周期
显示值,按公式(2)计算周期测量误差:
ΔT =T'-T (2)
式中:
ΔT ———周期测量误差,s;
T' ———被校显示周期,s;
T ———被测周期,s。
也可以用相对误差ΔT/T 表示测量误差。
6.2.5 时间间隔测量
按照时间间隔发生器单路和双路输出信号,分为6.2.5.1脉冲宽度测量和6.2.5.2
两路脉冲时间间隔测量。被校选择时间间隔测量功能。从表5中选取1~2个校准点,
也可根据实际情况或送校单位的要求选取校准点。
表5 时间间隔测量校准点
时间间隔范围校准时间间隔点
2ns~105s 2ns、10ns、100ns、1μs、10μs、100μs、1ms、10ms、100ms、
1s、10s、100s、1000s、10000s、100000s
注:可根据产品说明书合理选取校准点。
6.2.5.1 脉冲宽度测量
按图3 (a)连接。通常被校触发电平设置在时间间隔发生器输出信号幅度的
1/2处。
时间间隔发生器输出单个或连续脉冲信号,同时加到被校具有时间间隔测量功能的
两个输入端,一个输入端(启动通道)触发斜率置为正或负,另一个输入端(停止通
道)触发斜率置为负或正。
对于有单通道脉冲宽度测量功能的计数器,则按图3 (b)连接且被校选择相应正
或负脉宽测量功能。
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(a)双通道脉冲宽度测量校准框图
(b)单通道脉冲宽度测量校准框图
图3 脉冲宽度测量校准框图
6.2.5.2 两路脉冲时间间隔测量
按图4连接。通常被校触发电平设置在时间间隔发生器输出信号幅度的1/2处。
图4 两路脉冲时间间隔测量校准框图
时间间隔发生器分两路输出单个或连续脉冲信号,分别加到被校具有时间间隔测量
功能的两个输入端,两输入端的触发斜率均置为正或负。
记录各校准点的时间间隔显示值,按式(3)计算时间间隔测量误差:
Δt=t'-t (3)
式中:
Δt ———时间间隔测量误差,s;
t' ———被校显示时间间隔值,s;
t ———被测时间间隔,s。
也可以用相对误差Δt/t 表示测量误差。
7 校准结果
通用计数器校准后,出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息:
a)标题:“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
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或应用有关时,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;
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m)对校准规范的偏离的说明;
n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;
o)校准结果仅对被校对象有效的说明;
p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。
8 复校时间间隔
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12个月。
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附录A
原始记录格式
A.1 外观及工作正常性检查
检查项目结果
外观
工作正常性输入频率/Hz 输入灵敏度
A.2 内置时基振荡器测量
类型: □石英晶体振荡器 □石英晶体频率标准 □铷原子频率标准
计量特性测量结果不确定度U (k=2)
频率偏差(取样时间τ= s)
开机特性
日老化率/日频率漂移率(预热时间及相关系数: )
1s频率稳定度
频率复现性
A.3 频率测量
测量通道闸门时间
输入信
号幅度
被测频率被校显示频率测量误差
不确定度
U (k=2)
A.4 周期测量
测量通道闸门时间
输入信号
幅度
被测周期被校显示周期测量误差
不确定度
U (k=2)
A.5 时间间隔测量
A.5.1 脉宽测量
测量通道触发电平被测脉宽被校显示脉宽测量误差
不确定度
U (k=2)
□正
□负
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A.5.2 两路脉冲时间间隔测量
测量通道触发电平被测时间间隔
被校显示
时间间隔值
测量
误差
不确定度
U (k=2)
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附录B
校准证书(内页)格式
B.1 外观及工作正常性检查:
检查项目结果
外观
工作正常性输入频率/Hz 输入灵敏度
B.2 内置时基振荡器测量
类型: □石英晶体振荡器 □石英晶体频率标准 □铷原子频率标准
计量特性测量结果不确定度U (k=2)
频率偏差(取样时间τ= s)
开机特性
日老化率/日频率漂移率(预热时间及相关系数: )
1s频率稳定度
频率复现性
B.3 频率测量
测量通道闸门时间输入信号幅度被测频率被校显示频率测量误差
不确定度
U (k=2)
B.4 周期测量
测量通道闸门时间输入信号幅度被测周期被校显示周期测量误差
不确定度
U (k=2)
B.5 时间间隔测量
B.5.1 脉宽测量
测量通道被测脉宽被校显示脉宽值测量误差
不确定度
U (k=2)
□正
□负
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B.5.2 两路脉冲时间间隔测量
测量通道被测时间间隔被校显示时间间隔值测量误差
不确定度
U (k=2)
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附录C
主要校准项目不确定度评定示例
C.1 频率测量误差不确定度评定
测量方法见6.2.3,以测量10MHz频率点为例,其中参考频标为铯原子频率标准
(5071A),函数发生器为33250A,频率信号为正弦信号,被校通用计数器闸门时间
设置为10s,记录其显示频率值,计算绝对误差,作为频率测量误差。
C.1.1 不确定度来源
测量不确定度来源主要包括:
1)参考频标频率输出最大允许误差引入的不确定度;
2)参考频标输出频率不稳引入的不确定度;
3)测量重复性引入的不确定度;
4)被校通用计数器的分辨力引入的不确定度。
C.1.2 标准不确定度评定
1)参考频标频率输出最大允许误差引入的标准不确定度分量u1
依据铯原子频率标准技术说明书,其频率输出最大允许误差为±5.0×10-13,按
B类方法评定,视其为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u1=5×10-6 Hz
3 ≈2.9×10-6 Hz
2)参考频标输出频率不稳引入的标准不确定度分量u2
依据铯原子频率标准技术说明书,其10s频率稳定度为3.5×10-12,按B类方法
评定,视其为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u2=3.5×10-5 Hz
3 ≈2.0×12-5 Hz
3)测量重复性引入的标准不确定度分量u3
采用A类方法进行评定,对被校通用计数器的测量误差连续独立测量10次,用贝
塞尔法计算实验标准差。重复性测量数据见表C.1。
表C.1 重复性测量数据
测量序号i 测量误差Δfi/Hz
1 -0.10783
2 -0.10791
3 -0.10787
4 -0.10782
5 -0.10770
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表C.1 重复性测量数据(续)
测量序号i 测量误差Δfi/Hz
6 -0.10768
7 -0.10764
8 -0.10766
9 -0.10777
10 -0.10786
平均值Δf -0.10777
实验标准偏差sn(Δf) 9.7×10-5
不确定度分量:
u3 =sn(Δf)= 1 n -1Σn
i=1 (Δfi -Δf)2 =9.7×10-5 Hz
4)被校通用计数器的分辨力引入的标准不确定度分量u4
被校通用计数器在频率10MHz时的分辨力为10μHz,按B类方法评定,视其为
均匀分布,包含因子k= 3,则:
u4=1.0×10-5 Hz
2 3 ≈2.9×10-6 Hz
C.1.3 标准不确定度分量表
各标准不确定度分量表见表C.2。
表C.2 标准不确定度分量一览表
不确定度来源不确定度分量评定方法分布k 值标准不确定度
参考频标频率偏差u1 B类均匀3 2.9×10-6 Hz
参考频标输出频率不稳u2 B类均匀3 2.0×10-5 Hz
测量重复性u3 A 类正态——— 9.7×10-5 Hz
被校分辨力u4 B类均匀3 2.9×10-6 Hz
C.1.4 合成标准不确定度
考虑到被测通用计数器读数的重复性和分辨力存在重复,在计算合成标准不确定度
时将二者中较小值舍去,其他各不确定度分量互不相关,则:
uc= u21+u22+u23 =9.9×10-5 Hz
C.1.5 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
U =k·uc≈2.0×10-4 Hz
或
Urel=2.0×10-11
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C.2 周期测量误差不确定度评定
测量方法见6.2.4,以测量10μs周期点为例,其中参考频标为铯原子频率标准
(5071A),函数发生器为33250A,周期信号为正弦信号,被校通用计数器闸门时间
设置为10s,记录其显示周期值,计算绝对误差,作为周期测量误差。
C.2.1 不确定度来源
测量不确定度来源主要包括:
1)参考频标频率输出最大允许误差引入的不确定度;
2)参考频标输出频率不稳引入的不确定度;
3)测量重复性引入的不确定度;
4)被校通用计数器的分辨力引入的不确定度。
C.2.2 标准不确定度评定
1)参考频标频率输出最大允许误差引入的标准不确定度分量u1
依据铯原子频率标准技术说明书,其频率输出最大允许误差为±5×10-13,按B类
方法评定,测量10μs,区间半宽度a=5×10-18s,视其为均匀分布,包含因子k=
3,则:
u1=5×10-18s
3 ≈2.9×10-18s
2)参考频标输出频率不稳引入的标准不确定度分量u2
依据铯原子频率标准技术说明书,其10s频率稳定度为3.5×10-12,按B类方法
评定,测量10μs,区间半宽度a =3.5×10-17s,视其为均匀分布,包含因子k =
3,则:
u2=3.5×10-17s
3 ≈2.0×10-17s
3)测量重复性引入的标准不确定度分量u3
采用A类方法进行评定,对被校通用计数器的周期测量误差连续独立测量10次,
用贝塞尔法计算实验标准差。重复性测量数据见表C.3。
表C.3 重复性测量数据
测量序号i 测量误差ΔTi/s
1 1.079×10-13
2 1.078×10-13
3 1.078×10-13
4 1.079×10-13
5 1.079×10-13
6 1.078×10-13
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表C.3 重复性测量数据(续)
测量序号i 测量误差ΔTi/s
7 1.079×10-13
8 1.080×10-13
9 1.079×10-13
10 1.079×10-13
平均值ΔT 1.079×10-13
实验标准偏差sn(ΔT) 6.3×10-17
不确定度分量:
u3 =sn(ΔT)= 1 n -1Σn
i=1 (ΔTi -ΔT)2 =6.3×10-17s
4)被校通用计数器的分辨力引入的标准不确定度分量u4
被校通用计数器在周期10μs时的分辨力为1×10-10μs,按B类方法评定,视其为
均匀分布,包含因子k= 3,则:
u4=1×10-10μs
2 3 ≈2.9×10-17s
C.2.3 标准不确定度分量表
各标准不确定度分量表见表C.4。
表C.4 标准不确定度分量一览表
不确定度来源不确定度分量评定方法分布k 值标准不确定度
参考频标频率偏差u1 B类均匀3 2.9×10-18s
参考频标输出频率不稳u2 B类均匀3 2.0×10-17s
测量重复性u3 A 类正态——— 6.3×10-17s
被校分辨力u4 B类均匀3 2.9×10-17s
C.2.4 合成标准不确定度
考虑到被测通用计数器读数的重复性和分辨力存在重复,在计算合成标准不确定度
时将二者中较小值舍去,其他各不确定度分量互不相关,则:
uc= u21+u22+u23 ≈6.6×10-17s
C.2.5 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
U =k·uc≈2×10-16s
或
Urel=2×10-11
C.3 时间间隔测量误差不确定度评定
测量方法见6.2.5,以两路脉冲时间间隔测量为例,时间间隔为100μs,其中参考
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频标为铯原子频率标准(5071A),时间间隔发生器为TFG5010T,时间间隔信号为脉
冲信号。
C.3.1 不确定度来源
测量不确定度来源主要包括:
1)参考频标频率输出最大允许误差引入的不确定度;
2)参考频标输出频率不稳引入的不确定度;
3)时间间隔发生器引入的不确定度;
4)测量重复性引入的不确定度;
5)被校通用计数器的分辨力引入的不确定度。
C.3.2 标准不确定度评定
1)参考频标频率输出最大允许误差引入的标准不确定度分量u1
依据铯原子频率标准技术说明书,其频率输出最大允许误差为±5×10-13,按B类
方法评定,测量100μs,区间半宽度a=5×10-17s,视其为均匀分布,包含因子k=
3,则:
u1=5×10-17s
3 ≈2.9×10-17s
2)参考频标输出频率不稳引入的标准不确定度分量u2
依据铯原子频率标准技术说明书,其10s频率稳定度为3.5×10-12,按B类方法
评定,测量100μs,区间半宽度a=3.5×10-16s,视其为均匀分布,包含因子k=
3,则:
u2=3.5×10-16s
3 ≈2.0×10-16s
3)时间间隔发生器引入的标准不确定度分量u3
依据时间间隔发生器TFG5010T 技术说明书,其时间间隔误差为±5ns,按B类
方法评定,区间半宽度a=5ns,视其为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u3=5ns
3 ≈2.9×10-9s
4)测量重复性引入的标准不确定度分量u4
采用A类方法进行评定,对被校通用计数器的时间间隔测量误差连续独立测量
10次,用贝塞尔法计算实验标准差。重复性测量数据见表C.5。
表C.5 重复性测量数据
测量序号i 测量误差Δti/ns
1 -0.8
2 -1.5
3 -0.7
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表C.5 重复性测量数据(续)
测量序号i 测量误差Δti/ns
4 -1.5
5 -1.2
6 -1.6
7 -0.9
8 -0.6
9 -1.2
10 -1.1
平均值Δt -1.1
实验标准偏差sn(Δt) 0.34
不确定度分量:
u4 =sn(Δt)= 1 n -1Σn
i=1 (xi -x)2 ≈3.4×10-10s
5)由被校通用计数器的分辨力引入的标准不确定度分量u5
根据被校通用计数器技术说明书,其时间间隔测量的系统误差为150ps,按B类方
法评定,视其为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u5=150ps
2 3 ≈4.3×10-11s
C.3.3 标准不确定度分量表
各标准不确定度分量表见表C.6。
表C.6 标准不确定度分量一览表
不确定度来源不确定度分量评定方法分布k 值标准不确定度
参考频标频率偏差u1 B类均匀3 2.9×10-17s
参考频标输出频率不稳u2 B类均匀3 2.0×10-16s
时间间隔发生器
输出时间间隔误差
u3 B类均匀3 2.9×10-9s
测量重复性u4 A 类正态——— 3.4×10-10s
被校分辨力u5 B类均匀3 4.3×10-11s
C.3.4 合成标准不确定度
考虑到被测通用计数器读数的重复性和分辨力存在重复,在计算合成标准不确定度
时将二者中较小值舍去,其他各不确定度分量互不相关,则:
uc= u21+u22+u23+u24 ≈2.9×10-9s
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C.3.5 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
U =k·uc=5.8ns
或
Urel=5.8×10-5
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附录D
输入灵敏度测量方法
1)测量仪器按图D.1连接。被校和函数发生器/信号发生器按说明书规定时间预
热,被校输入阻抗和函数发生器/信号发生器的输出阻抗应相匹配。若输入端带有衰减
器,则将衰减量调到最小位置。若有必要,函数发生器/信号发生器外接参考频标,并
用功率计测量其输出电平。
图D.1 输入灵敏度测量连接图
2)被校选择频率/周期测量功能,闸门时间设为1s或10s,耦合方式、触发参数
等按被校说明书进行合理设置,如触发电平通常设置为0V。
3)函数发生器/信号发生器输出正弦波或方波,将函数发生器/信号发生器的输出
信号频率/周期调至表3/表4所列各校准点或客户要求的校准点,起始输出电平从低于
说明书规定的输入灵敏度或10mV (微波频段以功率电平dBm 表示)逐步增大,直到
被校正常工作且读数稳定、准确为止,此时函数发生器/信号发生器输出电平即为该校
准点的输入灵敏度;当采用功率计测量输出电平时,则以其显示值为该校准点的输入灵
敏度。
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