JJF 2090-2023 石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范2023-10-12發(fā)布2024-04-12實施JJF2090—2023石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforQuartzCrystalFrequencyStandardsJJF2090—2023代替JJG181—2005歸口單位:全國時間頻率計量技術(shù)委員會主要起草單位:中國計量科學(xué)研究院參加起草單位:北京無線電計量測試研究所本規(guī)范委托全國時間頻率計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋JJF2090—2023本規(guī)范主要起草人:劉年豐(中國計量科學(xué)研究院)王玉琢(中國計量科學(xué)研究院)張愛敏(中國計量科學(xué)研究院)參加起草人:韓紅(北京無線電計量測試研究所)JJF2090—2023Ⅰ引言 (Ⅱ)1范圍 (1)2引用文件 (1)3術(shù)語 (1)4概述 (1)5計量特性 (2)5.1頻率信號輸出 (2)5.2秒脈沖(1PPS)輸出 (2)5.3諧波與非諧波失真 (2)5.4頻率穩(wěn)定度 (2)5.5相位噪聲 (2)5.6相對頻率偏差 (3)5.7日老化率 (3)5.8頻率復(fù)現(xiàn)性 (3)5.9GNSS馴服石英頻標(biāo)相對頻率偏差 (3)5.10GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差 (3)5.11GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時穩(wěn)定度 (3)6校準(zhǔn)條件 (3)6.1環(huán)境條件 (3)6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 (3)7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 (4)7.1校準(zhǔn)項目 (4)7.2校準(zhǔn)方法 (5)8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) (10)9復(fù)校時間間隔 (10)附錄A原始記錄格式 (11)附錄B校準(zhǔn)證書(內(nèi)頁)格式 (14)附錄CGNSS馴服石英頻標(biāo)校準(zhǔn)證書(內(nèi)頁)格式 (16)附錄D主要校準(zhǔn)項目不確定度評定示例 (18)JJF2090—2023ⅡJJF1001—2011《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1071—2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成制定本校準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范是對JJG181—2005《石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)》的修訂,主要修訂內(nèi)容如下:—原規(guī)程名稱為《石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)》,現(xiàn)修改為《石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范》;率偏差”;—增加諧波與非諧波失真、日老化率、復(fù)現(xiàn)性、秒脈沖幅度、秒脈沖寬度、秒脈沖抖動、秒脈沖定時偏差、秒脈沖定時穩(wěn)定度的校準(zhǔn)內(nèi)容;—刪除原規(guī)程中附錄A(相對平均頻率偏差測量方法);—刪除原規(guī)程中附錄B(相位噪聲測量方法);本規(guī)范歷次版本發(fā)布情況為:—JJG181—2005;—JJG181—1989。1石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)，包括GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))馴服的石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)。本規(guī)范引用了下列文件：JJF1403全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)(時間測量型)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)范；凡是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)范。3.1定時偏差timingoffset石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出1PPS信號與標(biāo)準(zhǔn)1PPS信號的偏差。石英晶體頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出1PPS信號自身的一致程度。主要由石英諧振器、振蕩電路、隔離放大器、自動增益控制電路和直流穩(wěn)壓電源等部分組成，工作原理如圖1所示。圖1石英晶體頻標(biāo)工作原理GNSS馴服的石英頻標(biāo)輸出頻率受GNSS信號不斷調(diào)節(jié)，具有更小達(dá)到原子頻標(biāo)的水平。石英頻標(biāo)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、國防、科研和計量等部門。JJF2090—202325計量特性5.1頻率信號輸出頻率:5MHz、10MHz、100MHz;幅度:≥0.5V(50Ω負(fù)載)。5.2秒脈沖(1PPS)輸出脈沖幅度:≥2.4V(50Ω負(fù)載);脈沖寬度:20μs~100ms;上升時間:≥5ns;抖動:≤1ns。5.3諧波與非諧波失真諧波:≤-40dBc;非諧波:≤-80dBc。5.4頻率穩(wěn)定度見表1。表1頻率穩(wěn)定度τσy(τ)1ms1×10-8~1×10-1110ms1×10-9~1×10-12100ms1×10-10~1×10-131s1×10-10~5×10-1410s1×10-10~5×10-14100s1×10-10~5×10-14注:τ表示取樣時間,σy(τ)(阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差)表示頻率穩(wěn)定度。5.5相位噪聲見表2。表2相位噪聲f￡(f)/(dBc/Hz)1Hz-80~-13010Hz-90~-150100Hz-100~-1501kHz-140~-17810kHz-140~-178100kHz-140~-178注:f表示傅里葉分析頻率,￡(f)表示相位噪聲。JJF2090—202335.6相對頻率偏差±(1×10-8~1×10-10)。5.7日老化率±(1×10-9~1×10-12)。5.8頻率復(fù)現(xiàn)性1×10-9~1×10-12。5.9GNSS馴服石英頻標(biāo)相對頻率偏差5.10GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差±(1×10-10~1×10-13)(τ=5.10GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差5.11)。(1~200)ns。注:以上指標(biāo)僅供參考,不作為合格性判定的說明。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度在18℃~28℃范圍內(nèi)任選一點(diǎn),溫度最大允許變化±2℃。6.1.2環(huán)境濕度相對濕度≤80%。6.1.3供電電源電壓:220(1±10%)V;頻率:50(1±2%)Hz。6.1.4其他周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1參考頻標(biāo)輸出頻率:5MHz、10MHz、100MHz;頻率穩(wěn)定度:優(yōu)于被校石英頻標(biāo)相同取樣時間頻率穩(wěn)定度的1/3;相對頻率偏差及日老化率:優(yōu)于被校石英頻標(biāo)1個量級;相位噪聲:比被校石英頻標(biāo)相同傅里葉分析頻率的相位噪聲至少小10dB。注:參考頻標(biāo)可以選用一個或多個,分別滿足上述要求。6.2.2參考時間源輸出:1PPS;定時偏差:優(yōu)于被校石英頻標(biāo)定時偏差一個量級;定時穩(wěn)定度:優(yōu)于被校石英頻標(biāo)定時穩(wěn)定度的1/3。6.2.3頻標(biāo)比對器輸入頻率:5MHz、10MHz、100MHz;JJF2090—20234測量帶寬:應(yīng)大于相應(yīng)取樣時間倒數(shù)的5倍;能夠測量和計算頻率穩(wěn)定度,比對不確定度(用阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差表示)優(yōu)于被校石英頻標(biāo)相同取樣時間的頻率穩(wěn)定度的1/3。6.2.4相位噪聲測量裝置輸入頻率:5MHz、10MHz、100MHz;傅里葉分析頻率:1Hz~100kHz;相位噪聲本底:比被校石英頻標(biāo)相同傅里葉分析頻率的相位噪聲至少小10dB。6.2.5頻譜分析儀頻率范圍:1MHz~100MHz;電平測量最大允許誤差:±1dB;動態(tài)范圍:≥100dB。6.2.6時間間隔計數(shù)器測量范圍:1ns~1s,應(yīng)有外接頻標(biāo)功能;最大允許誤差:±(|參考頻標(biāo)相對頻率偏差|×被測時間間隔+1ns);觸發(fā)電平:在(0~5)V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),并能指示電平值。6.2.7示波器示波器帶寬:≥500MHz;幅度測量最大允許誤差:±5%。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)項目見表3。表3校準(zhǔn)項目序號項目名稱1外觀及工作正常性檢查2頻率信號輸出幅度3秒脈沖(1PPS)輸出4諧波與非諧波失真5頻率穩(wěn)定度6相位噪聲7相對頻率偏差8日老化率9頻率復(fù)現(xiàn)性10GNSS馴服石英頻標(biāo)相對頻率偏差11GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差12GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時穩(wěn)定度51)外觀檢查電源開關(guān)、輸入輸出端口、功能設(shè)置開關(guān)等均應(yīng)有識別標(biāo)志，顯2)工作正常性檢查儀器連接如圖2所示。圖2頻率信號輸出幅度校準(zhǔn)被校石英頻標(biāo)的5MHz、10MHz及100MHz頻率信號分別接入示波器，示波器7.2.3秒脈沖(1PPS)輸出1)秒脈沖(1PPS)幅度及寬度圖3秒脈沖信號幅度校準(zhǔn)儀器連接如圖3。示波器的輸入阻抗選為50Ω,調(diào)節(jié)示波器，使屏幕上顯示穩(wěn)定的2)秒脈沖(1PPS)上升時間儀器連接如圖3。調(diào)節(jié)示波器，使屏幕上顯示穩(wěn)定的脈沖波形且上升沿部分占水平方向半格以上，測量秒脈沖幅度從10%上升到90%所對應(yīng)的時間間隔，此即為秒脈沖3)秒脈沖(1PPS)抖動儀器連接如圖4所示。被校石英頻標(biāo)的秒脈沖接入時間間隔計數(shù)器，時間間隔計數(shù)器接外參考頻標(biāo)，設(shè)置為周期測量模式，觸發(fā)電平為秒脈沖幅度的50%,測量100個數(shù)據(jù)，計算其實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差作為秒脈沖抖動校準(zhǔn)結(jié)果。校準(zhǔn)結(jié)果計算公式見公式(1)。圖4秒脈沖抖動校準(zhǔn)6x;——第i次測量的秒脈沖周期的值；x——測得的秒脈沖周期的平均值。7.2.4諧波與非諧波失真儀器連接如圖5。被校石英頻標(biāo)的5MHz、10MHz、100MHz信號分別接入頻譜1)諧波失真頻譜分析儀的分辨力帶寬(RBW)、視頻帶寬(VBW)均設(shè)置為1kHz,合理設(shè)置頻譜分析儀的起始和終止頻率，分別測量基波頻率功率電平及n次諧波頻率的功率n次諧波失真按公式(2)計算。P?——基波頻率功率電平，dBm;P——n次諧波(一般n取2、3、4、5)頻率功率電平，dBm;選取H,最大值作為測量結(jié)果。2)非諧波失真頻譜分析儀的分辨力帶寬(RBW)、視頻帶寬(VBW)均設(shè)置為1kHz,合理設(shè)置頻譜分析儀的起始和終止頻率，測量基波功率電平及偏離載頻10kHz以外頻偏范圍內(nèi)最大的非諧波功率電平。非諧波失真按公式(3)計算。N=PN-P。P?——基波頻率功率電平，dBm;Pv——偏離載頻10kHz以外頻偏范圍內(nèi)最大的非諧波功率電平，dBm;7.2.5頻率穩(wěn)定度儀器連接如圖6所示，其中被校石英頻標(biāo)的輸出頻率為fx,參考頻標(biāo)的輸出頻率f.為5MHz、10MHz或100MHz,取樣時間和取樣組數(shù)按表4選取，采用頻標(biāo)比對器直接測量阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為頻率穩(wěn)定度結(jié)果。測量帶寬應(yīng)大于相應(yīng)取樣時間倒數(shù)的5倍。7fff;圖6頻標(biāo)比對器法穩(wěn)定度校準(zhǔn)表4取樣時間和取樣組數(shù)取樣時間τ儀器連接如圖7所示。ff、f,圖7相位噪聲校準(zhǔn)利用相位噪聲測量裝置分別測量石英頻標(biāo)自由和GNSS馴服兩種狀態(tài)下的相位噪聲，傅里葉分析頻率取1Hz～100kHz。1)頻標(biāo)比對器法儀器連接如圖6所示，取樣時間r≥10s,頻標(biāo)比對器直接測量相對頻率偏差，作2)時差法儀器連接如圖8所示。111圖8時差法相對頻率偏差校準(zhǔn)JJF2090—20238參考頻標(biāo)和被校石英頻標(biāo)輸出的秒脈沖分別輸入到時間間隔計數(shù)器的啟動和停止端口。時間間隔計數(shù)器測量兩信號的相位時間差,測量結(jié)果為ΔT1,取樣時間間隔τ≥300s,再次測量結(jié)果為ΔT2,按公式(4)計算相對頻率偏差:y(τ)=(4)式中:ΔT1、ΔT2—兩次測量的相位時間差,s;y(τ)—相對頻率偏差;τ—取樣時間間隔,s。7.2.8日老化率采用頻標(biāo)比對器或時差法進(jìn)行測量,每12h測量一次被校石英頻標(biāo)相對參考頻標(biāo)的相對頻率偏差yi(τ),共測量7d,得到15個測量數(shù)據(jù)。按公式(5)和公式(6)計算日老化率K和相關(guān)系數(shù)r。K=(i--t)(5)r(6)[yi(τ)-y(τ)]2(ti-t)2式中:ti—測量時序(1,2,…,15);yiτ—ti時刻測得的相對平均頻率偏差;yτ—日老化測量周期內(nèi)每12h測得的相對頻率偏差測量值的算術(shù)平均值,yτ=yi(τ);t—日老化測量時序算術(shù)平均值,t=ti。如果相關(guān)系數(shù)|r|≥0.6,表明被校石英頻標(biāo)頻率隨時間線性變化顯著,則校準(zhǔn)結(jié)果給出日老化率K,附相對頻率偏差變化曲線及擬合直線,并在校準(zhǔn)結(jié)果中給出預(yù)熱時間和相關(guān)系數(shù);如果相關(guān)系數(shù)|r|<0.6,表明被校石英頻標(biāo)頻率隨時間變化線性不明顯,則不給日老化率值,只給相對頻率偏差變化曲線。7.2.9頻率復(fù)現(xiàn)性被校石英頻標(biāo)連續(xù)工作一段時間T1后測得相對頻率偏差y1(τ),斷電一段時間石英頻標(biāo)規(guī)定的預(yù)熱時間,T2≥24h。按公式(7)計算頻率復(fù)現(xiàn)性R:T2,再開機(jī)一段時間T3后測得相對頻率偏差值y2(τ石英頻標(biāo)規(guī)定的預(yù)熱時間,T2≥24h。按公式(7)計算頻率復(fù)現(xiàn)性R:R=|y2(τ)-y1(τ)|(7)相對頻率偏差的測量可采用頻標(biāo)比對器法或時差法,具體可參見7.2.7。97.2.10GNSS馴服石英頻標(biāo)相對頻率偏差1)馴服狀態(tài)下相對頻率偏差將GNSS天線連接到被校石英頻標(biāo)GNSS天線輸入端，待石英頻標(biāo)正常鎖定24h后，用頻標(biāo)比對器法或時差法連續(xù)測量3d,給出每天的相對平均頻率偏差y;(r),絕對值最大的相對平均頻率偏差，為鎖定狀態(tài)下相對頻率偏差。2)保持狀態(tài)下相對頻率偏差被校石英頻標(biāo)鎖定于GNSS信號狀態(tài)24h后，去掉GNSS天線，利用頻標(biāo)比對器法或時差法測量1d,得到的相對平均頻率偏差為保持狀態(tài)下相對頻率偏差。7.2.11GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差儀器連接如圖9所示，GNSS馴服的石英頻標(biāo)與參考時間源接入時間間隔計數(shù)器前天線和電纜所引入的兩路1PPS信號時延差記為Tp。1)馴服狀態(tài)下秒脈沖定時偏差石英頻標(biāo)正常鎖定于GNSS信號后，由時間間隔計數(shù)器測量GNSS馴服石英頻標(biāo)與參考時間源1PPS信號24h時差算術(shù)平均值，記為△t,按公式(8)計算石英頻標(biāo)鎖定狀態(tài)下的定時偏差A(yù)L。式中：T?！炀€和電纜所引入信號時延差，ns;△t——GNSS馴服石英頻標(biāo)與參考時間源1PPS信號24h時差算術(shù)平均值。2)保持狀態(tài)下秒脈沖定時偏差當(dāng)石英頻標(biāo)鎖定于GNSS信號24h后，去掉GNSS天線，測量石英頻標(biāo)與參考時間源1PPS的時差序列24h時差峰值記為△tmax,按公式(9)計算石英頻標(biāo)保持狀態(tài)下的定時偏差A(yù)kcAk=△tmax—Tp式中：Tp——天線和電纜所引入信號時延差，ns;△tmax——保持狀態(tài)下，GNSS馴服石英頻標(biāo)與參考時間源1PPS的時差序列24h時差峰值。7.2.12GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時穩(wěn)定度儀器連接如圖9所示。當(dāng)石英頻標(biāo)正常鎖定于GNSS信號后，由時間間隔計數(shù)器測量石英頻標(biāo)與參考時間頻率源1PPS信號24h時差序列△t;,計算24h時差序列實驗JJF2090—202310標(biāo)準(zhǔn)差s(Δt),則石英頻標(biāo)鎖定狀態(tài)下的定時穩(wěn)定度為s(Δt)。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)石英頻標(biāo)校準(zhǔn)后,出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識;g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的說明;p)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。9復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦校準(zhǔn)周期不超過1年。JJF2090—202311附錄A原始記錄格式A.1外觀及工作正常性檢查檢查項目結(jié)果外觀工作正常性A.2頻率信號輸出幅度頻率/MHz幅度/V不確定度U/V(k=2)510100A.3秒脈沖輸出(1)秒脈沖幅度與寬度項目測量值不確定度U(k=2)幅度U/V寬度tw/s(2)秒脈沖上升時間秒脈沖上升時間Δt/ns不確定度U/ns(k=2)(3)秒脈沖抖動秒脈沖抖動Δt/ns不確定度U/ns(k=2)A.4諧波與非諧波失真頻率/MHz諧波/dBc非諧波/dBc不確定度U/dB(k=2)510100A.5相位噪聲A.5.1自由狀態(tài)載波頻率:JJF2090—202312f￡(f)/(dBc/Hz)不確定度U/dB(k=2)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHz100kHzA.5.2馴服狀態(tài)載波頻率:f￡(f)/(dBc/Hz)不確定度U/dB(k=2)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHz100kHzA.6頻率穩(wěn)定度A.6.1自由狀態(tài)τ帶寬σy(τ)不確定度U(k=2)1ms10ms100ms1s10s100sA.6.2馴服狀態(tài)τ帶寬σy(τ)不確定度U(k=2)1ms10ms100ms1s10s100sJJF2090—202313A.7日老化率預(yù)熱時間相關(guān)系數(shù)日老化率不確定度U(k=2)曲線:A.8相對頻率偏差(1)頻標(biāo)比對器法:τ/sy(τ)不確定度U(k=2)(2)時差法:ΔT1/sΔT2/sτ/sy(τ)不確定度U(k=2)A.9頻率復(fù)現(xiàn)性y1(τ)y2(τ)R不確定度U(k=2)A.10GNSS馴服石英頻標(biāo)相對頻率偏差工作狀態(tài)時間/d相對平均頻率偏差y(τ)不確定度U(k=2)馴服1234保持56A.11GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差校準(zhǔn)項測量值不確定度U(k=2)馴服狀態(tài)下定時偏差保持狀態(tài)下定時偏差A(yù).12GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時穩(wěn)定度校準(zhǔn)項測量值不確定度U(k=2)馴服狀態(tài)下定時穩(wěn)定度JJF2090—202314附錄B校準(zhǔn)證書(內(nèi)頁)格式B.1外觀及工作正常性檢查檢查項目結(jié)果外觀工作正常性B.2頻率信號輸出幅度頻率/MHz幅度/V不確定度U/V(k=2)510100B.3諧波與非諧波失真頻率/MHz諧波/dBc非諧波/dBc不確定度U/dB(k=2)510100B.4頻率穩(wěn)定度(帶寬:)τσy(τ)不確定度U(k=2)1ms10ms100ms1s10s100sB.5相位噪聲載波頻率:f￡(f)/(dBc/Hz)不確定度U/dB(k=2)1Hz10Hz100HzJJF2090—202315表(續(xù))f￡(f)/(dBc/Hz)不確定度U/dB(k=2)1kHz10kHz100kHzB.6相對頻率偏差y不確定度U(k=2)B.7日老化率預(yù)熱時間:相關(guān)系數(shù):日老化率不確定度U(k=2)B.8頻率復(fù)現(xiàn)性R不確定度U(k=2)B.9秒脈沖幅度與寬度項目測量值不確定度U(k=2)幅度U/V寬度tw/sB.10秒脈沖上升時間秒脈沖上升時間Δt/ns不確定度U/ns(k=2)B.11秒脈沖抖動秒脈沖抖動Δt/ns不確定度U/ns(k=2)JJF2090—202316附錄CGNSS馴服石英頻標(biāo)校準(zhǔn)證書(內(nèi)頁)格式C.1外觀及工作正常性檢查檢查項目結(jié)果外觀工作正常性C.2頻率信號輸出幅度頻率/MHz幅度/V不確定度U/V(k=2)510100C.3秒脈沖幅度與寬度項目測量值不確定度U(k=2)幅度U/V寬度tw/sC.4秒脈沖上升時間秒脈沖上升時間Δt/ns不確定度U/ns(k=2)C.5秒脈沖抖動秒脈沖抖動Δt/ns不確定度U/ns(k=2)C.6GNSS馴服石英頻標(biāo)頻率穩(wěn)定度取樣時間τ馴服σy(τ)不確定度U(k=2)σy(τ)不確定度U(k=2)1ms10ms100ms1s10s100sJJF2090—202317C.7GNSS馴服石英頻標(biāo)單邊帶相位噪聲頻偏f馴服￡(f)dBc/Hz不確定度U(k=2)￡(f)dBc/Hz不確定度U(k=2)1Hz10Hz100Hz1kHz10kHz100kHzC.8GNSS馴服石英頻標(biāo)相對頻率偏差工作狀態(tài)時間/d相對平均頻率偏差y(τ)不確定度U(k=2)馴服1234567保持89C.9GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差校準(zhǔn)項測量值不確定度U(k=2)馴服狀態(tài)下定時偏差保持狀態(tài)下定時偏差C.10GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時穩(wěn)定度校準(zhǔn)項測量值不確定度U(k=2)馴服狀態(tài)下定時穩(wěn)定度JJF2090—202318附錄D主要校準(zhǔn)項目不確定度評定示例D.1頻率穩(wěn)定度不確定度評定測量方法見7.2.5,其中參考頻標(biāo)為高穩(wěn)晶振8607、頻標(biāo)比對器為VCH314,頻標(biāo)比對器測量示值阿侖標(biāo)準(zhǔn)偏差,作為被校頻標(biāo)的頻率穩(wěn)定度測量值。D.1.1不確定度來源測量不確定度主要來源包括:1)參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度;2)頻標(biāo)比對器自身不穩(wěn)定引入的不確定度;3)有限次測量引入的不確定度。D.1.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定1)參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度分量u1參考頻標(biāo)(高穩(wěn)晶振8607)平均時間為1s時的頻率穩(wěn)定度測量值為5.8×10-14,直接取阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差測量結(jié)果,則:u1=5.8×10-142)頻標(biāo)比對器自身不穩(wěn)定引入的不確定度分量u2頻率比對器VCH314技術(shù)說明書給出取樣閘門時間為1s時,比對不確定度為3.0×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,則:u2==1.7×10-143)有限次測量引入的不確定度分量u3采用A類方法進(jìn)行評定,被校石英頻標(biāo)1s頻率穩(wěn)定度測量結(jié)果為2.1×10-13,阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差有限次測量次數(shù)m為100,則:u3=D.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表=2.1×10-14各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表D.1。表D.1頻率穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表不確定度來源不確定度分量評定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度參考頻標(biāo)u1A類——5.8×10-14頻標(biāo)比對器u2B類均勻1.7×10-14有限次測量u3A類正態(tài)12.1×10-14D.1.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:JJF2090—202319uc=≈6.4×10-14D.1.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度為:U=2×uc≈1.3×10-13D.2相對頻率偏差不確定度評定測量方法見7.2.7,以時差法為例,銫原子頻標(biāo)5071A作為參考頻標(biāo),采用時間間隔計數(shù)器SR620測量,取樣時間間隔τ=1d,則依據(jù)公式(4)計算出被校石英頻標(biāo)的相對頻率偏差。D.2.1不確定度來源測量不確定來源包括:1)參考頻標(biāo)輸出頻率不準(zhǔn)確引入的不確定度;2)參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度;3)時間間隔計數(shù)器測量能力引入的不確定度;4)測量重復(fù)性引入的不確定度。D.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定1)參考頻標(biāo)輸出頻率不準(zhǔn)確引入的不確定度分量u1依據(jù)銫原子頻標(biāo)5071A技術(shù)說明書,其相對頻率偏差為±5×10-13,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,則:u1=≈2.89×10-132)參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度分量u2依據(jù)銫原子頻標(biāo)5071A技術(shù)說明書,其日頻率穩(wěn)定度為3×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,則:u2=≈1.73×10-143)時間間隔計數(shù)器測量能力引入的不確定度分量u3時間間隔計數(shù)器SR620時間測量最大允許誤差±1ns,取樣時間τ=1d時,時差法測量頻率最大允許誤差±1.16×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,時差法測量2次,則:u3=×1.16×10-14=9.47×10-154)測量重復(fù)性引入的不確定度分量u4采用A類方法進(jìn)行評定,對被測石英頻標(biāo)的相對頻率偏差連續(xù)獨(dú)立測量10次,用貝塞爾法計算實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差。重復(fù)性測量數(shù)據(jù)見表D.2。JJF2090—202320表D.2重復(fù)性測量數(shù)據(jù)序號相對頻率偏差xi1-5.50×10-92-5.42×10-93-5.43×10-94-5.37×10-95-5.40×10-96-5.41×10-97-5.39×10-98-5.40×10-99-5.43×10-910-5.45×10-9x-5.42×10-9sn(x)3.62×10-11不確定度分量:u4=snx=(xi-x)2≈3.62×10-11D.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表見表D.3。表D.3相對頻率偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表不確定度來源不確定度分量評定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度參考頻標(biāo)輸出頻率不準(zhǔn)確u1B類均勻2.89×10-13參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定u2B類均勻1.73×10-14時間間隔計數(shù)器測量能力u3B類均勻9.47×10-15測量重復(fù)性u4A類正態(tài)13.62×10-11D.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=≈3.6×10-11D.2.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不c=7.2×10-11D.3相位噪聲不確定度評定測量方法見7.2.6,其中以低噪聲晶振為參考頻標(biāo),相位噪聲測量系統(tǒng)的直接測量值為被校石英頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出信號單邊帶相位噪聲校準(zhǔn)值。JJF2090—202321D.3.1不確定度來源測量不確定度來源包括:1)參考頻標(biāo)引入的不確定度;2)相位噪聲測量裝置引入的不確定度;3)讀數(shù)誤差引入的不確定度;4)測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。D.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定1)參考頻標(biāo)引入的不確定度u1參考頻標(biāo)選取低噪聲晶振,其相位噪聲小于被測石英頻標(biāo)相位噪聲的10dB,其對測量結(jié)果的最大貢獻(xiàn)為±0.4dB,即區(qū)間半寬度a=0.4dB,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=3,則:u1=≈0.23dB2)相位噪聲測量系統(tǒng)引入的不確定度u2相位噪聲測量系統(tǒng)在傅里葉頻率f≤100kHz時引入的最大誤差為±2dB,即區(qū)間半寬度a=2dB,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,則:u2=≈1.16dB3)讀數(shù)誤差引入的不確定度u3根據(jù)經(jīng)驗,讀數(shù)誤差最大貢獻(xiàn)為±1dB,即區(qū)間半寬度a=1dB,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=3,則:u3=≈0.58dB4)測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4量數(shù)據(jù)見表D.4。表D.4相位噪聲重復(fù)性測量數(shù)據(jù)序號￡(f=1Hz)/(dBc/Hz)測量值xi1-117.52-118.23-118.14-117.85-117.5JJF2090—202322表D.4相位噪聲重復(fù)性測量數(shù)據(jù)(續(xù))序號￡(f=1Hz)/(dBc/Hz)測量值xi6-118.37-118.08-117.99-118.310-117.7x-117.9sn(x)0.30不確定度分量:D.3.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表u4=sn=0.30dB各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表D.5。表D.5相位噪聲的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表不確定度來源不確定度分量評定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB參考頻標(biāo)u1B類均勻0.23相位噪聲測量系統(tǒng)u2B類均勻1.16讀數(shù)誤差u3B類均勻0.58測量重復(fù)性u4A類正態(tài)10.30D.3.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=≈1.4dBD.3.5擴(kuò)展不確定度D.4取不k度確uc=2.8dB測量方法見7.2.8,其中銫原子頻標(biāo)5071A作為參考頻標(biāo),假設(shè)其無漂移;采用時間間隔計數(shù)器SR620測量,則依據(jù)公式(5)計算出被校石英頻標(biāo)的日老化率。D.4.1不確定度來源測量不確定度來源包括:1)參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度;2)時間間隔計數(shù)器測量能力引入的不確定度;3)日老化率估值算法引入的不確定度。JJF2090—202323D.4.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定1)參考頻標(biāo)輸出頻率不穩(wěn)定引入的不確定度分量u1依據(jù)銫原子頻標(biāo)5071A技術(shù)說明書,其日頻率穩(wěn)定度為3×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,則:u1=≈1.73×10-142)時間間隔計數(shù)器測量能力引入的不確定度分量u2差法測量頻率最大允許誤差±2.32×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,差法測量頻率最大允許誤差±2.32×10-14,按B類方法評定,設(shè)為均勻分布,包含因子k=,則:u2=≈1.34×10-143)日老化率估值算法引入的不確定度分量u33.56×10-12。利用最小二乘法線性擬合,設(shè)測量值為yi(τ),3.56×10-12。利用最小二乘法線性擬合,設(shè)測量值為yi(τ),線性擬合值為y(τ),擬合直線斜率K按A類方法進(jìn)行不確定度評定,不確定度由下式計算: u3=σK=6差≈3.02×10-12序號相對頻率偏差yi1-1.015×10-82-1.015×10-83-1.016×10-84-1.016×10-85-1.017×10-86-1.017×10-87-1.017×10-88-1.018×10-89-1.018×10-810-1.018×10-811-1.019×10-812-1.019×10-813-1.019×10-814-1.019×10-815-1.019×10-8JJF2090—202324D.4.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表D.7。表D.7日老化率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來源不確定度分量評定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定度參考頻標(biāo)不穩(wěn)定度u1B類均勻1.73×10-14時間間隔計數(shù)器測量能力不穩(wěn)定u2B類均勻1.34×10-14日老化率估值算法u3A類正態(tài)13.02×10-12D.4.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=≈3.0×10-12U=2×uc=6.0×10-U=2×uc=6.0×10-12D.5頻率復(fù)現(xiàn)性不確定度評定測量方法見7.2.9,測量結(jié)果見表D.8。表D.8復(fù)現(xiàn)性測量結(jié)果y1(τ)y2(τ)-5.43×10-9-5.31×10-9按公式(7)計算復(fù)現(xiàn)性:R≈1.2×10-10。每次測量數(shù)據(jù)的測量不確定度可用相對頻率偏差的測量不確定度值評定,兩次開機(jī)頻率偏差不確定度相同,頻率復(fù)現(xiàn)性的合成校準(zhǔn)不確定度如下(頻率偏差不確定度數(shù)據(jù)見D.2.4):uc=≈3.6×10-11取包含因子k=2,擴(kuò)展不c=7.2×10-11D.6GNSS馴服石英頻標(biāo)秒脈沖定時偏差不確定度評定測量方法見7.2.11,原子時標(biāo)國家計量基準(zhǔn)UTC(NIM)作為參考標(biāo)準(zhǔn),采用時間間隔計數(shù)器SR620測量,得到被校石英頻標(biāo)的定時偏差測量值。