時碼發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范

1時碼發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于產(chǎn)生1PPS、B(DC)碼、B(AC)碼時間信號的時碼發(fā)生器的校準(zhǔn)。本規(guī)范引用了下列文件：JJG180電子測量儀器內(nèi)石英晶體振蕩器JJG292銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)JJG2007時間頻率計量器具檢定系統(tǒng)表JJF1180時間頻率計量名詞術(shù)語及定義GJB2991AB時間碼接口終端通用規(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)適用本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位3.1時間保持偏差time-keepingerror時碼發(fā)生器在正常跟蹤鎖定外部標(biāo)準(zhǔn)時間信號并達(dá)到產(chǎn)品說明書規(guī)定的伺服時間后，斷開外部標(biāo)準(zhǔn)時間信號，使時碼發(fā)生器工作在保持模式下，在其技術(shù)指標(biāo)說明書規(guī)定的保持時間內(nèi)輸出的1PPS信號與標(biāo)準(zhǔn)時間的偏差最大值。單位為秒(s)。時碼發(fā)生器由標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收單元、時間保持單元和時間頻率信號產(chǎn)生單元組成。時碼發(fā)生器通過接收BDS、GPS、GLONASS等GNSS信號解調(diào)解碼獲取標(biāo)準(zhǔn)時間信息，對本地時鐘進(jìn)行同步，并利用內(nèi)時基進(jìn)行時間保持，對外輸出1PPS、B(AC)碼、B(DC)碼等時間信號。圖1為時碼發(fā)生器原理框圖。圖1時碼發(fā)生器原理框圖2時碼發(fā)生器廣泛應(yīng)用于通信基站、智能變電站、鐵路車輛段等民用部門，以及指揮所、技術(shù)陣地、靶場等軍用部門，為用戶提供準(zhǔn)確的時間信號，保證各系統(tǒng)之間的時間統(tǒng)一。5計量特性5.1輸出1PPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差5.2輸出B碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差5.3時間保持偏差±(5μs~Ns)(傈持時間24h)5.4內(nèi)時基性能內(nèi)時基為晶體振蕩器時；日老化率：士安內(nèi)時基為銣原子鐘時15頻率穩(wěn)定度的6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：兩時基為晶體振蕩器時，(15～30)℃,校準(zhǔn)過程書，環(huán)境溫度波動在士2℃內(nèi)；內(nèi)時基為銣原子鐘時，(18～25)℃,校難過程中，環(huán)境溫度波動在6.1.2環(huán)境相對濕度：≤80%6.1.3供電電源：交流電源：220×(1±10%)V,50×(1±2%)Hz。6.1.4其他：周圍無影響儀器設(shè)備正常工作的機械振動和電磁干擾。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1參考時間源1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差：優(yōu)于被校時碼發(fā)生器1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的1/3。6.2.2參考頻率源相對頻率偏差：優(yōu)于被校時碼發(fā)生器相對頻率偏差1個數(shù)量級。1s頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于被校時碼發(fā)生器1s頻率穩(wěn)定度1/3。日頻率漂移率(日老化率):優(yōu)于被校時碼發(fā)生器日頻率漂移率(日老化率)1個36.2.3時間間隔計數(shù)器時間間隔測量范圍：1ns～1s。分辨力：≤1ns:6.2.4示波器時間測量最大允許誤差：±0.2%。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1。序號1外觀及工作正常性2345時間保持偏差6內(nèi)時基性能78日頻率漂移率(日老化率)7.2校準(zhǔn)方法7.2.1外觀及工作正常性檢查目測被校時碼發(fā)生器的外觀及附件。儀器上應(yīng)有儀器名稱、型號、生產(chǎn)商、出廠編號和電源要求。電源開關(guān)、輸入輸出端口、功能設(shè)置開關(guān)和旋鈕應(yīng)有明確的識別標(biāo)志。開關(guān)和旋鈕應(yīng)靈活、可靠。輸入輸出端口牢固。專用接口、通訊線、轉(zhuǎn)接頭及電纜線應(yīng)按照要求將GNSS天線架設(shè)在開闊區(qū)域，周圍高度角10°以上無障礙物遮擋；通電后，按其技術(shù)說明書規(guī)定的時間預(yù)熱，被校時碼發(fā)生器顯示GNSS信號鎖定正常后，用示波器觀察各輸出端口波形。結(jié)果記入附錄B表B.1中。7.2.2輸出1PPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差7.2.2.1按圖2所示連接被校時碼發(fā)生器和校準(zhǔn)系統(tǒng)。參考時間源輸出1PPS信號與4被校時碼發(fā)生器輸出1PPS信號的連接線纜長度相同。標(biāo)準(zhǔn)時間信號輸入被校時碼發(fā)生器通道1頻率參者輸入時間間隔計數(shù)器通道2圖2輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差校準(zhǔn)系統(tǒng)連接框圖7.2.2.2設(shè)置被校時碼發(fā)生器工作在鎖定7.2.2.3由時間間隔計數(shù)器測量被校時碼發(fā)生器與參考時間源1PPS時差△T;,連續(xù)測量1000次。7.2.2.5如果被校時碼發(fā)生器具有GPS、GLONASS接收功能，分別設(shè)置其工作在GPS、GLONASS接收模式下，待被校時碼發(fā)生器鎖定GPS、GLONASS信號后，重復(fù)步驟7.2.2.3、7.2.2.4。7.2.3.1按圖3所示連接校準(zhǔn)系統(tǒng)。參考時間源輸出1PPS信號與被校時碼發(fā)生器輸通道1信號輸入時碼發(fā)生器輸出圖3輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差校準(zhǔn)系統(tǒng)7.2.3.3用示波器測量通道1的1PPS上升沿與通道2的B(DC)碼基準(zhǔn)碼元上升沿之間的時間間隔△T;,如圖4所示，連續(xù)測量10次。偏差偏差通道B圖4B(DC)碼偏差示意圖57.2.3.4計算平均值△T,即為輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差△Tofset_B(Dc)的測量結(jié)果△TBpc),填寫在附錄B的表B.3中。7.2.3.5如果被校時碼發(fā)生器具有GPS、GLONASS接收功能，分別設(shè)置其工作在GPS、GLONASS接收模式下，待被校時碼發(fā)生器鎖定GPS、GLONASS信號后，重復(fù)步驟7.2.3.3、7.2.3.4。7.2.4輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差7.2.4.1按圖5所示連接校準(zhǔn)系統(tǒng)。參考時間源輸出1PPS信號與被校時碼發(fā)生器輸出B(AC)碼的連接線纜長度相同。參考時間源1PPS信號通道2圖5輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差校準(zhǔn)系統(tǒng)連接框圖7.2.4.2設(shè)置被校時碼發(fā)生器工作在鎖定BDS狀態(tài)。7.2.4.3用示波器測量通道1的1PPS上升沿與通道2的B(AC)碼基準(zhǔn)碼元的第一個高幅調(diào)制正弦波過零點之間的時間間隔△T;,如圖6所示，測量10次。通道A圖6B(AC)碼偏差示意圖7.2.4.4計算平均值△T,即為輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差△Toft-BKAc)的測量結(jié)果△TBAC),填寫在附錄B的表B.4中。7.2.4.5如果被校時碼發(fā)生器具有GPS、GLONASS接收功能，分別設(shè)置其工作在GPS、GLONASS接收模式下，待被校時碼發(fā)生器鎖定GPS、GLONASS信號后，重復(fù)步驟7.2.4.3、7.2.4.4。7.2.5時間保持偏差7.2.5.1按圖7所示連接校準(zhǔn)系統(tǒng)。參考時間源輸出1PPS信號與被校時碼發(fā)生器輸出1PPS信號的連接線纜長度相同。61PPS輸出通道2圖7時間保持偏差校準(zhǔn)系統(tǒng)連接框圖7.2.5.2在正常鎖定GNSS信號并達(dá)到產(chǎn)品說明書規(guī)定的伺服時間后，斷開GNSS天7.2.5.3由時間間隔計數(shù)器測量得到被校時碼發(fā)生器與參考時間源1PPS時差，連續(xù)測量24h(具體實際的測量時間需按照技術(shù)指標(biāo)說明書規(guī)定的保持時間設(shè)定),根據(jù)式(1)計算時間保持偏差。填寫在附錄B的表B.5中。當(dāng)內(nèi)部頻率標(biāo)準(zhǔn)為晶體振蕩器時，按JJG180《電子測量儀器內(nèi)石英晶體振蕩器》進(jìn)行校準(zhǔn)；當(dāng)內(nèi)部頻率標(biāo)準(zhǔn)為銣原子鐘時，按JJG292《銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書(報告)上反映，校準(zhǔn)證書(報告)應(yīng)至少包括以下信息：c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；h)對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；i)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效說明；j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；1)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；m)校準(zhǔn)證書和校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識；o)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)印證書或報告的聲明。校準(zhǔn)原始記錄格式見附錄B,校準(zhǔn)證書(報告)內(nèi)頁格式見附錄C。79復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔建議為1年。由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。8測量不確定度評定示例A.1輸出1PPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差A(yù).1.1測量模型將時間間隔計數(shù)器通道1和通道2分別接于參考時間源1PPS輸出端和被校時碼發(fā)生器1PPS輸出端，連續(xù)測量時差1000次，計算平均值，即為輸出1PPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差△Tofsa_ipps的測量結(jié)果△Trps:△Toffet_1PP—被校對碼發(fā)生器的輸出1PPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差，ns;輸出1FPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要有測量重復(fù)性，時間間隔計數(shù)各不確定度分量之間不相關(guān)根據(jù)不確定度傳播組一被校時碼發(fā)生器輸出1PPS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：uc△Ts?pps)一被校時碼發(fā)生器輸出1BPS相力標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確延度u(D測兒重復(fù)性引天的標(biāo)作不而定度，nsu(△Tmps)時間間隔計數(shù)器測量分辨力引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ns;u(△Tre參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差引入的A.1.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定被校時碼發(fā)生器輸出IPRS相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)按A類方法評定，連續(xù)獨立測量1000次，用貝塞爾公式計算實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為：校準(zhǔn)時取多次測量的平均值，故測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.1.2.2時間間隔計數(shù)器測量分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△Tipps)計數(shù)器測量分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△T1ps)按B類方法評定，根據(jù)53230A計數(shù)器說明書可知，計數(shù)器分辨力δ為20ps,即分散區(qū)間半寬度為：9服從均勻分布，包含因子k=√3,則計數(shù)器測量分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為A.1.2.3參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△Ty)參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△Trt)按B類方法評定，參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差為±10ns,即區(qū)間半寬度a=10ns,服從均勻分布，包含因子k=√3。則參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.1.3不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度不確定度來源分布類型不確定度分量A正態(tài)分布l時間間隔計數(shù)器測量分辨力B的勻分布的內(nèi)分A.1.4備成標(biāo)準(zhǔn)不確定度A.1.5抗展不確定度A.2輸出B(DC碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差A(yù).2.1測量模型將示波器通道1和通道2分別接于參考時間源1PPS輸出端和被校時碼發(fā)生器B(DC)碼輸出端，測量參考時間源1PPS上升沿與被校時碼發(fā)生器的B(DC)碼基準(zhǔn)碼元上升沿之間的時間間隔10次，計算平均值，即為輸山B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差△Tot-BcDc)的測量結(jié)果△TBDe:△TB(pc)——示波器測量的輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差，ns。輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是測量重要性、示波器時間測量最大允許誤差和參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差等引各不確定度分量之間不相關(guān)，根據(jù)不確定度傳播律，被校時碼發(fā)生器輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：ue(△TofstB(Dc))=√u2(D)+u2(△Tμ(pc)+u2(△Tef)(A.4)式中：ue(△TofstB(Dco)——被校時碼發(fā)生器輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的合成u(D)——測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(△TBpc))——示波器時間測量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(△Tre)——參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns。A.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定A.2.2.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)按A類方法評定，連續(xù)獨立測量10次，用貝塞爾公式計算實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差，多次重復(fù)測量結(jié)果如表A.2所示。序號輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差/ns123456789根據(jù)表A.2中數(shù)據(jù)，計算輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差重復(fù)測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為：校準(zhǔn)時取多次測量的平均值，故測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.2.2.2示波器測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△TB(pc))示波器測量時間測量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△TBpc)按B類方法評定，由DSO8064A示波器的技術(shù)指標(biāo)得到示波器的時間測量最大允許誤差為±0.2%,輸出B(DC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差多次測量的平均值為182.52ns,則分散區(qū)間的半寬度為：a=182.52ns×0.2%=0.37服從均勻分布，包含因子k=√3,即示波器測量時間測量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.2.2.3參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△T)參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△Tt)按B類方法評定，參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差為±10ns,即區(qū)間半寬度a=10ns,服從均勻分布，包含因子k=√3,則參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為A.2.3不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分布類型A正態(tài)分布1BBA.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.4)計算。uc(△Tofst.B(DO)=√u2(D)+u2(△Tpc)+u2(△Tya擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,即擴(kuò)展不確定度為：A.3輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差不確定度評定A.3.1測量模型將示波器通道1和通道2分別接于參考時間隙1PPS輸出端和被校時碼發(fā)生器B(AC)碼輸出端，測量參考時間源1PPS上升沿與被校時碼發(fā)生器的B(AC)碼基準(zhǔn)碼元的第一個高幅調(diào)制正弦波過零點之間的時間間隔10次，計算平均值，即為輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差△Tofst_B(Ac)的測量結(jié)果△TKAC)。式中：△Totfset_B(Ac)——被校時碼發(fā)生器的輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差，ns;△TB(AC)——示波器測量的輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差，ns。輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是測量重復(fù)性、示波器時間測量最大允許誤差和參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差等引入的。各不確定度分量之間不相關(guān)，根據(jù)不確定度傳播律，被校時碼發(fā)生器輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為：ue(△Tofke.B(Ao)=√u2(D)+u2(△Tg(Ao)+u2(△T'm)(A.6)ue(△ToftB(Ao)——被校時碼發(fā)生器輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(D)——測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(△TB(Ac))——示波器時間測量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns;u(△Tret)——參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，ns。A.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定A.3.2.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(D)按A類方法評定，連續(xù)獨立測量10次，用貝塞爾公式計算實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差，多次重復(fù)測量結(jié)果如表A.4所示。123456789根據(jù)表A.4中數(shù)據(jù)，計算輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差重復(fù)測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為：校準(zhǔn)時取多次測量的平均值，故測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.3.2.2示波器測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△TB(Ac))示波器測量時間測量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△TB(Ac))按B類方法評定，由DSO8064A示波器的技術(shù)指標(biāo)得到示波器的時間測量最大允許誤差為±0.2%,輸出B(AC)碼相對于標(biāo)準(zhǔn)時間偏差多次測量的平均值為17.6537μs,則分散區(qū)間的半寬度為：a=17.6537μs×0.2%=35服從均勻分布，包含因子k=√3,即示波器測量時間測量最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.3.2.3參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△Tyg)參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△T)按B類方法評定，參考時間源輸出1PPS信號相對于標(biāo)準(zhǔn)時間的最大偏差為±10ns,即區(qū)間半寬度a=10ns,服從均勻分布，包含因子k=√3,則參考時間源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.3.3不確定度分量