JJF 1549-2015 國家檢定校準(zhǔn) 規(guī)范

中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1549—2015光電探測器帶寬測試儀校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforPhotodetectorBandwidthMeasuringInstruments2015-12-07發(fā)布2016-03-07實(shí)施國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布JJF1549—2015光電探測器帶寬測試儀校準(zhǔn)規(guī)范JJF1549—2015CalibrationSpecificationforPhotodetectorBandwidthMeasuringInstruments歸口單位:全國光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會主要起草單位:中國計(jì)量科學(xué)研究院中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所參加起草單位:國家通信計(jì)量站江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院本規(guī)范委托全國光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋JJF1549—2015本規(guī)范主要起草人:徐楠(中國計(jì)量科學(xué)研究院)費(fèi)豐李建威(中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所)(中國計(jì)量科學(xué)研究院)參加起草人:李健(中國計(jì)量科學(xué)研究院)王恒飛(中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所)張穎艷(國家通信計(jì)量站)武軍(江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院)JJF1549—2015目錄引言………………………(Ⅱ)范圍……………………(1)術(shù)語和計(jì)量單位………………………(1)12頻率響應(yīng)……………(1)頻率響應(yīng)帶寬………………………(1)2.12.2概述……………………(1)計(jì)量特性………………(2)34相對示值誤差………………………(2)測量重復(fù)性…………(2)4.14.2校準(zhǔn)條件………………(2)5環(huán)境條件……………(2)測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備………………(2)5.15.2校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法…………………(2)6校準(zhǔn)項(xiàng)目……………(2)校準(zhǔn)前檢查…………(2)校準(zhǔn)準(zhǔn)備……………(2)相對示值誤差………………………(3)測量重復(fù)性…………(3)6.16.26.36.46.5校準(zhǔn)結(jié)果………………(4)復(fù)校時間間隔…………(4)78附錄A校準(zhǔn)原始記錄推薦格式………(5)附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式……………(6)附錄C校準(zhǔn)不確定度評定示例………(7)ⅠJJF1549—2015引言JJF1071—2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成本校準(zhǔn)規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。ⅡJJF1549—2015光電探測器帶寬測試儀校準(zhǔn)規(guī)范范圍1本規(guī)范適用于光電探測器帶寬測試儀或帶寬測量裝置中頻率響應(yīng)帶寬參數(shù)的校準(zhǔn)。術(shù)語和計(jì)量單位2頻率響應(yīng)2.1frequencyresponse當(dāng)向電子儀器系統(tǒng)輸入一個振幅不變,頻率變化的信號時,測量系統(tǒng)相對輸出端的響應(yīng)。本規(guī)范中特指高速光電探測器的響應(yīng)電流或電壓與輸入光功率之比。注:通常根據(jù)被測光電探測器響應(yīng)的微波功率和被測件的輸出阻抗計(jì)算出響應(yīng)電壓,再計(jì)算頻響曲線。目前絕大多數(shù)高速光電探測器的輸出阻抗都是50Ω,因此可直接根據(jù)微波功率來計(jì)算頻響。即頻率響應(yīng)由公式()計(jì)算:1Pef()1Rf=-10lgPof式中:———相對頻響,dB;Pef———調(diào)制頻率為f時的器件響應(yīng)電功率,;Pof———調(diào)制頻率為f時的器件入射光功率,。RfmWmW頻率響應(yīng)帶寬2.2frequencyresponsebandwidth在高速光電探測器頻率響應(yīng)曲線上,頻率響應(yīng)下降3dB時所對應(yīng)的頻率值,單位用Hz表示。概述3光電探測器帶寬測試儀是用于測量光電探測器、光電接收機(jī)、光收發(fā)模塊等光電轉(zhuǎn)換器件的帶寬參數(shù)的儀表。測量方法為光調(diào)制掃描法,利用微波源輸出的正弦掃頻信號來調(diào)制光波源的直流光,從而得到調(diào)制光信號,該調(diào)制光信號經(jīng)過被測光電探測器后轉(zhuǎn)換為微波信號,測量該微波信號的功率,得到頻率響應(yīng)曲線,讀取頻率響應(yīng)下降3dB對應(yīng)的調(diào)制頻率即可得到被測光電探測器的頻率響應(yīng)帶寬。原理示意圖見圖1。圖1光電探測器帶寬測試儀原理示意圖1JJF1549—2015計(jì)量特性4相對示值誤差4.14.2一般優(yōu)于±15%(帶寬測量范圍:10MHz~67GHz)。測量重復(fù)性一般優(yōu)于5%。注:以上指標(biāo)不是用于合格性判別,僅供參考。校準(zhǔn)條件5環(huán)境條件5.1環(huán)境溫度:(),校準(zhǔn)過程中環(huán)境溫度變化不超過3℃。相對濕度:≤80%。5.1.15.1.25.1.35.1.423±5℃電源電壓:(220±22)V;頻率:()。50±1Hz實(shí)驗(yàn)室應(yīng)無影響測量結(jié)果的振動和電磁場干擾。測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備5.2標(biāo)準(zhǔn)光電探測器5.2.1a)連接器類型:光輸入端建議采用FC型光纖連接器,電輸出端根據(jù)光電探測器帶寬值采用不同類型的連接器。(通常帶寬為26.5GHz以下采用SMA或3.5mm型連接器,帶寬為26.5GHz~40GHz范圍內(nèi)采用2.4mm型或2.92mm型連接器,帶寬為40GHz~67GHz范圍內(nèi)采用1.8mm型連接器)b)帶寬值:滿足校準(zhǔn)要求的帶寬值,通常選取10GHz、20GHz、40GHz等常用帶寬值附近的點(diǎn)作為帶寬參考點(diǎn)。c)帶寬示值測量不確定度:Urel一般不超過5%(k=2)。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法6校準(zhǔn)項(xiàng)目6.1相對示值誤差測量重復(fù)性6.1.16.1.2校準(zhǔn)前檢查6.2應(yīng)具備規(guī)格、型號、制造廠名、設(shè)備編號及相應(yīng)的警示標(biāo)志等。被校光電探測器帶寬測試儀應(yīng)帶有必要的附件、說明書。被校光電探測器帶寬測試儀各部件應(yīng)安裝牢固,能確保正常工作。被校光電探測器帶寬測試儀通電后顯示功能正常。6.2.16.2.26.2.36.2.4校準(zhǔn)準(zhǔn)備6.3所有校準(zhǔn)用設(shè)備和被校光電探測器帶寬測試儀均置于工作臺上,并按照說明書的要求進(jìn)行預(yù)熱。校準(zhǔn)用設(shè)備應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)周期內(nèi)使用。各段連接光纖(或光纜)的位置在整個測試過程中應(yīng)保持固定,光纖接頭應(yīng)保持清潔。2JJF1549—2015相對示值誤差6.4將參考測量用的標(biāo)準(zhǔn)帶寬光電探測器的光輸入端與被校帶寬測試儀的光輸出口6.4.1連接,將探測器的電輸出端與被校帶寬測試儀的電輸入口連接。見圖2。圖2帶寬相對示值誤差校準(zhǔn)裝置框圖設(shè)置帶寬測試儀的校準(zhǔn)波長及各測量所需的設(shè)置值,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)光電探測器帶寬6.4.2值的參考測量。讀取被校帶寬測試儀的帶寬測量值Rui。將標(biāo)準(zhǔn)光電探測器與被校帶寬測試儀斷開連接,然后重新連接并讀取被校帶寬6.4.3測試儀的帶寬測量結(jié)果。重復(fù)測量n次(n≥8),按公式()計(jì)算被校帶寬測試儀示2值的平均值:n1∑Rui()2Ru=ni=1式中:———被校帶寬測試儀示值的平均值,Hz;———測量次數(shù);Run———第i次測量得到的被校帶寬測試儀示值,Hz。相對示值誤差Rui6.4.4Ru-RsC=()3Rs式中:———相對示值誤差;CRs———標(biāo)準(zhǔn)光電探測器的帶寬值,Hz。測量重復(fù)性6.5根據(jù)6.4中相對示值誤差測量結(jié)果,計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,按公式()求出測量重4復(fù)性:n1∑(Rui-Rui)2n-1i=1()4r=Ru式中:———重復(fù)性;rn———測量次數(shù),n≥8;Rui———第i次測量得到的被校帶寬測試儀示值,i=1,…,n,Hz;3JJF1549—2015Ru———n次測量得到的被校帶寬測試儀示值的算術(shù)平均值,Hz。校準(zhǔn)結(jié)果7校準(zhǔn)后的光電探測器帶寬測試儀發(fā)給校準(zhǔn)證書,校準(zhǔn)證書必須至少包含以下信息:()a標(biāo)題,如“校準(zhǔn)證書”或“校準(zhǔn)報告”;()b實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;()c進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果不在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn));(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;()e送校單位的名稱和地址;()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)對抽樣程序進(jìn)行說明;()i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;()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)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識,以及簽發(fā)日期;()n校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;()o未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書或報告的聲明。原始記錄格式參見附錄A,校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式參見附錄B,校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例參見附錄C。復(fù)校時間間隔8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)量等諸因素所決定的,因此,送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。復(fù)校時間間隔建議不超過1年。更換重要部件、維修或?qū)x器性能有懷疑時,應(yīng)及時校準(zhǔn)。4JJF1549—2015附錄A校準(zhǔn)原始記錄推薦格式校準(zhǔn)員:核驗(yàn)員:原始記錄編號:校準(zhǔn)日期:證書編號:溫度:相對濕度:聯(lián)系人:電話:℃%送檢單位:地址:名稱:型號:編號:被校儀器制造廠:校準(zhǔn)前檢查:依據(jù)的技術(shù)文件(代號、名稱):校準(zhǔn)使用的計(jì)量(基)標(biāo)準(zhǔn)裝置或主要標(biāo)準(zhǔn)器名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度證書編號證書有效期至校準(zhǔn)波長平均值序號12345678()Hznm被校示值帶寬標(biāo)準(zhǔn)值相對示值誤差:重復(fù)性:校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度:被校示值帶寬標(biāo)準(zhǔn)值相對示值誤差:重復(fù)性:校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度:5JJF1549—2015附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式證書編號:校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)波長帶寬參考點(diǎn)帶寬相對示值誤差測量不確定度測量重復(fù)性nmHz6JJF1549—2015附錄C校準(zhǔn)不確定度評定示例依據(jù)光電探測器帶寬測試儀校準(zhǔn)規(guī)范的各項(xiàng)計(jì)量特性及校準(zhǔn)條件與校準(zhǔn)項(xiàng)目的規(guī)定,對光電探測器帶寬測試儀進(jìn)行了校準(zhǔn)。下面針對光電探測器帶寬測試儀的帶寬參數(shù)測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析。建立測量模型C.1()R-Rus(C.1)C=Rs式中:———帶寬示值相對誤差;CRu———被校帶寬測試儀示值的平均值;Rs———標(biāo)準(zhǔn)光電探測器的帶寬值。帶寬示值誤差的不確定度分量包括帶寬標(biāo)準(zhǔn)值的測量不確定度,被校帶寬測試儀示值測量重復(fù)性、被校帶寬測試儀的分辨力引入的不確定度。以上分量彼此無關(guān),由于微波頻率測量線性引入的測量不確定分量可忽略不計(jì)。注:當(dāng)被校儀器的分辨力引入的不確定度分量大于其重復(fù)性引入的不確定度分量時,則用分辨力引入的不確定度分量代替重復(fù)性引入的不確定度分量。標(biāo)準(zhǔn)不確定度和靈敏系數(shù)C.2由于公式C.1中兩個分量不相關(guān),因此對公式C.1做對數(shù)變換及相應(yīng)處理,則各相對不確定度分量的靈敏系數(shù)c1均為;iurel2()C=urelR+urel2R()()s2u校準(zhǔn)不確定度評定C.3C.3.1由于被校儀器帶寬測量重復(fù)性引入的不確定度u1由8次測試獲得,用A類方法評定。在1550nm波長上對12.703GHz帶寬的標(biāo)準(zhǔn)光電探測器進(jìn)行測量,測量8次,測量值分別為:12.59GHz,13.56GHz,13.58GHz,12.8GHz,13.31GHz,,12.54GHz13.87GHz,13.28GHz,則被校帶寬測試儀示值的平均值為:n811∑Rui=8Rui=13.19GHzi=1Ru=n∑i=1示值誤差為Ru-Rs=-0.487GHz。測量重復(fù)性為:n1n(n-1)∑(Rui-Ru)2i=1/=0.175GHz13.19GHz=1.33%r=Ru則相對不確定度為urel1=1.33%。由于標(biāo)準(zhǔn)帶寬光電探測器溯源引入的不確定度,用C.3.2uB類方法評定。27JJF1549—2015經(jīng)計(jì)量校準(zhǔn)所給定的擴(kuò)展不確定度為5%,k=2,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel2=5%/2=2.5%不確定度合成C.4相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評