ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЯОНИЗЗТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Ш'ЧНО-ПРОгЛЗОДСТБШИОг ОБЪЩН :ШКЕ "ВСЕСОЮЗНЫЙ НДУЧНО-ЙС-СДЕДОМтаЛЬСГШ ККЛЗЯУТ МЕТРОЖГЙН шД.И.?ЩДВШВА*

(НПО "ШЙИМ таД.НДШНДШШЕВА")

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ КАЛИБРАТОРЫ УГЛА ФАЗОВОГО СДВИГА ОБРАЗЦОВЫЕ. МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

ЛЕНИНГРАД 1983 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ КАЛИБРАТОРЫ УГЛА ФАЗОВОГО СДВИГА ОБРАЗЦОВЫЕ. МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МИ 109-88

8

Задавая УФС на ОК в соответствии с п.5.2.1., записывают каждый раз до три показания фазометра» Затем подключают к выходам Ж» устанавливают те же частоты и проводят аналогичные измерения. Вычисляют разность средних арифметических показаний фазометра при одинаковых ЗГФС, устанавливаемых на ОК и ПК. За основную пограш-ночть Ж принимают значения наибольшей разности. Основная погрешность ОК 2-го разряда не должна превышать 0,1°.

5.5.2.2.    Основную погрешность образцового калибратора 2-го разряда можно определить с помощью образцового фазометра, имеющего погрешность в три раза меньшую погрешности Ж, методом прямых измерений* Фазометр подключают к ПК. Устанавливают одинаковые рабочие частоты выходных напряжений.

Устанавливают максимальные уровни напряжений на выходах.

Путем нажатия кнопки "Установка нуля" фазометра устанавливают на нем УФС. равный 0.

Задают последовательно УФС в соответствии с п.5.2.1 и записывают каждый раз три показания фазометра с нахождением среднего арифметического.

За основную погрешность Ж принимают максимальное абсолютное значение среднего арифметического из трех измерений во всем диапазоне УФС.

5.6.2.3.    Бели погрешность образцового фазометра приблизительно равна погрешности Ж (например, 0,1- у фазометра и 0,09° у калибратора), а его разрешающая способность не менее 1/3 этой погрешности, то определение основной погрешности проводят методом косвенных измерений с помощью дополнительного фазовращателя СДФ) при соедшннии средств поверки по структурной схеме, приведенной на рис* I.

9

ПК
N		г
	ДФ
	f '	f
3

ПК - поверяемый калибратор г

ДФ - дополнительный фазовращатель}

3 - фазометр

Рис.1

В качестве ДЗ используют либо фазовращатели, приведенные в щшлозения 2, либо фазовращатели из преобразователя частота, входящего в комплект калибратора 31-4. Эти фазовращатели настроены

на углы О, 90, 180 и 270° на частотах 5-20, I.IO^, 1.10®, 5.10®,

6    7

1.10°, 1.10'Гп; 20 МГц. Псдсоедппениа ДФ (рис.1), входящих в комплект преобразователя частоты прибора 31-4, осуществлявтся в соответствии с ХЦ за 31-4.

Определение основной погрешности проводят в следующей последовательности:

устанавливают рабочую частоту в соответствии с п.5.2.1} устанавливают выходные напряжения ПК максимальными; устанавливают дополнительным фазовращателем УЗС равный 0°| вводят на ПК УЗС равный О⁰}

"обнуляют" показания индикатора фазометра наяатием кнопки у станс ки нулевого фазового сдвига и фиксируют его начальное показания;

10

вводят последовательно УФС 90, 180 и 270° на ПК и после введения каждого из них снимают показания фазометра;

определяя* отклонения показали! фазометра от номинального значения УФС, действующего на его входах, равного суша УФС калибратора и ДФ, т.е. от 0, 90, 180 и 270° соответственно;

после снятия показаний фазометра при введении УФС 270° на ПК устанавливают дополнительным фазовращателем УФС 90° и определяют отклонения показаний фазометра от 0°;

вводят последовательно УФС 0 , 90, 180° на ПК и после введения каждого из них определяют отклонения показаний фазометра от УФС, действующего на его входе и равного сумме УФС ПК и ДФ, т.е, 90, 180 и 270° соответственно;

после снятия показаний фазометра при введении УФС 180° на ПК с помощью ДФ устанавливают УФС 180° и определяют отклонения показаний фазометра от 0°;

вводят последовательно УФС 270, 0 и 90° на ПК и после введения каждого из них определяют отклонения показаний фазометра от значения 90, 180 и 270° соответственно;

после снятия показаний фазометра при введении УФС 90° на ПК устанавливают дополнительным фазовращателем УФС 270° и определяют отклонения показаний фазометра от 0°;

последовательно вводят УФС 180, 270 и 0° на ПК и после введения каждого из них определяют отклонения показаний фазометра соответственно от 20, 180, 270°;

результаты измерений заносят в табл.1»

Таблица I

Дополнительный УФС

0°    90°    180°    270°

Продолжение тайл.I

УФС на входе Дополнительный УФС 0° 90° 180® 270® 90° <S 21 <Г22 (Г 23 6'24 190° $ 31 S 32 <?33 $ 34 270® <? 41 S 42 S 43 $ 44 алгебраическая срама элементов граф! II 12 Из 214

За основную погрешность ПК принимают разность между максимальным и минимальным значениями сумм элементов граф, деленную на 8 и взятую со знаком (*).

Например, если максимум в I графе, а минимум в 4 графе, то

л У

5.6.2.4. Бели погрешность фазометра,с помощью которого поверяют калибратор, приблизительно равна погрешности ПК, а частотный диапазон фазометра уже частотного диапазона поверяемого калибратора, то определение основной погрешности производят с помощью дополнительного фазовращателя, преобразователя частоты и гетеродина, которые соединяют между собой по структурной схеме, приведенной на рис.2.

р - гетеродин;

ПК - поверяемый калибратор;

ПЧ - преобразователь частоты; дф - дополнительный фазовращатель; Ф - фазометр

Рис. 2

12

6 качестве ПЧ мозно использовать ПЧ из комплекта калибратора фазы Ф1-4. Подсоединение ДФ входящих в комплект преобразователя частоты, осуществляется в соответствии с Ц на калибратор Ф1-4.

Б качестве гетеродина берут генератор зли синтезатор частоты,

—7

имеющих стабильность частоты не кеяее 10 , например, ГЗ-119,

46-31 и др.

Устанавливают на ПК нужную частоту выходных сигналов, на гете-родиаечастоту на 10-20 кГц меньше пли больше частоты ПК.

Устанавливают на ПК максимальные выходные напрякения и далее проводят проверку в соответствии с п.5.5.2.3.

Коэффициент гармоник з 3-х каналах ПК контролируется в соответствии с п.5.5.

5.S.2.5. Б случае необходимости определения основной погрешности калибратора во зсем диапазоне У ОС з более, чем 4-х точках фазовой характеристики, применяют образцовым фазометр с погрешостьа близкой погрешности ПК и с диапазон ом частот_; с зответствуюшн диапазону частот ПК и ДФ, структурная схема соединения которых приведена рис.1.

В качестве ДФ используют ^«зозрелатели, настроенные на углы 0°, $$ ³ для частот, на которых определяется основная погрешность ПК.

Определение основной погрешности производят в следующей последовательности:

устанавливают рабочую частоту в соответствии с п.5.2.1;

устанавливают на ПК максимальные зн-чо:цыо напряжения;

устанавливают дополнительным фазовращателей УФС рудный 0°;

устанавливают на ПК УФС равный О³;

"обнуляют" показания индикатора фазометра и фиксируют его начальные показания;

13

устанавливают на ПК последовательно УФС с требуемо» дискретностью, например, для калибратора 51-4 равной 10°, т.е. УФС 10, 20, 30 и д.д, до 360°, и после установки кадцого из них снима-мают показания образцового фазометра;

определяют отклонения показаний фазометра от номинального значения УФС, действующего на его входах (Si ), равного сумме УФС калибратора и ДФ, т.е. от 0, 10, 20, 30 и т.д. до 350°соответ-ственно, результаты измерений заносят в табл.2 (вторая графа);

после установки на ПК УФС 350° а снятия показаний фазометра, устанавливают на ПК У 1C равный 0°, "обнуляют* показания индикатора фазометра;

устанавливают дополнительным фазовращателем УФС равный ^ »Ю° и фиксируют начальные показания фазометра;

устанавливают на ПК последовательно УФС с той аз дискретностью, т.е. УФС 0, 10, 20 , 30 и т.д. до 350° и после установки каддого из них снимают показания образцового Газометра;

определяют отклонения показаний Газометра от номинального зяа-чения УФС, действующего на его входах ( О ^    )    и разного сумме УФС

калибратора и ДФ, т.е. от Ю, 20, 30 я т.д. до 360°, результаты измерений заносят з табл.2 (третья графа);

Здесь L - номер дискретной точки на -фазовой характеристика

образцового фазометра.

Для определения основной погрешности ПК проводят следующие вычисления:

определяют разности соответствующих значений второй графы

- (    л    *

табл.2 ( О L ) и значений третьей графы табл.2 ( аС ), полученные значения (Si ~ Si ~ S 'S ^{заш1Снзам,г 3} четвертую графу табл.2.( c?i ).

Для каадого УФС, действующего на выходе ПК, вычисляют основную

15

5.6.2.6. При определении осноэдой погрешности результаты измерений заносят в протокол, примеры заполнения которых приведены в приложении 3,

6. (ШиПВНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ГОВЕРКИ 6.1. Положительные результаты поверки должны быть оформлены:

при государственной периодической позерке - выдачей свидетельства о поверка по форма, установленной Госстандартом СССР;

при ведомственной периодической поверке - выдачей свидетельства о позерке по форме, установленной ведомственной метрологической службой.

При положительных результатах метрологической аттестации калибраторов УЗС в качестве образцовых средств измерений выдается свидетельство о метралзгической аттестации по форма установленной Госстандартом СССР.

Во всех случаях калибратор пломбируют.

6.2. При отрицательных результатах поверки калибратор к применению не допускают и на него выдают извещение о непригодности с указанием причин.

Начальник ПИО

Качаяьаин сектора закоаэдатаяьаоЗ ьятрошогаа

Начальник лаборатории ^ и руководитель теш

Исполнитель

Основные технические и метрологические характеристики калибраторов угла фазового сдвига, применяемых в качестве образцовых средств измерений I и 3-го разрядов

Тип средства измерения ................... * ""f Рабочая ; частота, Тц j Диапазон задаваемого УФС, 1 1 Предел 1 Относитель-допускаег ная неота-МОЙ ОС- ! бильность новной i раб.частоты погрей- 1 за 10 мин, ности | не более Уровень выходных напряжений, В Коэффициент нели-яейных искажений Выходные сопротивления, ом I 2 3 4 1 5 6 7 8 Ф1-2 5»I03,I0.I03 20.I03,50,I03 [00.103,200.103 0-360° 0,1° 2. КГ5 I-ZO 1,55? 120 Ф5125 2-20.IO3 0-360° 0,03-0,1' ) 10-5 0,1-10 1,5% 50 УФАМП-1 От 0,001 до 1000 через 0,001 n* ЗО.Ю3 1000.Ю3 0-360° 0,15° 2,10“® От 0,1 до 10 (от 1.10”3до I.I03 Гц) 4(30Л03ПО 0,5 (1080. Ю3 Гц) 1,5% f | Ф1-4 От 5 до I.I07 0-360° с дискреты. Ю°при 5 Гц -2 МГц +o,i°т частоте от 5 до 20 Тц 5.10“® (1-0,001) ± 3055 1,0% при час-тах 5 Гц-- I МГц 2,$при 2-10 МГЦ 1 § й 1 s § м 500

ы -а

РАЗРАБОТАНЫ НПО "ШИШ им.Д.И.Мандвлеава"

ИСПОЛНИТЕЛИ: С.А.Кразчеако д-р гвха.наук (руководитель темы) И.Х«1Похор

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ сектором законодательной метрологии НПО "ВНИИМ им.Д.И.Менделеева"

Начальник сектора    М.Н. Селиванов

Ведущий инженер    И.А.Ввреинов

Старший инженер    Е.А.Соколова

УТВЕРЖДЕНЫ НПО "ВНИИМ им.Д.И.МБНДШЕВА"    06.    88г

Тип средства измерений	Рабочая частота, гц	Диапазон задаваемого У'ГС	Предел допускаемо!} основной погрешности	Относительная нестабильность раб.частоты за 10 мин, не болея	Уровень выходных напряжений, В	Коэффициент нелинейных искажений	Выходные сопротивления, Ом
		30° при § и 10 МГц	+0,03°при частоте от 20 до 10^ Гц, +0,05° при частоте от 10^ ДО Ю6 Тц, +0,1*'рри частота от 10^ до Ю7 Гц
■55824	0,001- 2.10е	0-(+3S0)° с дискрета о-стыо 0,1° до 20 кГц и 1° свище 20 1{Гц	+ 0,1°	1.КГ5	0,001-10	1,0/*	8 81

УДК 621.317,373 (083,78) (083,74)

методические указания

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТША ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРШИЙ КАЛИБРАТОРЫ УГЛА ФАЗОВОГО СДВИГА ОБРАЗЦОВЫЕ

Методика поверки

МИ

Взамен МИ 109-76

Дата введения

Настоящие методические указания (далее - МИ) распространяются на образцовые калибраторы угла фазового сдвига (УФС) I и 2-го рвз-

в диапазоне частот от 0,001 Гц до 10 МЩ,и уста-

навливают методику юс периодической поверки*

Экспериментальное определение метрологических характеристик

их метрологической аттестации в качестве образце-

вше средств измерений следует проводить по методике настоящих МИ. Порядок проведения ме тралогтеской аттестации - по Ш 1318-86. Основные технические и метрологические характеристики серийно выпускаемых отечественных калибраторов УФС, на которые распространяются настоящие МИ, приведены в приложении I.

По настоящим МИ следует поверять и другие калибраторы УФС с характеристиками, аналогичными приведенным в приложении I.

I. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1*1. Ери проведении поверки должны быть выполнены следующие операции:

внешний осмотр (д.5.1); опробование (п.5.2);

определение погрешности установки рабочих частот (п.5.3); определение нестабильности рабочих частот (п.5.4); определение коэффициента гармоник выходных сигналов

2

(при изменении УФС os О до 360°)    (п.5.5);

определение основной погрешности воспроизведения УФС <д.5.6).

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1.    При проведении поверки должны быть применены следующие средства поверки.

2.1.1.    ОбразцовыеJ

государственный специальный эталон единицы УФС между двумя электрическими напряжениями (ГЭТ-64-74);

образцовые калибраторы I-го разряда, например, типа Ф1-4 ; цифровые фазометры с диапазоном частот от 0,001 Гц до 10 МГц, о разрешающей способностью 0,01°, например, фазометры типа Ф2-28, Ф2-34, ФК2-35, Ф5131.

2.1.2.    Вспомогательные:

алектронно—счетаын частотомер с разрешающей способностью

г*    Q

10-'- 10 , измеряющий частоту и период синусоидального напряжения с относительным значением временной нестабильности частоты внутреннего кварцевого генератора не более +5.10“® за I ч например, типа 43-63;

измеритель нелзнайанх иеказгниЗ о диапазонам рабочий частот от 0,001 Гц до 10 МГц с патретостьэ не болев 10 Z, например, типа C6-XI;

электронный осциллограф, обеспечивающий получение однократной •фигуры Ллесаау,    ваарныер,    тала    CI-9i;

анализатор спектра с диапазонам частот от 0,01 до 10 _j например, типа СК4-59} вольтметр селективный с диапазоном измерений до I В, по ГОСТ 8711-78, например, типа £6-10}

генератор сигналов низкочастотный с диапазоном частот до 20 МПх и зыходнш напршвяием до I 0 по ГОСТ 23767-79, например.

3

типа ГЗ-119;

синтезатор частоты с диапазоном частот до 20 МГц, например, типа 13-31.

2.2. Применяемые средства измерений (кроме осциллографа) долины иметь свидетельство о поверке (метрологической аттестации).

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

При проведении поверки долины быть соблюдены требования безопас я ости, изложенные в "Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилах техники безопасности при эксплуатации. электроустановок потребителей", утвержденных Главгосэнергонадзором.

4.    УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕК

4.1.    При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

температура окружающего воздуха (20 + 5) °С,

относительная влажность воздуха (65 + 15) %,

атмосферное давление (100 + 4) кПа,

напряжение питающей сети (220 + II ) В при частота (50 +0,4) Гг

4.2.    Работа с применяемыми средствами поверки должна проводиться согласно их инструкций по эксплуатации.

5.    ПРОВЕДЕНИЕ ПОЗЕРКИ

5.1.    Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие поверяемого калибратора (ПК) следующим требованиям.

5.1.1.    ПК не должен иметь внешних повреждений, влияющих на его работу.

4

5.1.2.    ПК долкен быть укошлоктозан технической документацией СЕД) и кабелями из комплекта прибора.

5.1.3.    Маркировка ПК долина соответствовать ХЯ.

5.2, Опробование

При опробовании ПК проверяю?:

наличие на выходаz ПК значений напряжений, в диапазона» соответствующей указанному в ЗД|

возаашость измерения УК# от 0 до 330° менду выходными нзлря-иеншши.

5.2,1. Значение выходных напряканзЗ ШС определяют с помощью осциллографа    Осциллограф    подключают    по

очередно к кандоау выходу ПК» Измеряют дэоГяув зтяитуду синусоиды

на экране осциллографа затем определяют действующее апачепие шесод-иого иапрязения

ш

где Dm ~ ашлптудаое значение напряжения.

Погрешность определения вапрявения с поглощью осциллографа не более + 5 %_щ При необходимости болае точного определения значений вюодянх напрякений мозат быть использован любой тш вольтмет

ра.

Если значения выходных напрязенп? ПК соответствует указанным в ХД» проводят дальнейшее опробование,

5.2.2, Проверку возмоааости измерения У1С от 0 до 330° осуществляя® с помощью осциллографа или фазометра.

5.2.2.1. Цра проведении опробования с помощью осциллографа "Выход I* ПК подключают к входу "У* осциллографа» а "Выход 2" к входу "X". Устанавливают на осциллографе рззш работы с синусоидальн-ныьш сигналами. Устанавливав® на ПК шкешалъную амплитуду выход-

5

них напрягиний« На экране осциллограф должна появиться устойчивая фигура Лиссаау в виде эллипса.

Задают УФС: для калибраторов Ф1-2 и установки УФАШ плавно, дои калибраторов Ф1-4 от 0 до 100° дискретно через 10° и от 100 до 300° через 100°,

дои калибраторов Ф6125 и Ф5224 от I до 10° дискретно через 1°, от 10 до 100° через 10° и от 100 до 360° через 100°.

Фигура Ниссану с изменением УФС меняет свою форму от линии, близкой к прямой (при О, 180 и 360° с наклоном в 45°), до круга (при 90 и 270°).

Опробование проводят на частотах:

20 Гц; 10, 100, 500 кГц; I и 10 МГц для калибратора <51-4;

ОД» 10, 1000 Гд; 20, 200 кГц дон калибратора Ф5224;

0,1, Ю Лд; I, 20 кГц для калибратора §5125;

0,1, Ю, 100, 1000 Гц; 30, 1080 кГц дон установки УФАМП-1;

5, 10, 200 кПд дои калибратора §1-2.

5.2.2.2. При проведении опробования с помощью фазометра выходы ПК подключают к входам фазометра. Устанавливают на ПК максимальную амплитуду выходных напряжений. Задают УФС в соответствии с п.5.2.1, а для калибратора Ф5224, кроме УФС, указанных в п.5.2.1 задают УФС от 0 до 1° через 0,1°, и наблюдают по индикатору соответствие индицируемого УФС с задаваемым по ПК. В противном случае Ж не исправен и дальнейшей поверке не подлежит.

5.3. Определение погрешности установки рабочих частот При помощи электронного частотомера измеряют частоту любого из выходных напряжений ПК. Измерения проводят на частотах по п.5.2.1.

Погрешность установки рабочей частоты cTf в процентах опре-

в

(2)

$нон - номинальное значение частою* Гд»

При определении погрешности установки рабочих частот* меньших 1000 Гц, с помощью частотомера измеряет период выходного напряае-

Погрешность установки рабочих частот не додана превышать значений» указанных в ЦЦ на прибор.

5.4. Определение нестабильности рабочих частот С помощью электронного частотомера в течение 10 мин через каздую минуту измеряют частоту любого из яшиц^шх напряжений ПК.

Нестабильность чг    щедяют    по    формуле

(4)

- максимальное и ьшнимальное значения частот из

полученного ряда результатов.

Нестабильность рабочих частот на долина превышать значений, указанных в "СИ па прибор.

Измерения проводят на частотах по п.5.2.1.

5.5, Определение коэффициента гармоник выходные напряжений Для измерения коэффициента гармоник на частотах от 20 Гц до 200 кГц применяют измеритель нелинейных искажений С8-П, а на частотах свыше 200 кШ - используют анализатор спектра СК4-5Э. Устанавливают на ПК максимальные выходные напряги ния в каналах к измеряет I-ую, 2-ую, 3-ью, 4-ую и 5-ую гармоники выходных сигналов обоих каналов.

Коэффициент гармоник определяют до формула

„ ШЖШШЕ.

^Сг~ v<

Коэффициент гармоник яа должен превышать значений, указанных в ТД на прибор и быть постоянным при изменении УФС от 0 до 360°,

УФС необходимо задавать через 10° с ввдержкой времени в 10 с, чтобы избежать смещение частоты, дающее погрешность измерения коэффициента гармоник.

Не стабильность коэффициента гармоник не должна превышать 4 % его значении.

5.3. Определение основной погрешности воспроизведения УФС

5*6,I. Определение основной погрешности образцовых калибраторов 1-го разряда осуществляют сличением с государственным специальным эталоном единицы УФС на частотах 0,01, Ю^ЗТц; 100 кГц; I, 10 МГц при помощи компаратора УФС, входящего з состав государственного эталона в соответствии с "Правила!,® хранения и применения государственного специального эталона единицы УФС". Основная погрешность воспроизведения УФС образцовых калибраторов I-го разряда не должна превышать + 0,03° при частотах до I МГц.

5.6.2. Определение основной погрешности образцовых калибраторов 2-го разряда можно осуществить несколькими способами.

5.6.2.1. Сличение Ж с образцовым калибраторам (ОК) I-го разряда производят при помощи фазометра, погрешность которого должна быть меньше погрешности Ж (на 20 %), на частотах, приведенных в п.5.2.1. Проварку проводят при одинаковых рабочих частотах выходных напряжений сличаемых калибраторов. Устанавливают максимальные уровни напряжений на выходах калибраторов. Фазометр подключают к выходам ОК. Путем нажатия кнопки "Установка нуля" фазометра устанавливают УФС, равный 0, на фазометра.