МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

АНАЛИЗАТОРЫ МНОГОКАНАЛЬНЫЕ АМПЛИТУДНЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

АНАЛИЗАТОРЫ МНОГОКАНАЛЬНЫЕ АМПЛИТУДНЫЕ

Методы намерения параметров

Multichannel amplitude analyzers. Methods of parameters of measurements

OKU 436117

Постановлением Государственного комитета СССР но стандартам от 23 марта 1982 г. № 1195 срок введения установлен

с 01.07.83

Настоящий стандарт распространяется на амплитудные многоканальные анализаторы (анализаторы) с линейной характеристикой преобразования, предназначенные для определения распределения импульсов по амплитуде. Стандарт устанавливает методы измерения: минимальной и максимальной измеряемых амплитуд; ширины канала;

основной погрешности ширины канала; нестабильности ширины канала;

дополнительной погрешности ширины канала от изменения температуры;

дополнительной погрешности ширины канала от изменения напряжения сети электропитания;

положения начальной точки;

основной погрешности начальной точки;

нестабильности начальной точки;

дополнительной погрешности начальной точки от изменения темпер;!туры; дополнительной погрешности начальной точки от изменения напряжения сети хтектропита-

ния;

интегральной нелинейности; дифференциальной нелинейности; рабочего диапазона; времени преобразования; максимальной загрузки; погрешности живого времени.

Термины, применяемые в стандарте, и их определения — по ГОСТ 16957. Обозначение погрешностей — по ГОСТ 8.401.

Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 659.

Измерение всех параметров, кроме дополнительных погрешностей ширины канала и начальной точки, проводят в нормальных условиях по ГОСТ 12997 при температуре (+20 ± 2) ‘С.

Измерения параметров, выполняемые на одинаковых установках, могут проводиться одновременно.

В приложении приведен перечень рекомендуемой измерительной аппаратуры, приборов и вспомогательных средств.

Для автоматизации процессов измерения параметров анализаторов и обработки полученных результатов измерения в состав установок допускается включать средства вычислительной техники. (Измененная редакция. Изм. № I).

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

© И здатсльство стандартов. 1982 © ИПК Издательство стандартов. 2001

С. 2 ГОСТ 22252-82

I. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ МИНИМАЛЬНОЙ И МАКСИМАЛЬНОЙ ИЗМЕРЯЕМЫХ АМПЛИТУД (АаЛа и Дщах)

1.1.    Аппаратура

Генератор периодических импульсов точной амплитуды, у которого амплитуда выходных импульсов должна регулироваться в пределах от минимального до максимального значения измеряемых амплитуд с учетом соотношения выходного сопротивления генератора и входного сопротивления анализатора; предел допускаемой погрешности установки амплитуды и нестабильность амплитуды не должны превышать 0,33 погрешности измеряемого параметра; временные параметры выходных импульсов должны соответствовать требованиям, установленным в стандартах и (или) технических условиях на конкретные анализаторы; частота (скорость следования) импульсов — нс более 0.01 максимальной загрузки (v_mAX).

Измеритель скорости счета импульсов, диапазон измерения которого должен соответствовать частоте генератора, а параметры входного сигнала и входной цепи должны соответствовать параметрам входных испей и сигналов анализатора.

1.2.    П о д г о т о в к а к измерению

1.2.1. Перед началом измерения любого параметра должны быть сделаны необходимые регулировки и установки органов управления, предусмотренные стандартами и (или) техническими условиями на конкретный анализатор.

Измерения должны начинаться, когда установится рабочий режим всех устройств после их включения.

1.2.2. Схема соединения устройств приведена на черт. I.

Выход генератора соединяют со входом анализатора радиочастотным кабелем, требования к которому определяются документацией на генератор. Измеритель скорости счета импульсов подключают к выходу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) анализатора, позволяющему измерить скорость счета импульсов.

1.3. Проведение и з м с р с н и й

Предварительно измерителем скорости счета импульсов измеряют частоту импульсов генератора периодических импульсов точной амплитуды. Устанавливают режим измерения в анализаторе. Порот дискриминации анализатора устанавливают так, чтобы диапазон измерений был полным. Временные параметры выходных импульсов генератора устанавливают в соответствии со стандартами и (или) техническими условиями на конкретный анализатор.

Скорость счета импульсов, регистрируемых анализатором, может быть определена путем суммирования количеств;» зарегистрированных в пике генератора импульсов и делением полученной суммы на время накопления. В этом случае измеритель скорости счета нс требуется.

Амплитуду импульсов генератора устанавливают меньше, чем значение минимальной амплитуды и плавно се увеличивают. Определяют значение амплитуды выходных импульсов генератора A_g min. при котором скорость счета импульсов, регистрируемых анализатором, составляет приблизительно 50 % от частоты генератора.

Затем амплитуду импульсов генератор;! устанавливают меньше, чем значение максимальной амплитуды и, плавно увеличивая се. определяют А_Стм. Критерий определения Aq^ совпадает с приведенным выше для А^^.

1.4. Обработка результатов

Минимальную или максимальную измеряемую амплитуду (А,), соответствующую порогу срабатывания, измеряют непосредственно на входе анализатора любым измерительным прибором, обеспечивающим точность, указанную в стандартах и (или) технических условиях на конкретный анализатор, либо отсчитывают по генератору точной амплитуды и определяют по формуле

I

I + *ч/*л'

где R_<l — выходное сопротивление генератора;

R_a — входное сопротивление анализатор;»;

А_с — амплитуда выходных импульсов генератора.

ГОСТ 22252-82 С. 3

Расчетные соотношения для вычисления значений минимальной и максимальной измеряемых амплитуд, а также их погрешностей одинаковы, поэтому индексы min и max при А, и А_с в этой и последующих формулах опушены.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ШИРИНЫ КАНАЛА

Устройство вывода данных в цифровой форме, сопрягаемое с    Черт. 2

а нал и затором.

2.2. Подготовка к измерению — поп. 1.2.1.

Схема соединения представлена на черт. 2.

Выход генератора импульсов и генератора шума соединяют со входом анализатора через

линейный сумматор.

2.3. Проведение измерений Включают режим измерения в акали заторе при полном диапазоне измерения амплитуд импульсов.

Включают генератор шума. Среднее квадратическое отклонение выходного напряжения и полосу частот генератора шума устанавливают таким, чтобы пик регистрировался примерно в 10 каналах с числом отсчетов 0,1 N_mtx в крайних каналах пика, где N_mtx— максимальное число отсчетов в пике. Пик должен описываться симметричной кривой.

Проводят два измерения, в результате которых определяют амплитуды и соответствующие им номера канала, в начале и конце диапазона: A_CfKt и (около 0.1 /4_тах) и А_0рг

Максимальное число отсчетов в

каждом пике, а также ширина канала анализатора должны соответствовать требованиям стандартов и (или) технических условий на конкретные анализаторы.

Номера каналов т_г в которых регистрируется каждый пик. и соответствующие числа отсчетов определяют по устройству вывода данных из анализатора.

2.4. Об ра бот к а результатов

Определяют амплитуды импульсов на входе анализатора А.„ и соответствующие амплитудам импульсов генератора А_(;ро и А_Сре по п. 1.4 с учетом коэффициента передачи линейного сумматора.

Ширину канала определяют как наклон прямой линии, проходящей через эти пики (Л^. и А_ре, т^).

Значение положения каждого пика (т^ и т^) вычисляют следующим образом (черт. 3).

Определяют на левой и правой сторонах пика номер;» канала т_ь и т_н% соответствующие числу отсчетов 0.1 N'_mn.

Вычисляют число отсчетов (N_t) в каналах от т_ь до т_н по формуле

ГОСТ 22252-82 С. 5

5. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ШИРИНЫ КАНАЛА

ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

5.1.    Аппаратура — поп. 2.1;

термокамера с диапазоном температуры от 10 до 35 ‘С.

5.2.    Подготовка к измерению — по п. 2.2.

5.3.    Проведение измерения

Анализатор помешают в термокамеру, в которой должна был. установлена температура (20 ± 3) *С\ включают его и по истечении времени установлении рабочего режима, указанного в стандартах и (или) технических условиях на конкретный анализатор, проводят измерение. Температуру в термокамере повышают до 35 X и поддерживают ее постоянной с погрешностью ± 3 X в течение 2—4 ч в зависимости от массы прибора, после чего проводят измерение.

При массе прибора до 2 кг время выдержки в камере должно быть 2 ч. при массе от 2 до 15 кг — 3 ч и при массе свыше 15 кг— 4 ч.

В термокамере вновь устанавливают температуру (20 ± 3) *С и по истечении времени выдержки проводят измерение.

Затем анализатор выключают, устанавливают температуру в камере (10 ± 3) X и поддерживают ее постоянной в течение 2—4 ч в зависимости от массы прибора, после чего анализатор включают и по истечении времени устаноалсння рабочего режима проводят измерение.

Измерения при всех значениях температуры проводят по п. 2.3.

5.4.    Обработка результатов — поп. 2.4.

Дополнительную погрешность ширины канала от изменения температуры (у,/ ) в процентах вычисляют по формуле

где //, — значение ширины каната при таком пределе температуры рабочих условий, при котором абсолютное значение разности максимально;

Д / — отклонение температуры от нормального значения, соответствующее верхнему или нижнему пределу рабочих условий.

6. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ШИРИНЫ КАНАЛА ОТ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

6.1.    Аппаратура — поп. 2.1;

автотрансформатор или стабилизатор напряжения с вольтметром для измерения выходного напряжения электропитания. Выходное напряжение должно изменяться не менее чем на 10 % и минус 15 % от номинального значения (220 В) и определяться с погрешностью нс более ± 1 %.

6.2.    Подготовка к измерению — по п. 2.2.

6.3.    Проведение измерения

Устанавливают номинальное напряжение сети электропитания автотрансформатором шли стабилизатором напряжения (220 В) и, по истечении времени установления рабочего режима, проводят измерение.

Напряжение электропитания увеличивают на 10 % (242 В) по отношению к номинальному и по истечении времени, установленного стандартами и (или) техническими условиями на конкретный анализатор, проводят измерение.

Напряжение питающей сети уменьшают на 15 % (187 В) по отношению к номинальному и по истечении времени, указанного выше, проводят измерение.

Измерение при всех трех значениях напряжения электропитания проводят по и. 2.3.

6.4.    Обработка результатов — по п. 2.4.

Дополнительную погрешность ширины канала от изменения напряжения сети -электропитания (Y// ) в процентах вычисляют по формуле

ГОСТ 22252-82 С. 7

10.4. Обработка результатов — по п. 7.4.

Дополнительную погрешность начальной точки от изменения температуры (Да,) вычисляют по формуле

K~^aL>

д/

где а, — значение начальной точки при таком пределе температуры рабочих условий, при котором абсолютное значение разности максимально; д/—отклонение температуры от номинального значения, соответствующее верхнему или нижнему пределу рабочих условий.

11. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ НАЧАЛЬНОЙ ТОЧКИ ОГ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

11.1.    Аппаратура — по п. 2.1;

автотрансформатор или стабилизатор напряжения с вольтметром ал я измерения выходного напряжения электропитания. Выходное напряжение должно изменяться нс менее чем на плюс 10 % и минус 15 % от номинального значения (220 В) и определяться с погрешностью нс более ± 2 % от номинального значения напряжения сети.

(Измененная редакция, Изм. № I).

11.2.    Подготовка к измерению — по п. 2.2.

11.3.    Проведение измерения — по пп. 2.3 и 6.3.

11.4.    Обработка результатов — по п. 7.4.

Дополнительную погрешность начальной точки от измерения напряжения электропитания (Д а у) вычисляют по формуле

А о.у= ± | a_v-a 1^ .

где а у— значение начальной точки при таком пределе напряжения электропитания рабочих условий, при котором абсолютное значение разнос™ максимально.

12. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ

12.1.    Аппаратура — поп. 2.1.

Интегральная нелинейность генератора периодических импульсов точной амплитуды не должна превышать 0,5 от интегральной нелинейности анализатора.

12.2.    Подготовка к измерению — по п. 2.2.

12.3.    Проведение измерения

Измерения выполняют, как указано в п. 2.3 аля 10—20 точек диапазона. Распределение точек измерения по диапазону определяется стандартами и (али) техническими условиями на конкретный анализатор.

Примечания:

1.    Допускается получение амплитудной характеристики преобразования, используемой для дальнейшею определения интегральной нелинейности, путем интегрирования результатов набора распределения дифференциальной нелинейности (чисел отсчетов в каналах от генератора линейно изменяющейся амплитуды) во всех каналах рабочего диапазона анализатора по методике раза. 13.

Используемый генератор импульсов должен облагать интегральной нелинейностью, нс превышающей 0.5 от интегральной нелинейности анализатора. Набор распределения дифференциальной нелинейности проводится по п. 13.1.3 для анализаторов с любым числом каналов во всем рабочем диапазоне измеряемых амплитуд. Перевод набранного дифференциального распределения в интегральное (суммирование результатов набора во всех предыдущих каналах в данный) производится специальным режимом анализатора или путем обработки на ЭВМ. Необходимо учитывать переполнение каналов в конце рабочего диапазона анализатора, которые могут возникнуть при суммировании. Полученные характеристики преобразования должны обрабатываться по методике п. 12.4.

2.    Допускается измерение интегральной нелинейности анализатора с использованием линий спектра ионизирующего излучения радиоактивных источников из набора ОСГИ-М и (или) ОСГИ. Применение этого метода целесообразно при метрологической аттестации спектрометров (анали заторов в составе спектрометров), проводящейся по методикам, изложенным в стандартах и ТУ на конкретные спектрометры (анализаторы).

100.

гле N,— одно из значений числа отсчетов в канале, для которого модуль разности максимален;

N. — среднее арифметическое значение числа отсчетов в канале.

При вычислении дифференциальной нелинейности используют только каналы, заключенные в интервале от т_а снизу до т_/ сверху, которые находятся в пределах рабочего диапазона.

13.2. Метод измерения для анализаторов с числом уровней квантования более 4096

13.2.1. Аппаратура

Генератор — по п. 13.1.1. у которого изменение амплитуды выходных импульсов должно быть в диапазоне от Г до У + У_иср (черт. 7). соответствующее требованиям стандартов или технических условий на конкретный анатизатор.

Устройство вывода данных в цифровой форме, сопрягаемое с анализатором.

Допускается вместо генератора поп. 13.2.1 использовать совокупность устройств, приведенную на черт. 8. соответствующую требованиям к указанному генератору. Если выходы генератора линейно изменяющегося напряжения или регулируемого источника постоянного напряжения являются сим-

мстричными относительно корпуса, их соединяют последовательно (черт. 9). а линейный сумматор нс используют.

13.2.2.    Подготовка к измерению — поп. 1.2.1.

Схема соединения устройств — см. на черт. 6 или 8 и 9.

13.2.3.    / 1роведение и змерения

Включают режим измерения в анализаторе при полном диапазоне измерения амплитуд импульсов. Для уменьшения времени измерения испытывают три участка в полном диапазоне.

Выбирают наиболее критичные для аналогоцифрового преобразователя ашии затора участки диапазона, участок минимальных и максимальных значений входного сигнала, а также

середине и конце полного диапазона.

Максимальное значение амплитуды импульсов (У) и максимальное значение (У + Г_11Ср) устанаативают таким образом, чтобы последовательно перекрывать вышеуказанные участки. Время измерения для каждого участка определяется накоплением среднего числа отсчетов в канате.

Среднее число отсчетов в канале, ширина каната, число участков измерения и их местоположение в полном диапазоне измерения должны соответствовать указанным в стандартах и (или) технических условиях на конкретный анализатор.

Результаты измерения— число отсчетов в каждом канате анализатора jV_; — выводят на устройство вывода данных в цифровой форме.