2.1. Значения фиксированных несущих частот, на которых воспроизводится ЧМ сигнал 0,1; 1; 2; 5 и 50 МГц.
2.2. Диапазон воспроизводимых значений девиации частоты 1 - 10⁶ Гц.
2.3. Диапазон модулирующих частот 0,02 - 200 кГц.
2.4. Неисключенная систематическая погрешность воспроизведения девиации частоты во всем диапазоне модулирующих частот
2.5. Случайная погрешность воспроизведения девиации частоты (СКО)
2.6. Случайная погрешность передачи размера единицы девиации частоты (СКО)
2.7. Коэффициент гармоник ЧМ сигналов ( при Δfmax ) не более 0,08 %.
2.8. Время самопрогрева изделия 30 мин.
2.9. Напряжение питающей сети (220±22) В с частотой (50±0,5) Гц с содержанием гармоник до 5 %.
2.10. Мощность, потребляемая РЭ (без ПК) от сети переменного тока при номинальном напряжении не превышает 60 ВА.
2.11. Масса РЭ не превышает 16 кг (без ПК).
2.12. Габаритные размеры РЭ (без ПК) 488 х 475 х 210 мм.
2.13. Климатические и механические воздействия по группе 2 ГОСТ 22261 со значением рабочих температур от +10°С до +35°С.
2.14. Рабочий эталон соответствует требованиям ГОСТ 22261, ГОСТ 26104 (Сертификат соответствия № РОСС RU.МЕ34.А01472).
2.15. Гарантийное обслуживание - 2 года.

3.1. В состав комплекта рабочего эталона входят:

• Рабочий эталон РЭЕДЧ
• Комплект ЗИП для обеспечения эксплуатации, автономной поверки и ремонта
• Руководство по эксплуатации
• Диск лазерный для установки специального программного обеспечения на персональный компьютер потребителя

3.2. Сроки поставки рабочего эталона и цена - договорные.

---

Отзывы потребителей и публикации в СМИ о данном средстве измерений

Журнал "Законодательная и прикладная метрология" №3, 2002

РАБОЧИЙ ЭТАЛОН ЕДИНИЦЫ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ

Ю.Д.Болмусов, В.А.Мартынов, Е.Л.Скворцов, Н.В.Куваева

Ввиду наличия большого парка измерителей девиации и модуляции, а также установок 1 разряда для поверки средств измерений девиации частоты в середине 80-х годов было разработано [1] автоматизированное рабочее место для поверки средств измерения девиации частоты  (АРМ ИДЧ),  которым  был  оснащен  ряд территориальных органов Росстандарта и ведомственных метрологических служб. По техническим характеристикам АРМ ИДЧ имел статус рабочего эталона (РЭ) единицы девиации частоты (ДЧ). АРМ ИДЧ строился на базе вычислительного устройства «Электроника ДЗ-28» с использованием большого количества стандартных (8 типов) приборов и нестандартных (7 типов) блоков, управляемых по каналу общего пользования. К настоящему времени АРМы ИДЧ, имеющиеся в эксплуатации, практически полностью выработали свой технический ресурс и морально устарели. Кроме того, они не обеспечивают поверку образцовых установок нового поколения К2-54 и К2-56.

Взамен АРМ ИДЧ разработана малогабаритная поверочная установка для средств измерения девиации частоты (рабочий эталон единицы девиации частоты - РЭЕДЧ ) нового поколения.

РЭЕДЧ обеспечивает воспроизведение, хранение и передачу размера единицы девиации частоты средством измерения параметров частотно-модулированных (ЧМ) колебаний. Эталон может быть использован для комплексной поверки эталонных средств измерения   (установки К2-38, К2-54, К2-56) по следующим параметрам:

- погрешности воспроизведения или измерения размера девиации частоты;

- частотному шуму и фону (паразитной девиации частоты);

- коэффициенту сопутствующей амплитудной модуляции (АМ) при частотной модуляции;

- коэффициенту гармоник закона ЧМ;

- уровню напряжения выходных ВЧ сигналов;

- погрешности установки модулирующих частот.

Эталон может быть использован для поверки рабочих средств (измерители модуляции СКЗ-43, СКЗ-45, СКЗ-46 и др.). Укрупненная структурная схема РЭЕДЧ приведена на рисунке. Основу   РЭЕДЧ   составляют   четыре   вновь   разработанных функционально и конструктивно законченных малогабаритных модуля: калибратор ДЧ, компаратор ДЧ, измеритель уровня сигналов и сопутствующей AM (СПАМ), устройство управления (УУ), размещенных в одном корпусе, а также персональный компьютер (ПК).

Калибратор ДЧ, представляющий собой активную многозначную меру единицы девиации частоты, построен на базе ЧМ автогенератора с ультралинейной модуляционной характеристикой и малыми частотными шумами.

Автогенератор генерирует ЧМ колебания на фиксированной несущей частоте 50 МГц и обеспечивает воспроизведение значений девиации при синусоидальной ЧМ в пределах от 10 Гц до 1000 кГц в диапазоне модулирующих частот 0,02 - 200 кГц. Для расширения пределов воспроизводимых значений девиации в области малых значений, в калибраторе ДЧ также формируется ЧМ сигнал на несущей частоте 5 МГц с использованием масштабного преобразователя девиации на базе цифрового делителя частоты. Модуляция ЧМ автогенератора (в режиме внутренней ЧМ) осуществляется от встроенного генератора низких частот (НЧ), работающего на 12 фиксированных частотах диапазона 20 Гц - 200 кГц. Генератор НЧ характеризуется малым уровнем нелинейных искажений (коэффициент гармоник 0,01 - 0,03 %) и высокой стабильностью амплитуды выходного сигнала.

Автоматизированная  калибровка  девиации  частоты  на  всех модулирующих частотах осуществляется в реперной точке 1000,0 кГц на несущей частоте 50 МГц. Для установки значений девиации в пределах 100 Гц - 990 кГц (на частоте 50 МГц) и 10 Гц-99 кГц (на частоте 5 МГц) используется образцовый делитель модулирующего напряжения.

Калибровка девиации частоты в калибраторе происходит по методу электронно-счетного частотомера. Структурная схема вычислительного частотомера, реализованного в эталоне, алгоритмы измерения и калибровки близки к описанным в "Болмусов Ю.Д. и др. /Измерительная техника. - 1990. -№ 4.- с.56". Отличия заключаются в том, что вся структурная схема вычислительного частотомера реализована на базе аппаратных и программных средств однокристального микропроцессора (МК). Кроме того, алгоритмы измерения девиации частоты частотомером и калибровки девиации усложнены с целью исключения ряда выявленных в прессе исследований методических и аппаратурных составляющих систематической погрешности воспроизведения единицы ДЧ.

Компаратор ДЧ построен по принципу супергетеродинного ЧМ приемника с усилителем-ограничителем на промежуточной частоте и двумя прецизионными частотными детекторами (ЧД). Малошумящий ЧД включается, когда в компараторе устанавливаются пределы измерения 50 Гц и менее. Широкополосный ЧД используется при значениях девиации 0,05 - 500 кГц и обеспечивает высокую линейность детектирования (малый уровень нелинейных искажений). В  низкочастотном тракте компаратор ДЧ содержит набор фильтров с стандартными полосами пропускания по модулирующим частотам 0,02 - 3,4 кГц; 0,3 - 3,4 кГц; 0,02 - 20 кГц; 0,3 -20 кГц; 0,02 - 200 кГц; 0,3 - 200 кГц и два типа детекторов: пиковый детектор и детектор среднеквадратических значений. Сигналы с детекторов поступают для измерения на   вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) УУ.

При значениях девиации от 500 кГц до 1000 кГц компарирование осуществляется цифровым измерителем по методу электронно-счетного частотомера.

Компарирование малых значений ( менее 100 Гц) может производится с использованием пикового или среднеквадратического детектирования. Кроме основного назначения, компаратор ДЧ используется:

- в качестве демодулятора при измерении коэффициентов гармоник ЧМ сигналов (при поверке эталона и ОСИ);

- в качестве измерителя малых значений паразитной девиации частоты (при поверке эталона и ОСИ);

- в качестве образцового измерителя модуляции при определении диапазона модулирующих частот и пределов воспроизводимых значений девиации (апробирование эталона и ОСИ перед поверкой). Компаратор ДЧ имеет режим автоматизированной калибровки от калибратора ДЧ во всех полосах пропускания модулирующих частот. Это превращает его в измеритель девиации частоты с основной погрешностью близкой к погрешности калибратора ДЧ (~ 0,2%).

Измеритель уровня сигналов и СПАМ предназначен для измерения уровней выходных напряжений в диапазоне частот 10 кГц - 1000 МГц и коэффициента сопутствующей AM у ЧМ сигналов.

Измеритель   содержит   систему   коммутации   ВЧ   сигналов, широкополосную детекторную секцию согласованную (50 0м) по входу для измерения ВЧ напряжений, а также набор детекторов (амплитудный, пиковый) и масштабных усилителей для измерения СПАМ методом амплитудного детектирования. Линеаризация характеристик детекторов в диапазоне напряжений 0,05 - 0,5 В, частот 0,01 -1000 МГц и коэффициентов AM (0,1-5%) осуществлена программными средствами ПК.

Устройство управления выполнено на основе однокристального высокопроизводительного микроконтроллера   (МК).   УУ выполняет следующие измерительные и управляющие функции в составе эталона:

- управление узлами и модулями эталона по семи последовательным каналам управления;

- измерение постоянного напряжения по семи аналоговым входам;

- измерение частоты по четырем цифровым каналам;

- измерение девиации частоты;

- хранение  постоянных и перепрограммируемых данных, калибровочных коэффициентов в энергонезависимой памяти;

- связь с внешним ПК по интерфейсам RS-232 и RS-485. В состав УУ, кроме однокристального МК, входят 12-ти разрядный высокоскоростной АЦП, энергонезависимое запоминающее устройство, мультиплексоры входов и интерфейсов, драйверы интерфейсов. Работой высокоскоростного АЦП управляет МК.

Связь УУ с ПК может быть организована по любому из интерфейсов. По интерфейсу RS-485 может быть реализована сеть управления внешними приборами, не входящими в состав РЭ, т.е. организовано построение еще более мощных измерительных систем.

Ввод, вывод, обработка, отображение и хранение всей информации осуществляется входящим в состав эталона ПК. Для управления эталоном разработана   специальная   прикладная   программа   «Эталон-ЧМ», работающая в операционной системе «Windows-98». Программа «Эталон-ЧМ» обеспечивает:

- работу с составными частями эталона: калибратором ДЧ, компаратором ДЧ, измерителем уровня ВЧ напряжений, измерителем СПАМ как с отдельными функционально законченными приборами, так и их совместную работу друг с другом;

- методики автоматизированной поверки ОСИ К2-38, К2-54 и К2-56 с хранением (архивом) и выводом на печать результатов поверки (протоколы поверки, свидетельство о поверке);

- методику автоматизированной автономной поверки эталона с сохранением и выводом на печать результатов поверки;

- программу диагностики функционирования всех составных частей эталона;

- сервисные программы, расширяющие возможности РЭ. Методики автоматизированной поверки ОСИ и эталона построены в форме меню (выбор поверяемого параметра) и таблиц протоколов поверки, в которых указаны параметры поверяемых точек и границы допусков. После щелчка «мыши» ПК по окну протокола «ИЗМЕРЕНО», все измерения далее (усреднение отсчетов по текущему значению, вычисление СКО и т.д.) производятся автоматически. В графе «ИЗМЕРЕНО» появляется результат измерений, а в графе «ГОДНОСТЬ» результат «ГОДЕН» или «НЕ ГОДЕН».

Метрологическое обеспечение РЭ базируется на известных методах, доработанных с учетом конкретной структуры и нормируемых метрологических характеристик эталона. РЭЕДЧ полностью обеспечен методами и средствами его автономной поверки по всем нормируемым параметрам. Один раз в три года РЭЕДЧ должен проходить сличение по погрешности   воспроизведения   единицы   девиации   частоты   с Государственным специальным эталоном.

Построение   РЭЕДЧ   на   базе   специальных   разработанных малогабаритных модулей, использование новых схемно-конструктивных решений, новейшей элементной базы в узлах с повышенными метрологическими характеристиками, использование быстродействующих алгоритмов калибровки и измерений в сочетании с персональным компьютером, математической и статистической обработкой результатов измерения, позволило в сравнении с АРМ ИДЧ:

- в 2-4 раза уменьшить погрешность воспроизведения единицы ДЧ;

- более чем на два порядка расширить пределы компарирования в области малых значений ДЧ;

- в 3-5 раз уменьшить время поверки ОСИ К2-38 и К2-56;

- кардинально повысить надежность и более чем в 10 раз уменьшить габариты, массу и потребляемую мощность.

 

Основные метрологические характеристики эталона:

- неисключенная относительная систематическая погрешность воспроизведения единицы девиации частоты — (0,15-0,2)•10^-3;

- случайная относительная погрешность воспроизведения единицы девиации частоты (СКО) — 3•10^-4 ;

- случайная погрешность передачи размера единицы девиации частоты — (3-5)•10^-4;

- погрешность измерения частоты встроенным частотомером в диапазоне 20 Гц-2 МГц — (± 10^-4F +0,1) Гц;

- погрешность измерения ВЧ напряжений в диапазоне частот (0,01—1000) МГц — ±(5 - 15) %;

- погрешность измерения СПАМ — (0,1 М + 0,03) %.

Рабочий эталон «РЭЕДЧ-1» введен в эксплуатацию в ФГУ «Нижегородский центр стандартизации, метрологии и сертификации» и обеспечивает метрологическое обслуживание всех типов имеющихся в обращении СИ параметров ЧМ колебаний, в т.ч. эталонные установки 1 разряда нового поколения.