時間檢定儀專欄

秒表檢定和時間檢定儀檢定測試系統方案

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發表時間:2020-05-18 10:05作者:同步天下來源:原創

本文主要依據JJG237-2010秒表檢定規程,JJG601-2003時間檢定儀檢定規程和JJG 488-2018瞬時日差測量儀檢定規程中的要求,對秒表的檢定,時間檢定儀和瞬時日差檢定儀滿足的規范內容,以及秒表,時間檢定儀和日差檢定儀應用于測試的方法做了簡單的說明,方便于搭建秒表檢定,時間檢定和瞬時日差檢定的單位或機構能夠快速認知和了解。

1、秒表的檢定(JJG 237-2010秒表檢定規程)

秒表是一種簡單的時間間隔計量器具,分為電子秒表、機械秒表和電秒表,即對于秒表的檢定主要分為對電子秒表的檢定、機械秒表的檢定和電秒表的檢定。

(1)電子秒表的檢定

電子秒表的主振源為石英晶體振蕩器,測量結果以液晶數字顯示,最小顯示位一般為10ms,少數為1ms。測量誤差主要源于石英晶體振蕩器的頻率準確度。

電子秒表的檢定項目主要包括外觀及工作正常性檢查和測量間隔誤差的檢定,電子秒表的測量間隔誤差檢定主要是以秒表檢定儀作為測量基準進行檢定,檢定原理圖如下:

秒表檢定.png

電子秒表測量間隔的檢定主要是通過秒表檢定儀配合夾具,被檢秒表置于夾具上,調整至合適的位置,使秒表檢定工作正常進行。

對電子秒表的檢定,檢規中規定的時間間隔范圍為1s-1h或1s-1d(不具有檢定日差的數字時鐘除外),對于這個功能的檢定,可直接運用秒表檢定儀進行檢定,為方便推薦直接配備用于檢定瞬時日差的測量裝置。

秒表檢定儀對日差的檢定分為兩種:一種是利用連續運行的數字時鐘在某一時刻啟動電子秒表,到第二天同一時刻停止秒表,由此得出日差。另一種適用于保持0.01分辨力的被檢電子秒表,運用秒表檢定儀測試時可測大于30min小于1d,按照日差公式計算出響應的日誤差。

關于電子秒表測試功能中秒表檢定儀的測試功能SYN5301型時間檢定儀完全滿足,關于瞬時日差的測量功能SYN5302型日差檢定儀完全滿足。

(2)機械秒表的檢定

機械秒表的主振源為機械振蕩的游絲,通過傳動齒輪帶動指針的度盤上旋轉,用度盤上的刻度顯示測量結果。最小刻度一般為0.1s或0.2s,個人的為0.01s或0.02s。測量誤差來源于游絲振蕩周期的準確度、傳動齒輪的間隙和摩擦力。

機械秒表的檢定包括外觀及工作正常性檢查和測量誤差的檢定,機械秒表測量間隔誤差的檢定主要是秒表檢定儀作為測量基準進行檢定,檢定原理圖如下:


機械表檢定.png

關于機械秒表的檢定需要秒表檢定儀和夾具配合進行檢定,受檢點選擇秒度盤和分度盤的滿度值,在對測量誤差的檢定時需滿足表盤水平和垂直兩種位置分別測量。

關于機械秒表測試功能中秒表檢定儀的測試功能SYN5301型時間檢定儀完全滿足,且所配夾具符合工藝設計,滿足水平和垂直測量,其工藝得到了眾多好評。

(3)電秒表的檢定

電秒表有兩種:指針式和數字式。指針式電秒表利用50Hz,220V(或110V)的市電驅動微型電機,通過離合器帶動指針在度盤上旋轉,用度盤上的刻度顯示測量結果。離合器的吸合與斷開由被測信號通過表內的繼電器進行控制。測量誤差來源于市電頻率的準確度和繼電器的動作延時。數字式電秒表的測量功能與指針式電秒表相同。區別是主振源改用常溫石英晶體振蕩器及用數字顯示測量結果,大大減小了測量誤差。

對于電秒表的檢定主要分為指針式電秒表的檢定和數字式電秒表的檢定,檢定內容主要包括外觀及工作正常性檢查和測量間隔誤差的檢定。

a.其中指針式電秒表的檢定典型的有401/405型電秒表和407/408型電秒表。以401/405型的檢定為例,檢定原理圖如下:


指針式秒表檢定.png


關于指針式電秒表的檢定需要滿足指針式電秒表檢定儀的功能,檢定儀的檢定功能按照被檢電秒表的測量功能設定,指針式電秒表檢定儀的功能端需與被檢電秒表的三個輸入端一一對應連接。

在對指針式電秒表檢定時,可根據指針式電秒表測量功能檢定的提示進行操作,一般標示在指針式電秒表的背面,根據每一項的指針進行操作。

關于指針式電秒表的檢定測試中指針式電秒表檢定功能SYN5301型時間檢定儀完全滿足,符合指針式電秒表檢定要求中對各種不同型號秒表檢定的測試要求。

b.數字式電秒表的檢定主要是對測量間隔誤差的檢定,主要是利用標準時間間隔發生器的功能進行檢定,檢定工作原理圖如下所示:

數字式電秒表.png

關于數字式電秒表的檢定需要滿足數字式電秒表檢定的功能和標準時間間隔發生器的功能,檢定儀的測量功能可根據數字式電秒表出廠的測量功能標示進行檢定,也可以根據檢規中要求的測量功能項進行檢定。

關于數字式電秒表的檢定測試中數字式電秒表檢定功能和標準時間間隔發生器功能SYN5301型時間檢定儀完全滿足,符合檢規和多種數字式電秒表的測試要求,經多家機構測試。

小結:JJG 237-2010秒表檢定規程中對秒表的測試,對于需要對秒表建標的單位來說,如需滿足整個要求,需要配套一套完全滿足于秒表檢定儀,日差測量儀或校表儀,指針式電秒表檢定儀和標準時間間隔發生器功能的測試設備。推薦使用SYN5301型時間檢定儀和SYN5302型日差檢定儀,作為秒表建標測試設備。

2、時間檢定儀的檢定(JJG 601-2003時間檢定儀檢定規程)

時間檢定儀包括毫秒級檢定儀,秒表檢定儀,電秒表檢定儀,這三種檢定儀可能是相互獨立的額,也可能是合為一體的。檢定儀的基本功能是直接輸出一種或幾種標準的時間間隔信號,該間隔信號除指針式電秒表檢定儀外,其它均由檢定儀內的晶體振蕩器經過分頻得到各種不同的標準時間間隔信號,通過控制電路對電子毫秒計、數字電秒表和各種秒表進行直接檢定。指針式電秒表檢定儀由市電50MHz頻率分頻得到。檢定儀應具有內部晶振頻率或時基信號輸出端口。

本文對時間檢定儀的檢定主要以SYN5301型時間檢定儀作為依據,其根據JJG237-2010《秒表檢定規程》的要求制作的一款多功能,綜合性的時間檢定自動測試裝置,用于檢定機械秒表、電子秒表、指針式電秒表、數字式電秒表、數字式毫秒儀,以及各種計時器等,被測儀器通過測量該標準時間間隔信號,得到被檢儀器測量該標準時間間隔信號的實際測量值,從而得到被檢儀器測量誤差,達到檢定的目的,適用于各種類秒表的量值傳遞,可以建立秒表檢定儀標準裝置,開展對時間類儀器進行檢定/校準。

在對時間檢定儀進行檢定時主要需要檢定的項目包括外部及工作正常性檢查,內部晶體振蕩器和輸出時間間隔的檢定。其中內部晶體振蕩器的檢定按照國家計量檢定規程JJG180-2002《電子測量儀器內石英晶體振蕩器》中相應指標進行檢定。

時間檢定儀作為檢定秒表的設備,在對其檢定時主要分為對各個不同功能項的設備輸出時間間隔的檢定,主要需要用到的測試設備有通用計數器,時間間隔測量儀和光/電轉換器配合來完成對時間檢定儀的檢定工作。檢定時周圍不應該有影響檢定儀正常工作的強電磁場,機械振動和光干擾信號。

根據JJG 601-2003時間檢定儀檢定規程對時間檢定儀進行檢定時,檢定原理圖如下所示:

秒表檢定規程測試圖.png

以上為對時間檢定儀進行檢定時,除內置晶體振蕩器檢定外對其他功能進行檢定過程中的原理圖,其中時間間隔測量儀推薦使用SYN5605型時間間隔測量儀,光/電轉換器推薦SYN5301C型精密光電轉換器,通用計數器推薦SYN5636型通用計數器,相互之間配合測量即可滿足時間檢定儀的檢定測量要求。

3、日差檢定儀的檢定(JJG 488-2018瞬時日差測量儀檢定規程)

日差是指計數器一天的走時誤差,通過計算在短時間內快速測得的日差稱為瞬時日差。瞬時日差測量儀一般由傳感器、電子控制和顯示電路等組成,通過聲、電及磁等多種傳感器,接收計時器發出的各種不同形式的振蕩及節拍信號,經放大處理獲得走時秒信號,同時控制計數器對其計數,獲得一個信號周期內標準時間脈沖的計數值,由微處理器進行采集和計算處理,能夠快速測量和顯示瞬時日差。瞬時日差測量儀被廣泛應用于鐘表生產企業,電力行業,產品質量檢驗機構和計量檢定部門。

本文日差檢定的檢定主要是以SYN5302型日差檢定儀作為依據,其根據《JJG 488-2018瞬時日差測量儀檢定規程》設計、研發生產的一款多功能校表儀。該日差檢定儀測量日差的方法是利用傳感器將鐘表發出的振蕩信號變換為相應的電信號,用計數方法測量電信號的周期相對于標稱值的偏差,計算出日差值,可測量內置32768Hz晶振的電子產品,還可以直接

測量輸出1Hz的智能電表的時鐘誤差,同時也能測試脈沖信號的頻率準確度。

日差檢定儀檢定中主要檢定項包括外觀及工作正常性檢查,測量范圍和測量誤差檢定,以及內置晶體振蕩器頻率偏差檢定。其中內置晶體振蕩器頻率偏差檢定需按照JJG180《電子測量儀器內石英晶體振蕩器》的檢規進行檢定,對測量范圍和測量誤差檢定需要用到的設備主要是參考頻標和信號發生器。檢定時周圍不應該有影響檢定儀正常工作的強電磁場,機械振動和光干擾信號。

日差檢定儀對測量范圍和測量誤差的檢定原理圖如下所示:

日差檢定方案.png

以上是對日差檢定儀在檢定中對測量范圍和測量誤差進行檢定時的檢定原理圖,其中參考頻標推薦SYN3204型GPS北斗馴服銣原子頻率標準,信號發生器建議選擇SYN5651型信號發生器搭建一套完整的日差檢定儀測試系統。

4、時間檢定儀測試系統

前面我們主要對秒表檢定,時間檢定和日差檢定規程中對其要求的檢定原理和檢定性能要求等做了簡單的拓撲說明,在實際應用中,往往需要使用具體的設備搭建一套完整用于檢定秒表和檢定秒表的設備。時間檢定儀測試系統應用拓撲圖如下:


如圖所示在整個應用拓撲圖中,將時間檢定儀測試系統分為參考頻標,一級檢定設備,二級檢定設備和被檢設備共四部分,其中參考頻標為一級檢定設備提供一個更高的時間基準用于后續高精度的時間檢定工作;一級檢定設備分為兩部分,一部分用于檢定時間檢定儀,其主要作為滿足檢定秒表的工作。另一部分用于檢定日差檢定儀,其主要作為滿足測量秒表瞬時日差檢定的對工作;二級檢定設備為檢定秒表的設備主要分為兩部分,一部分用于滿足各類秒表檢定工作的時間間隔誤差等,一部分用于檢定秒表瞬時日差的工作;第四部分為被檢設備,即各類型不同規格的秒表設備。通過以上四部分內包含的設備,完整一整套秒表的時間檢定工作。

5、時間檢定儀系統應用優勢

本文主要搭建了一套用于秒表時間檢定的應用拓撲系統,方便用戶在建標過程中快速熟悉秒表時間檢定整個過程的功能應用。本套系統利用最新的時間頻率系統設備特點,對原有規程中部分的應用系統做了更新,使得整個系統配置更加簡單,使用更加方便,優化了原先規程中多余的轉換設備,更利用整個系統的建標和市場投入。同時用于秒表檢定的時間檢定儀設備集成了規程中要求的秒表檢定功能,使得整個系統的檢定更加具象和簡捷,對實驗室搭建節省更多空間。對本套系統或其他有關時間頻率測試系統的業務,可直接咨詢我公司業務人員!

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