معايرة الزمن والتردد

تقارن معايرة الزمن والتردد أجهزة قياس التردد أو الزمن بمذبذب مرجعي ذي إمكانية تتبع موثقة. وتعتمد سلسلة التتبع غالبًا على مراجع منضبطة بنظام GPS أو مراجع ذرية، وهي المجال الذي يمكن فيه تحقيق أعلى دقة في المترولوجيا.

الهدف هو ضمان الدقة في التطبيقات المعتمدة على قياس التردد والزمن. وتعتمد الاتصالات واختبارات الترددات الراديوية والطوابع الزمنية لتسجيل البيانات وضوابط العمليات القائمة على المدة الزمنية على هذا القياس.

• عدادات التردد
• المذبذبات المرجعية والبلورية (OCXO، TCXO)
• المذبذبات المنضبطة بنظام GPS
• أجهزة التوقيت والمؤقتات
• القاعدة الزمنية لمولدات الإشارة
• أنظمة التسجيل التي تولّد الطوابع الزمنية

• خطأ التردد (نسبي، بوحدة ppm أو ppb)
• دقة الفاصل الزمني
• الاستقرار قصير المدى (انحراف ألان)
• الانجراف طويل المدى (الشيخوخة)
• سلوك الاستقرار بعد الإحماء

لا تحدد أي مواصفة فترة المعايرة، ولا توجد قاعدة عامة من نوع «مرة في السنة». وتُحدَّد الفترة بالنظر معًا إلى توصية الصانع، وتواتر الاستخدام وظروفه، وحرجية القياس، واتجاه الانجراف في نتائج المعايرات السابقة، وأي اشتراط تشريعي. ويصف ILAC-G24 / OIML D10 طرائق ذلك. والنهج السليم هو البدء بفترة معقولة ثم إطالتها أو تقصيرها في ضوء النتائج التالية: تُطال لجهاز مستقر وتُقصَّر لجهاز منجرف.

• آيزو/آي إي سي 17025
• IEEE 1139 (تعريفات استقرار التردد)
• ITU-T G.811 (الساعة المرجعية الأولية)
• JCGM 100 (GUM — عدم اليقين)

• آيزو/آي إي سي 17025
• IEEE 1139 (تعريفات استقرار التردد)
• ITU-T G.811 (الساعة المرجعية الأولية)
• JCGM 100 (GUM — عدم اليقين)

1. 1استلام الجهاز والفحص الأوليتُفحص صلاحية الجهاز للعمل وحالة الموصّلات والمجسّات. وتُسجَّل نسخة البرنامج الثابت وحالة المعايرة الداخلية إن وُجدت.
2. 2زمن الإحماءيُشغَّل الجهاز طوال المدة التي يحددها الصانع حتى يستقر حراريًا. والقياس دون إحماء لا يعكس الأداء الحقيقي للجهاز.
3. 3تحضير المصدر المرجعييُشغَّل معاير متعدد الوظائف أو معيار مرجعي ذو تتبّع موثَّق ويُتحقق من استقراره.
4. 4اختيار الوظيفة والمدىتُحدَّد نقاط القياس لكل وظيفة من وظائف الجهاز (الجهد المستمر/المتردد، التيار، المقاومة، التردد) وللمديات المستخدمة.
5. 5أخذ القياساتعند كل نقطة تُطبَّق القيمة المرجعية وتُسجَّل قراءة الجهاز؛ وتُراعى تأثيرات الكابل والجهد الحراري والتحميل.
6. 6حساب الانحرافيُحسب الفرق بين القراءة والمرجع بالقيمة المطلقة وكنسبة مئوية من القراءة.
7. 7ميزانية عدم اليقينتُدمَج عدم يقين المعاير المرجعي وانجرافه والاستبانة والضوضاء وقابلية التكرار. وفي المجال الكهربائي يكون انجراف المرجع غالبًا أكبر المساهمات.
8. 8إصدار الشهادةتُعرض النتائج حسب الوظيفة والنقطة؛ وعند الطلب يُضاف بيان مطابقة بقاعدة قرار.

تُعطى كل نتيجة معايرة مقترنةً بعدم يقين القياس؛ والنتيجة بلا عدم يقين ناقصة. وتُبنى ميزانية عدم اليقين وفق نهج GUM (JCGM 100): تُدمج عدم يقين المرجع وقابلية التكرار والاستبانة وتأثيرات البيئة واستقرار الجهاز. وتذكر الشهادة عدم اليقين الموسّعة مع عامل التغطية (غالبًا k = 2) ومستوى الثقة التقريبي. وأدنى عدم يقين يمكن للمختبر إعلانه محدود بقدرة القياس والمعايرة (CMC) ضمن نطاق الاعتماد؛ ولا يجوز إعلان أفضل منه.

• عدم اليقين ومعدل الشيخوخة للمذبذب المرجعي
• زمن القياس (زمن البوابة) والدقة الناتجة عنه
• استقرار درجة الحرارة
• الانحراف الناتج عن عدم كفاية زمن الإحماء
• تأخير الكابل (في قياسات الزمن)
• تأثيرات التحفيز والضجيج

• بيانات المختبر ورقم الشهادة
• العميل وتعريف الجهاز المُعاير: الماركة والطراز والرقم التسلسلي
• تاريخ المعايرة وتاريخ إصدار الشهادة
• طريقة المعايرة المطبَّقة أو مرجع الإجراء
• المعايير المرجعية المستخدمة وبيانات التتبّع
• الظروف المحيطة أثناء المعايرة (الحرارة والرطوبة، والضغط عند اللزوم)
• نقاط القياس والقيم المرجعية وقراءات الجهاز
• الانحرافات المحسوبة
• عدم اليقين الموسّعة للقياس وعامل التغطية
• الأفراد الذين نفّذوا المعايرة واعتمدوها
• زمن القياس (زمن البوابة) وظروف القياس
• خطأ التردد النسبي
• زمن الإحماء
• مصدر إمكانية تتبع المرجع

شهادة المعايرة ليست شهادة مطابقة. فالمعايرة تقيس انحراف الجهاز وتُبلِّغ عنه؛ ولا تصحّح الانحراف ولا تقول إن الجهاز «صحيح». ولتقرير صلاحية الجهاز للاستخدام لا بد من تحديد تفاوت مسموح (معيار قبول)، ويحدّده المستخدم لا المختبر. وإذا طُلب بيان مطابقة، فإن ISO/IEC 17025 البند 7.8.6 يوجب الاتفاق مسبقًا على قاعدة قرار تحدد كيفية إدخال عدم اليقين في القرار؛ فبيان المطابقة الذي يتجاهل عدم اليقين مضلِّل. كما تُظهر الشهادة الحالة وقت المعايرة: فالاستخدام أو النقل أو الصدمات اللاحقة قد تغيّر حالة الجهاز، والشهادة لا تغطي ذلك. وإذا ورد فيها تاريخ للمعايرة التالية، فهو ليس قرارًا من المختبر بل تذكيرٌ مدوَّن وفق الفترة التي أبلغ بها العميل.

تُجرى المعايرة وفق ISO/IEC 17025، وهي مواصفة تشترط الكفاءة الفنية للمختبر وحياده وتتبّعه القياسي. ويُمنح الاعتماد بحسب الطريقة ومدى القياس: فأي كمية أو مدى لا يرد في ملحق نطاق الاعتماد غير معتمَد، ولا يجوز إصدار شهادة تحمل علامة الاعتماد لذلك القياس. ويحدد النطاق أيضًا أدنى عدم يقين يمكن للمختبر تقديمه (CMC)، ولا يجوز إعلان أفضل منه. وتمتلك EUROLAB اعتمادًا معترفًا به دوليًا وفق ISO/IEC 17025 من جهات موقِّعة على اتفاقية ILAC؛ ويُؤكَّد كتابةً في مرحلة عرض السعر ما إذا كان جهازكم يمكن معايرته ضمن النطاق المعتمد.

• المعايرة الكهربائية
• معايرة الترددات الراديوية