Калибровка времени и частоты

Калибровка времени и частоты сравнивает приборы измерения частоты или времени с эталонным генератором, имеющим задокументированную прослеживаемость. Цепь прослеживаемости в основном опирается на GPS-дисциплинированные или атомные эталоны и является областью метрологии, где достижима наивысшая точность.

Цель состоит в обеспечении точности в приложениях, зависящих от измерения частоты и времени. Телекоммуникации, ВЧ-испытания, временные метки регистрации данных и контроль процессов на основе длительности зависят от этого измерения.

• Частотомеры
• Эталонные и кварцевые генераторы (OCXO, TCXO)
• GPS-дисциплинированные генераторы
• Секундомеры и таймеры
• Временная база генераторов сигналов
• Регистрирующие системы, генерирующие временные метки

• Погрешность частоты (относительная, в ppm или ppb)
• Точность временного интервала
• Кратковременная стабильность (девиация Аллана)
• Долговременный дрейф (старение)
• Поведение установления после прогрева

Межкалибровочный интервал не закреплён никаким стандартом, и общего правила вроде «раз в год» не существует. Интервал определяется совокупно: рекомендация изготовителя, частота и условия эксплуатации, критичность измерения, тенденция дрейфа по прежним результатам калибровки и, при наличии, требование нормативного акта. Методы описаны в ILAC-G24 / OIML D10. Правильный подход — начать с разумного интервала и затем удлинять или сокращать его по результатам: для стабильного прибора удлинять, для дрейфующего сокращать.

• ISO/IEC 17025
• IEEE 1139 (определения частотной стабильности)
• ITU-T G.811 (первичные эталонные часы)
• JCGM 100 (GUM — неопределённость)

• ISO/IEC 17025
• IEEE 1139 (определения частотной стабильности)
• ITU-T G.811 (первичные эталонные часы)
• JCGM 100 (GUM — неопределённость)

1. 1Приёмка прибора и первичный осмотрПроверяются работоспособность прибора и состояние разъёмов и пробников. Фиксируются версия ПО и, при наличии, статус внутренней калибровки.
2. 2Время прогреваПрибор включается на предписанное изготовителем время до достижения тепловой стабильности. Измерение без прогрева не отражает реальных характеристик прибора.
3. 3Подготовка эталонного источникаВводится в работу многофункциональный калибратор или эталон с документированной прослеживаемостью, подтверждается его стабильность.
4. 4Выбор функции и диапазонаТочки измерения определяются для каждой функции прибора (напряжение постоянного/переменного тока, ток, сопротивление, частота) и для используемых диапазонов.
5. 5Проведение измеренийВ каждой точке подаётся эталонное значение и фиксируется показание; учитываются влияние кабелей, термоЭДС и нагрузки.
6. 6Расчёт отклоненияРазность между показанием и эталоном рассчитывается в абсолютном выражении и в процентах от показания.
7. 7Бюджет неопределённостиОбъединяются неопределённость и дрейф эталонного калибратора, разрешение, шум и повторяемость. В электрических измерениях дрейф эталона обычно является наибольшим вкладом.
8. 8Оформление свидетельстваРезультаты приводятся по функциям и по точкам; по запросу добавляется заявление о соответствии с решающим правилом.

Каждый результат калибровки приводится вместе с неопределённостью измерения; результат без неё неполон. Неопределённость бюджетируется по подходу GUM (JCGM 100): объединяются неопределённость эталона, повторяемость, разрешение, влияние среды и стабильность прибора. В свидетельстве указывается расширенная неопределённость с коэффициентом охвата (обычно k = 2) и приближённым уровнем доверия. Наименьшая заявляемая неопределённость ограничена калибровочными и измерительными возможностями (CMC) в области аккредитации; лучше заявлять нельзя.

• Неопределённость и скорость старения эталонного генератора
• Время измерения (время строба) и обеспечиваемое им разрешение
• Стабильность температуры
• Отклонение, возникающее при недостаточном времени прогрева
• Кабельная задержка (при измерениях времени)
• Влияние триггера и шума

• Сведения о лаборатории и номер свидетельства
• Заказчик и идентификация калиброванного прибора: марка, модель, заводской номер
• Дата калибровки и дата выдачи свидетельства
• Применённый метод калибровки или ссылка на процедуру
• Использованные эталоны и сведения о прослеживаемости
• Условия среды при калибровке (температура, влажность и, при необходимости, давление)
• Точки измерения, эталонные значения и показания прибора
• Рассчитанные отклонения
• Расширенная неопределённость измерения и коэффициент охвата
• Персонал, выполнивший и утвердивший калибровку
• Время измерения (время строба) и условия измерения
• Относительная погрешность частоты
• Время прогрева
• Источник прослеживаемости эталона

Свидетельство о калибровке НЕ является сертификатом соответствия. Калибровка измеряет и фиксирует отклонение прибора; она не устраняет его и не утверждает, что прибор «верен». Чтобы решить вопрос о пригодности к применению, необходимо задать допуск (критерий приёмки) — и его устанавливает пользователь, а не лаборатория. Если требуется заявление о соответствии, ISO/IEC 17025 п. 7.8.6 требует заранее согласовать РЕШАЮЩЕЕ ПРАВИЛО, определяющее учёт неопределённости в решении; заявление без учёта неопределённости вводит в заблуждение. Кроме того, свидетельство отражает состояние НА МОМЕНТ калибровки: последующая эксплуатация, перевозка или удар могут его изменить, и свидетельство этого не охватывает. Если на нём указана дата следующей калибровки, это не решение лаборатории, а напоминание согласно интервалу, названному заказчиком.

Калибровка выполняется по ISO/IEC 17025; стандарт требует технической компетентности, беспристрастности и метрологической прослеживаемости лаборатории. Аккредитация предоставляется по МЕТОДАМ и ДИАПАЗОНАМ: величина или диапазон, отсутствующие в приложении к области аккредитации, не аккредитованы, и свидетельство со знаком аккредитации для такого измерения не выдаётся. В области аккредитации также указана наименьшая достижимая неопределённость (CMC); заявлять лучше нельзя. EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию по ISO/IEC 17025 от органов — подписантов соглашения ILAC; возможность калибровки вашего прибора в аккредитованной области письменно подтверждается на этапе предложения.

• Электрическая калибровка
• Калибровка РЧ-величин