什麼是校正?
时间和频率校准将测频或测时仪器与具有文件化溯源性的参考振荡器进行比较。溯源链主要依赖GPS驯服或原子基准,是计量学中能达到最高准确度的领域。
為何要執行?
目的是确保依赖频率和时间测量的应用准确无误。电信、射频测试、数据记录时间戳和基于时长的过程控制都依赖于这一测量。
適用於哪些儀器?
- 频率计
- 参考和晶体振荡器(OCXO、TCXO)
- GPS驯服振荡器
- 秒表和计时器
- 信号发生器的时基
- 生成时间戳的记录系统
量測項目
- 频率误差(相对值,以ppm或ppb为单位)
- 时间间隔准确度
- 短期稳定性(阿伦偏差)
- 长期漂移(老化)
- 预热后的稳定行为
校正週期
校正週期並未由任何標準固定,也沒有「一年一次」之通則。週期須綜合考量製造商建議、使用頻率與條件、量測之關鍵程度、歷次校正結果所顯示之飄移趨勢,以及可能之法規要求。ILAC-G24/OIML D10 說明其判定方法。正確作法是先訂一個合理之初始週期,再依後續校正結果延長或縮短:表現穩定者可延長,出現飄移者則縮短。
方法與追溯性
- ISO/IEC 17025
- IEEE 1139(频率稳定性定义)
- ITU-T G.811(主参考时钟)
- JCGM 100(GUM——不确定度)
方法與追溯性
- ISO/IEC 17025
- IEEE 1139(频率稳定性定义)
- ITU-T G.811(主参考时钟)
- JCGM 100(GUM——不确定度)
校正流程
- 1儀器收件與初步檢視檢視儀器功能與接頭、探棒狀況,並記錄韌體版本及內部校正狀態(如有)。
- 2暖機時間依製造商規定時間開機使儀器達熱穩定;未暖機之量測無法反映儀器真實性能。
- 3參考源準備啟用具追溯性文件之多功能校正器或參考標準,並確認其穩定性。
- 4功能與量程選擇就儀器各功能(直流/交流電壓、電流、電阻、頻率)及所用量程訂定量測點。
- 5量測執行於各點施加參考值並記錄儀器讀值,並計入導線、熱電勢與負載效應。
- 6偏差計算以絕對值及讀值百分比兩種方式計算讀值與參考值之差。
- 7不確定度預算合併參考校正器之不確定度與飄移、解析度、雜訊與重複性;電氣領域中,參考器之飄移多為最大分量。
- 8證書出具結果按功能與點位分別報告;如有要求,另附判定規則之符合性聲明。
量測不確定度
每一項校正結果均須連同量測不確定度提出;未報告不確定度之結果並不完整。不確定度依 GUM(JCGM 100)方法編列預算:合併參考標準之不確定度、重複性、解析度、環境效應與儀器穩定度。證書載明擴充不確定度、涵蓋因子(通常 k = 2)及約略信賴水準。實驗室可報告之最小不確定度受其認證範圍內之校正與量測能力(CMC)限制,不得宣告優於此值之不確定度。
- 参考振荡器的不确定度和老化速率
- 测量时间(门控时间)及其所给出的分辨率
- 温度稳定性
- 预热时间不足时产生的偏差
- 电缆延迟(时间测量中)
- 触发和噪声效应
證書內容
- 實驗室資訊與證書編號
- 客戶與受校儀器識別:品牌、型號、序號
- 校正日期與證書出具日期
- 所採校正方法或程序書索引
- 所用參考標準器與追溯性資訊
- 校正期間之環境條件(溫度、濕度,必要時含壓力)
- 量測點、參考值與儀器讀值
- 所計算之偏差
- 擴充量測不確定度與涵蓋因子
- 執行校正與核准之人員
- 测量时间(门控时间)和测量条件
- 相对频率误差
- 预热时间
- 参考基准的溯源来源
符合性聲明與界限
校正證書並非符合性證書。校正係量測並記錄儀器之偏差;它不修正偏差,也不表示儀器「正確」。欲判定儀器是否適用,須先訂定允差(允收準則),而該允差由使用者決定,非由實驗室決定。若要求出具符合性聲明,ISO/IEC 17025 第 7.8.6 條要求事先議定判定規則,明定量測不確定度如何納入判定;未考量不確定度之符合性聲明具誤導性。此外,證書呈現的是校正當時之狀態:其後之使用、搬運或碰撞均可能改變儀器狀態,證書並不涵蓋。證書上若載有下次校正日期,該日期並非實驗室之決定,而是依客戶所告知之週期所作之提醒。
認證資格
校正依 ISO/IEC 17025 執行;該標準要求實驗室之技術能力、公正性與量測追溯性。認證係按方法與量測範圍授予:未列於實驗室認證範圍附件之量或範圍即非認證項目,該量測不得出具帶有認證標誌之證書。認證範圍另訂明實驗室可提供之最小不確定度(CMC),不得宣告優於此值。EUROLAB 持有依 ISO/IEC 17025 之國際認可認證,由 ILAC 相互承認協議簽署機構核發;貴儀器能否於認證範圍內校正,於報價階段以書面確認。
範圍與權限相關校正
常見問題
为什么如此强调预热时间?
晶体振荡器在冷态下会明显漂移,只有达到热平衡后才能达到稳定频率。未等待制造商规定的时间就进行的测量,反映的只是预热曲线上的一个点,而非仪器的真实性能。
为什么频率误差以ppm或ppb表示?
在这一领域,相对偏差比绝对偏差更有意义:10 MHz下1 Hz的误差与1 GHz下1 Hz的误差代表着截然不同的性能。相对表示法可以在不考虑频率的情况下比较仪器。
校准会修正我的仪器吗?
不会。校准测量并报告偏差;调整是另一项单独操作,需要另行申请。进行调整时,调整前后的结果会分别报告——这样您就能看出仪器在其校准周期内漂移了多少。
仪器自身的内部校准是否足够?
不够。内部校准是仪器根据自身内部基准进行的调整,不能提供对外部世界的溯源性。内部基准本身也会随时间漂移;它不能替代可溯源的外部校准。



