УДК 621.317.784.089.6
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
НПО "ВНИИМ им. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА"
МЕТОДИКА
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ ВАТТМЕТРОВ ПРОХОДЯЩЕЙ МОЩНОСТИ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ Я2М-23 И Я2М-24 В КАЧЕСТВЕ ОБРАЗЦОВЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 2-ГО РАЗРЯДА
В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 0,15-3,0 ГГц
МИ 212-80
РАЗРАБОТАНА научно-производственным объединением "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева"
Генеральный директор Ю.В. Тарбеев
Руководитель темы А.М. Федоров
Исполнитель Л.С. Михайлова
ПОДГОТОВЛЕНА К УТВЕРЖДЕНИЮ Лабораторией законодательной метрологии
Руководитель лаборатории М.Н. Селиванов
Исполнитель С.Б. Рабинов
УТВЕРЖДЕНА научно-техническим советом НПО "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" 22 июня 1979 г. (протокол № 14)
Настоящая методика распространяется на ваттметры проходящей мощности с преобразователями типов Я2М-23 и Я2М-24, выпускаемые в соответствии с ГОСТ 22261-76, и устанавливает методы и средства их метрологической аттестации (в дальнейшем - аттестации) в качестве образцовых средств измерений (СИ) 2-го разряда в соответствии с поверочной схемой по ГОСТ 8.074-73.
Ваттметр проходящей мощности состоит из терморезисторного (термисторного) моста и преобразователя падающей мощности (далее - преобразователя).
Поверку терморезисторного моста проводят в соответствии с МУ № 249 и МИ 19-74.
Метрологическую аттестацию преобразователей Я2М-23 и Я2М-24 проводят по настоящей методике.
1. ОПЕРАЦИИ ПРИ АТТЕСТАЦИИ
1.1. При аттестации выполняют следующие операции:
внешний осмотр (п. 4.1);
определение коэффициента передачи преобразователя (п. 4.2);
определение модуля эффективного коэффициента отражения выхода преобразователя (п. 4.3).
2. СРЕДСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ АТТЕСТАЦИИ
2.1. При проведении аттестации применяют СИ, указанные в таблице.
|
Наименование и тип (обозначение) |
Основная характеристика |
|
Образцовые средства измерений |
|
|
Терморезисторный мост МТБ-1 или терморезисторный мост ваттметра М3-22 с потенциометром постоянного тока, например, Р345 |
Основная погрешность не более 0,15%; суммарная основная погрешность не более 0,6% |
|
Измерительная линия Р1-22 с индикаторным прибором - класса 1,0 (М95А) |
Диапазон частот 1-7,5 ГГц; основная погрешность не более 3,5% |
|
Измеритель полных сопротивлений Р2-1, прошедший юстировку (приложение 1) |
Диапазон частот 0,03-1 ГГц; основная погрешность не более 2,5% |
|
Измеритель комплексных коэффициентов передачи Р4-11 с калибровкой на частоте измерения |
Диапазон частот 1-1250 МГц; основная погрешность не более 3,2% при измерении модуля эффективного коэффициента отражения не более 0,03 |
|
Согласованное нагрузочное сопротивление Э9-13/1 или Э9-13А/1 |
КСВН £ 1,05 |
|
Частотомер |
Основная погрешность не более 0,25%; диапазон частот 0,15-3,0 ГГц |
|
Например, Ч3-39 с блоками: |
|
|
Я34-41 |
0,1-1 ГГц |
|
Я34-42 |
1-5 ГГц |
|
Болометрический приемный преобразователь БГД-4А или терморезисторный приемный преобразователь М5-88 из комплекта образцового ваттметра 1-го разряда (образцовый преобразователь) |
Диапазон частот 0,03-3 ГГц; основная погрешность не более 1,0% |
|
Измерительный приемник ИП-2 (черт. № 874 НПО "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева") |
Основная погрешность не более 0,2 дБ; диапазон ослабления 0-80 дБ |
|
Вспомогательные средства измерений |
|
|
Развязывающий аттенюатор Д2-24 |
Диапазон частот 0-1,5 ГГц; КСВН £ 1,2; диапазон ослабления 0-59 дБ |
|
Набор ферритовых вентилей: |
|
|
Э8-9 |
Диапазон частот 0,9-1,8 ГГц; Z0 = 50 Ом |
|
Э8-14 |
Диапазон частот 2-4 ГГц; Z0 = 50 Ом |
|
Набор измерительных генераторов СВЧ: |
Диапазон частот 0,1-3,0 ГГц; выходная мощность Р ³ 0,5 Вт; нестабильность частоты генератора в режиме НГ не более 0,05%; подавление гармоник по отношению к сигналу основной частоты не менее 30 дБ |
|
Г4-119 |
Диапазон частот 0,02-0,2 ГГц; Р ³ 0,5 Вт |
|
Г4-120 |
Диапазон частот 0,2-0,82 ГГц; Р ³ 0,5 Вт |
|
Г4-121 |
Диапазон частот 0,82-1,8 ГГц; Р ³ 0,5 Вт |
|
Г4-95 |
Диапазон частот 1,78-3 ГГц; Р ³ 2 Вт |
|
Комплект измерительных инструментов для проверки присоединительных размеров соединителей преобразователя |
|
2.2. При аттестации преобразователей можно применять и другие СИ, аналогичные указанным в таблице по назначению и удовлетворяющие по техническим характеристикам и точности требованиям настоящей методики.
2.3. Правила пользования перечисленными приборами описаны в инструкциях по эксплуатации заводов-изготовителей.
2.4. СИ, применяемые при аттестации, должны иметь свидетельство об аттестации (поверке).
3. УСЛОВИЯ АТТЕСТАЦИИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ
3.1. Аттестацию проводят при следующих условиях:
|
температура окружающего воздуха, °С |
20±5 |
|
атмосферное давление, кПА (мм рт.ст.) |
100±4 (750±30) |
|
относительная влажность воздуха, % |
65±15 |
|
напряжение питания сети переменного тока частотой 50 Гц, В |
220±4,4 |
|
отсутствие интенсивных воздушных потоков и резких колебаний температуры. |
|
3.2. Перед проведением исследований должны быть выполнены следующие подготовительные работы.
3.2.1. Аттестуемый преобразователь и применяемые СИ устанавливают так, чтобы они не нагревались от внешних источников тепла и не испытывали толчков и ударов.
3.2.2. СИ перед включением в сеть питания заземляют.
3.2.3. СИ включают в сеть питания и выдерживают во включенном состоянии в течение времени, установленного в инструкциях по эксплуатации.
4. ПРОВЕДЕНИЕ АТТЕСТАЦИИ
4.1. Внешний осмотр.
4.1.1. При проведении внешнего осмотра преобразователя убеждаются в отсутствии наружных повреждений, препятствующих его нормальной работе. Проверяют основные присоединительные размеры выходного и входного соединителей на соответствие требованиям ГОСТ 13317-73 (приложение 2) .
Представленный на аттестацию преобразователь должен быть укомплектован четвертьволновыми отрезками коаксиальной линии; переходами; согласующими трансформаторами 75/50 Ом Э1-19А, Э1-19Б; соединительным кабелем и свидетельством о предыдущей аттестации.
4.2. Определение коэффициента передачи преобразователя.
4.2.1. Коэффициент передачи преобразователя Я2М-24 определяют при частотах 0,15; 0,25; 0,50; 0,75 и 1,00 ГГц, а преобразователя Я2М-23 при частотах 1,00; 1,25; 1,50; 1,75; 2,00; 2,25; 2,50; 2,75 и 3,00 ГГц с помощью установки, структурная схема которой приведена на рис. 1.
1 - измерительный генератор СВЧ; 2 - аттестуемый преобразователь; 3 - образцовый болометрический или терморезисторный приемный преобразователь; 4 - терморезисторный мост МТБ-1 (для БГД-4А или М5-88) или М3-22 с потенциометром постоянного тока (для М5-88); 5 - терморезисторный мост МТБ-1 или М3-22 с потенциометром постоянного тока;
6 - частотомер (если отсутствует встроенный)
Рис. 1
4.2.2. Операции производят при каждой из частот, указанных в п. 4.2.1, в следующей последовательности.
4.2.2.1. На генераторе с помощью частотомера устанавливают необходимую частоту.
4.2.2.2. При мощности на выходе аттестуемого преобразователя 1-5 мВт измеряют одновременно мощность Ропопр поглощенную терморезистором в боковом плече аттестуемого преобразователя, и мощность Рвых, поглощенную терморезистором образцового приемного преобразователя, и рассчитывают отношение мощностей по формуле
.
Примечание. При использовании
терморезисторного моста М3-22 с потенциометром постоянного тока мощность, Вт,
рассчитывают по формуле 
, где U1 и U2 - постоянные напряжения, измеренные потенциометром на рабочем
терморезисторе аттестуемого прибора или приемного преобразователя при
отсутствии мощности СВЧ и при поданной на терморезистор мощности СВЧ
соответственно, В; Rт - рабочее сопротивление терморезистора, Ом (из свидетельства об
аттестации или паспорта).
4.2.2.3. Измерения по п. 4.2.2.2 повторяют 3-5 раз и определяют среднее арифметическое значение результатов a1cp.
4.2.2.4. Коэффициент передачи определяют по формуле
,
где Kэф и rп - соответственно коэффициенты эффективности и отражения образцового болометрического (терморезисторного) приемного преобразователя (из свидетельства).
4.2.2.5. Для уменьшения погрешности аттестации по коэффициенту передачи следует использовать четвертьволновые отрезки коаксиальной линии из комплекта аттестуемого преобразователя. В этом случае количество измерений удваивают и получают два значения отношения мощностей:
a1 - при подключении образцового болометрического приемного преобразователя непосредственно к выходу аттестуемого прибора;
a2 - при подключении образцового болометрического приемного преобразователя через четвертьволновый отрезок коаксиальной линии.
При этом коэффициент передачи определяют по формуле
.
Значения коэффициента передачи должны находиться в пределах 0,7 £ a £ 1,3.
4.2.2.6. Погрешность определения коэффициента передачи da, %, при доверительной вероятности 0,997 определяют по формуле
,
где d1 - погрешность определения коэффициента преобразования болометрического приемного преобразователя (из свидетельства об аттестации), %;
d2 - погрешность терморезисторного моста МТБ-1, подключенного к аттестуемому преобразователю (из свидетельства), %;
d3 - погрешность терморезисторного моста МТБ-1, подключенного к образцовому болометрическому или терморезисторному приемному преобразователю (из свидетельства), %.
Примечание. Если вместо
терморезисторного моста МТБ-1 используют мост М3-22 с компенсатором, то
погрешность d2 или d3 определяют по формуле d2,3 = 
, где DU - абсолютная погрешность потенциометра.
d4 - практически наибольшая погрешность определения поправки на отраженную мощность, %:
или
,
где rп - коэффициент отражения образцового болометрического или терморезисторного приемного преобразователя (из свидетельства);
drп - погрешность определения модуля коэффициента отражения (из свидетельства), %;
КСВН - коэффициент стоячей волны напряжения образцового болометрического или терморезисторного приемного преобразователя (из свидетельства);
dок - погрешность определения КСВН образцового приемного преобразователя (из свидетельства), %;
d5 - предельная случайная погрешность результата определения коэффициента передачи, %:
,
где amax и amin - максимальное и минимальное значения a из ряда измерений (по пп. 4.2.2.2 и 4.2.2.3);
Kп - коэффициент, зависящий от числа наблюдений n и равный:
|
п |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
|
Kп |
1,0 |
0,73 |
0,58 |
0,46 |
0,37 |
0,31 |
d6 - практически наибольшая погрешность рассогласования между выходом аттестуемого преобразователя и входом образцового приемного преобразователя.
Если четвертьволновые отрезки не используют, то d6 рассчитывают по формуле
d6 = |rэф||rн|.
Погрешность рассогласования d6 при использовании четвертьволновых отрезков в процессе измерения коэффициента передачи a отсутствует;
aS - коэффициент, равный:
|
|
0 |
2 |
3 |
6 |
9 |
|
3 |
2,7 |
2,5 |
2,2 |
1,73 |
g - коэффициент, равный:
|
|
0 |
1 |
2 |
4 |
6 |
|
0 |
0,53 |
0,7 |
0,85 |
0,93 |
4.2.2.7. Стабильность коэффициента передачи должна удовлетворять условию
,
где a и aн - значения коэффициента передачи, полученные в результате данной и предыдущей аттестаций соответственно;
d и dн - значения погрешности определения коэффициента передачи при данной и предыдущей аттестациях соответственно, %.
4.3. Определение модуля эффективного коэффициента отражения выхода преобразователя.
4.3.1. Собирают измерительную установку в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2.
1 - измерительный генератор СВЧ; 2 - ферритовый вентиль; 3 - измерительная линия, измеритель полных сопротивлений или измеритель комплексных коэффициентов передачи;
4, 7 - аттестуемый преобразователь; 5, 6 - согласованное нагрузочное сопротивление Э9-13/1 (Э9-13А/1), подключенное на вход аттестуемого прибора; 8 - отрезок коаксиальной линии;
9 - частотомер
Рис. 2
4.3.2. С помощью измерительной линии, прибора Р2-1 или Р4-11 измеряют КСВН выхода преобразователя, подключенного непосредственно к измерительной линии - КСВН1 и через четвертьволновый отрезок – КСВН2.
4.3.3. Рассчитывают эффективные коэффициенты отражения по формулам
;
.
Значение модуля эффективного коэффициента отражения выхода преобразователя определяют по формуле
,
где rл - коэффициент отражения выхода измерительной линии, определяемый методом скользящей нагрузки (например, из комплекта линии Р1-22).
Значение модуля эффективного коэффициента отражения rэф должно быть не более 0,03.
4.4. Результаты измерений, выполняемых при определении каждой метрологической характеристики, вносят в протокол измерений.
5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АТТЕСТАЦИИ
5.1. При положительных результатах аттестации на ваттметр проходящей мощности выдают свидетельство о метрологической аттестации по форме, приведенной в приложении 3, и производят опломбирование прибора.
5.2. В том случае, если поверка терморезисторного моста и аттестация преобразователей Я2М-23 и Я2М-24 проводилась разными поверочными органами, оформление результатов производят следующим образом.
5.2.1. При положительных результатах поверки терморезисторного моста организация, проводившая поверку, выдает на него свидетельство о поверке по установленной форме.
5.2.2. При положительных результатах аттестации преобразователей Я2М-23 и Я2М-24 и при наличии свидетельства о поверке терморезисторного моста свидетельство о метрологической аттестации ваттметра выдает организация, проводившая аттестацию преобразователей Я2М-23 и Я2М-24.
5.2.3. При положительных результатах аттестации преобразователей Я2М-23 и Я2М-24 и при отсутствии свидетельства о поверке терморезисторного моста выдают только свидетельство о метрологической аттестации преобразователей Я2М-23 и Я2М-24 (приложение 4).
5.3. Срок следующей аттестации для ваттметров проходящей мощности и преобразователей падающей мощности, аттестованных в соответствии с настоящей методикой, устанавливают не более чем через год.
5.4. Срок следующей аттестации для ваттметров проходящей мощности и преобразователей падающей мощности, подвергавшихся ремонту, устанавливают не более чем через 6 месяцев.
5.5. На терморезисторный мост и преобразователи Я2М-23 и Я2М-24, не удовлетворяющие требованиям настоящей методики, выдают извещения о непригодности с указанием причин.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ЮСТИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЯ ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Р2-1
Юстировка измерителя полных сопротивлений Р2-1 состоит в следующем:
1. Заменяют центральный стержень коаксиальной линии диаметром 4,6 мм (75 Ом) на стержень диаметром 6,96 мм (50 Ом) той же самой длины.
2. Настраивают ответвитель на максимальную эффективную направленность (не менее 38 дБ) по образцовой нагрузке с КСВН £ 1,01, аттестованной с погрешностью не более ±1%. Для этого попеременно регулируют угол поворота петли связи в положении "падающая" на максимальное показание индикатора (например, измерительного приемника ИП-2), включенного на выходе бокового плеча ответвителя и, соответственно, на минимальное показание в положении петли "отраженная". Найденные положения петли связи фиксируют.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ОСНОВНЫЕ ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ КОАКСИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ (СВЧ РАЗЪЕМОВ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Я2М-23 И Я2М-24 И ПЕРЕХОДОВ ПО ГОСТ 13317-73
|
Тип соединителя |
Присоединительный размер, им |
|
|
Розетка |
Вилка |
|
|
II |
9,2+0,1 8,1 |
9,4+0,1 8,3 |
|
III |
9+0,2 5,2+0,08 |
- |
|
VI |
10+0,1 0,7 |
- |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ФОРМА СВИДЕТЕЛЬСТВА О МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ
Лицевая сторона
_________________________________________________________________
(наименование организации, выдавшей свидетельство)
СВИДЕТЕЛЬСТВО №___________
о метрологической аттестации ваттметра проходящей мощности с преобразователем типа Я2М-
заводской номер ___________________, дата выпуска ________________19 ____г.,
с термисторным мостом типа _____________________, заводской номер _________________,
дата выпуска ____________________19______г.,
предназначенного для поверки средств измерений мощности
По результатам метрологической аттестации ваттметр проходящей мощности допускается к применению в качестве образцового 2-го разряда по ГОСТ 8.074-73 в диапазоне частот ____________ ГГц.
Очередную аттестацию провести не позднее "_____"_________________ 19 ____ г.
|
М.П. |
Начальник лаборатории ________________________________ И. О. Фамилия Исполнитель __________________________________________ И. О. Фамилия
|
"_____" __________________ 19 ____ г.
Оборотная сторона
Результаты аттестации
1. Коэффициент передачи (калибровочный коэффициент)
|
Частота, ГГц |
|
Коэффициент передачи |
2. Погрешность определения коэффициента передачи (калибровочного коэффициента) преобразователя не превышает 2,5%.
3. Модуль эффективного коэффициента отражения при частотах, кратных 0,25 ГГц, не превышает 0,03.
Исполнитель __________________________________ И. О. Фамилия
"_______" ________________ 19 ___ г.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ФОРМА СВИДЕТЕЛЬСТВА О МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ
Лицевая сторона
_________________________________________________________________
(наименование организации, выдавшей свидетельство)
СВИДЕТЕЛЬСТВО №________
о метрологической аттестации преобразователя падающей мощности типа Я2М-
заводской номер ___________________, дата выпуска ________________19 ____г.,
предназначенного для поверки средств измерений мощности
По результатам метрологической аттестации преобразователь падающей мощности допускается к применению в составе образцового ваттметра 2-го разряда по ГОСТ 8.074-73 в диапазоне частот ______________ ГГц.
Очередную аттестацию провести не позднее _________________ 19 ____ г.
|
М.П. |
Начальник лаборатории ________________________________ И. О. Фамилия Исполнитель __________________________________________ И. О. Фамилия
|
"_____" __________________ 19 ____ г.
Оборотная сторона
Результаты аттестации
1. Коэффициент передачи (калибровочный коэффициент)
|
Частота, ГГц |
|
Коэффициент передачи |
2. Погрешность определения коэффициента передачи (калибровочного коэффициента) преобразователя не превышает 2,5%.
3. Модуль эффективного коэффициента отражения при частотах, кратных 0,25 ГГц, не превышает 0,03.
Исполнитель ______________________ И. О. Фамилия ________________
"_______" ________________ 19 ___ г.