频率校准装置准确度的不确定度分析

　　1　概述

　　1·1　测量依据

　　国家检定规程JJG180-2002《电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》和JJG181-2005《石英晶体频率标准检定规程》。

　　1·2　环境条件

　　环境温度:在(15~30)℃范围内任选一点,检定过程中环境温度的变化不超过±2℃,且不应有温度突变。环境相对湿度:不大于80%。

　　1·3　工作电源

　　电源电压(交流): 220 (1±2%) V。

　　1·4　频率: 50 (1±2%) Hz。

　　2　测量方法

　　由SF3910A铷原子频标输出的标准频率f0经PO7D-2频标比对器倍增M倍后输出标称频率为1MHz的频差倍增信号,经转换开关,然后进行数据采集和数据处理。

　　3　数学模型

　　式中:M—倍增次数;

　　τ—阀门时间;

　　f₀—标称频率。

　　4　标准不确定度评定

　　4·1　铷原子频标输出频率不准引入的不确定度分量u₁

　　铷原子频标技术说明书给出其频率准确度为5×10^-11,按B类评定,视其为均匀分布,包含因子,则:

　　4·2　频差倍增器倍增次数引入的不确定度分量u₂

　　频差倍增器倍增次数为1×10⁴,在τ=10s时,技术说明书给出其10s自身不稳定性为1×10^-13,按B类评定,视其为均匀分布,包含因子,则:

　　4·3　转换开关引入的不确定度分量u3

　　根据实测经验,转换开关隔离度在100dB以上时,引入的频率不稳定根据实测经验,转换开关隔离度在100dB以上时,引入的频率不稳定性小于1×10^-12,按B类评定,视其为均匀分布,包含因子,则:

　　4·4　重复性引入的不确定度u4

　　选择稳定性较好的高稳晶振作为被测,采用频差倍增测频法测量其频率准确度。高稳晶振输出频率为5MHz,频差倍增倍数为104,计数器采样时间为10s,连续测量n=10次,测量数据如下:

　　2·732E-09、2·730E-09、2·723E-09、2·731E-09、2·717E- 09、2·727E- 09、2·717E- 09、2·724E- 09、2·723E-09、2·725E-09Hz

　　用贝塞尔公式计算本测量标准重复性u4。

　　4·5　环境条件引入的不确定度

　　环境温度、湿度控制在检定规程范围内,其影响可忽略不计

　　5　相对合成标准不确定度

　　以上各分量互相独立各不相关,标准装置测量频率准确度时:

　　6　扩展不确定度