时间检定仪自动检定系统设计

　　0　引　　言

　　时间检定仪是检定电子毫秒表、电子秒表、机械秒表、指针式电秒表、数字式电秒表等计时仪表的通用计量仪器。它包括电子毫秒计检定仪、秒表检定仪、电秒表检定仪。检定仪的基本功能是直接输出一种或几种标准的时间间隔信号。按照JJG 601-2003《时间检定仪》检定规程要求,对于电子毫秒计检定仪和电秒表检定仪可以用时间计数器直接测量输出时间间隔,而对于秒表检定仪需要机/电转换器,将秒表检定仪的夹具动作信号转变为电脉冲信号,接到时间计数器的输入端,精确测量时间间隔[1-2]。

　　1　时间检定仪检定系统组成及原理

　　依据JJG 601—2003《时间检定仪检定规程》和JJG181—2002《电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》,建立时间检定仪自动检定及管理系统[3]。该系统由TR2001铷原子频率标准、PO7D-2频标比对器、53132A通用计数器、HJDH-5型机/电转换器、GPIB-USB-B串口总线、计算机、打印机和系统软件组成,实现对各种型号时间检定仪内部晶振的开机特性、准确度、稳定度、日波动、重现性等的自动检定和输出时间间隔[4-9]的检定。系统组成如图1所示。

　　时间检定仪检定主要包括两方面:内部晶振的检定和输出时间间隔的检定[10]。

　　1)内部晶振的检定

　　电子仪器内部晶振的高准确度频率测量采用频差倍增技术[11],由原子频标TR2001和PO7D-2频标比对器组成测试系统。测试时,TR2001铷原子频标输出的标准5 MHz或10 MHz频率信号输入到PO7D-2频标比对器的参考输入端,被检时间检定仪的晶振输出信号输入到频标比对器的被检输入端,由计算机通过USB接口发出程控命令,PO7D-2在计算机控制下,进行各项参数的检定,测量数据经USB接口上传至计算机,由计算机再对数据进行进一步的处理,并将检定结果显示并存储到数据库里,从而完成时间检定仪的开机特性、日波动、重现性、稳定度、准确度等各项参数的检定。

　　2)输出时间间隔的检定

　　对于电子毫秒计检定仪和电秒表检定仪可以直接用计数器测量输出时间间隔。对于秒表检定仪需要机/电转换器,将秒表检定仪的夹具动作信号转变为电脉冲信号,接到时间计数器的输入端,精确测量脉冲宽度[12]。本系统研制了HJDH-5型机/电转换器,将秒表检定仪的夹具动作信号输入到HJDH-5型机/电转换器的输入端,通过HJDH-5把机械量转换成电脉冲信号,再把电脉冲信号输入到53132A通用计数器,由计算机通过GPIB-USB-B串口总线发出程控命令,53132A通用计数器在计算机控制下,精确测量脉冲宽度,测量数据经GPIB-USB-B串口总线上传至计算机,由计算机对数据进行进一步的处理,并将检定结果显示并存储到数据库里,从而完成时间检定仪的输出时间间隔的检定。