Государственная поверочная схема для средств измерений угла фазового сдвига между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц

(утв. Приказом Росстандарта от 30.12.2022 № 3345)

Утверждена Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2022 г. № 3345

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА

ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛА ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ ДВУМЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 1·10-2 ДО 10·107 Гц

1. Область применения

1.1. Государственная поверочная схема для средств измерений угла фазового сдвига (далее — ГПС УФС) между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц устанавливает порядок передачи единицы УФС от Государственного первичного специального эталона угла фазового сдвига между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц рабочим эталонам и средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов передачи единицы.

1.2. Графическая часть государственной поверочной схемы для средств измерений угла фазового сдвига между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц представлена в Приложении А.

2. Государственный первичный эталон

2.1. Государственный первичный специальный эталон ГЭТ 61-2022 предназначен для воспроизведения и хранения единицы УФС между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц и передачи единицы при помощи разрядных рабочих эталонов средствам измерений.

2.2 В состав Государственного первичного специального эталона входят:

канал воспроизведения УФС между двумя электрическими напряжениями на частоте 1 кГц. В состав канала входит калибратор фазы Clarke-Hess 5600, измеритель разности фаз Ф2-34 и измеритель разности фаз Ф2-41;

канал воспроизведения УФС между двумя электрическими напряжениями на частотах 100 кГц, 1 МГц, 10 МГц, 20 МГц и 100 МГц. В состав канала входят калибратор фазы Clarke-Hess 5600, генератор сигналов произвольной формы Keysight 33622A, калибратор фазы Н6-2, преобразователь частоты ПЧД-01, измеритель разности фаз Ф2-34, измеритель разности фаз Ф2-41;

канал воспроизведения УФС между двумя электрическими напряжениями на частоте 0,01 Гц. В состав канала входят генератор сигналов произвольной формы Keysight 33622A, осциллограф цифровой запоминающий GDS-71102B и частотомер электронно-счетный CNT-90.

В качестве опорных частот 5 и 10 МГц с нестабильностью частоты +/- 5·10-10 (относительные безразмерные единицы) в эталоне использован сигнал, поступающий от стандарта частоты рубидиевого FS725.

2.3. Диапазон значений УФС между двумя электрическими напряжениями, воспроизводимых эталоном, составляет от 0 до 360°.

2.4. Государственный первичный специальный эталон обеспечивает воспроизведение единицы УФС между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц с метрологическими характеристиками, приведенными в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики ГЭТ 61-2022

Частота (F)	Диапазон УФС, °	Случайная погрешность — СКО результата измерений (S), °	Неисключенная систематическая погрешность (\theta) , °
0,01 Гц	0 — 360	0,003	0,003
1 кГц	0 — 360	0,001	0,002
100 кГц	0 — 360	0,002	0,002
1 МГц	0 — 360	0,002	0,002
10 МГц	0 — 360	0,004	0,003
20 МГц	0 — 360	0,008	0,010
100 МГц	0 — 360	0,060	0,300

Таблица 2

Неопределенности воспроизведения единицы угла фазового сдвига

Частота (F)	Стандартная неопределенность по типу A uA, °	Стандартная неопределенность по типу B uB, °	Суммарная стандартная неопределенность uC, °	Расширенная неопределенность uP = K·uC, °
0,01 Гц	0,003	1,57·10-3	3,386·10-3	6,772·10-3
1 кГц	0,001	1,05·10-3	1,451·10-3	2,902·10-3
100 кГц	0,002	1,05·10-3	2,289·10-3	4,518·10-3
1 МГц	0,002	1,05·10-3	2,289·10-3	4,518·10-3
10 МГц	0,004	1,57·10-3	4,297·10-3	8,594·10-3
20 МГц	0,008	5,25·10-3	9,569·10-3	19,138·10-3
100 МГц	0,06	0,14	0,16	0,32

Примечание: K — коэффициент охвата. K = 2 при доверительной вероятности P = 0,95.

2.5. Государственный первичный специальный эталон применяют для передачи единицы УФС методом сличения с помощью компаратора вторичным эталонам, рабочим эталонам первого и второго разряда — калибраторам фазы и методом прямых измерений — рабочим эталонам первого разряда — измерителям УФС и уровней входных сигналов (Uвх).

Расширенная неопределенность измерений при передаче единицы УФС рабочим эталонам первого разряда — калибраторам фазы для уровня доверия 0,95 в диапазоне частот от 1·10-2 до 10·107 Гц находится в пределах от 0,001 до 0,009°.

Расширенная неопределенность измерений при передаче единицы УФС рабочим эталонам первого разряда — измерителям УФС и уровней входных сигналов для уровня доверия 0,95 в диапазоне частот от 1 до 10·107 Гц находится в пределах от 0,001 до 0,006°.

2.6. Для обеспечения воспроизведения единицы УФС с указанной точностью должны быть соблюдены правила содержания и применения эталона.

3. Вторичные эталоны

3.1. В качестве вторичного эталона применяют комплекс технических средств, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу единицы УФС от 0 до 360° в диапазоне частот от 1·10-2 до 2·107 Гц.

3.2 Вторичный эталон воспроизводит и хранит единицу УФС со следующими показателями точности:

неисключенная систематическая погрешность \theta не более:

на частоте 0,01 Гц 0,005°;

в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц 0,003°;

на частоте 1 МГц 0,005°;

на частоте 10 МГц 0,01°;

на частоте 20 МГц 0,05°;

случайная погрешность (СКО результата измерений при воспроизведении единицы УФС для 10 независимых наблюдений) S, не более:

на частоте 0,01 Гц 0,01°;

в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц 0,005°;

на частоте 1 МГц 0,01°;

на частоте 10 МГц 0,02°;

на частоте 20 МГц 0,08°.

3.3. Для обеспечения воспроизведения единицы УФС с указанной точностью должны быть соблюдены правила содержания и применения эталона.

3.4. Вторичный эталон применяют для передачи единицы УФС к рабочим эталонам первого разряда калибраторам фазы методом сличения при помощи компаратора и измерителям УФС методом прямых измерений.

4. Рабочие эталоны

4.1 Рабочие эталоны первого разряда

4.1.1. В качестве рабочих эталонов первого разряда применяют калибраторы фазы, а также измерители УФС и уровней входных сигналов (Uвх в диапазоне от 2 мВ до 5 В).

4.1.2. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей калибраторов фазы лежат в диапазоне от 0,03 до 0,5° в диапазоне частот от 5·10-1 до 10·107 Гц.

4.1.3. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей измерителей УФС и уровней входных сигналов лежат в диапазоне от 0,05 до 1,1° в диапазоне частот от 1 до 10·107 Гц.

4.1.4. Соотношение пределов допускаемых абсолютных погрешностей рабочих эталонов первого и второго разрядов должно быть не более 1/2.

4.1.5. Рабочие эталоны первого разряда применяют для передачи единицы УФС рабочим эталонам второго разряда (измерителям УФС и уровней входных сигналов, калибраторам фазы) и средствам измерений (измерителям УФС, средствам измерений, имеющим функцию измерения УФС, генераторам, имеющим функцию воспроизведения УФС) методом прямых измерений.

Зависимости погрешностей рабочих эталонов первого разряда от частоты приведены в таблицах Б1, Б2 Приложения Б.

4.2 Рабочие эталоны второго разряда

4.2.1. В качестве рабочих эталонов второго разряда применяют измерители УФС и уровней входных сигналов, а также калибраторы фазы.

4.2.2. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей измерителей УФС и уровней входных сигналов (Uвх в диапазоне от 2 мВ до 630 В) лежат в диапазоне от 0,1 до 2° в диапазоне частот от 5·10-1 до 2·107 Гц.

4.2.3. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей калибраторов фазы лежат в диапазоне от 0,1 до 1° в диапазоне частот от 1·10-2 до 2·105 Гц.

4.2.4. Соотношение пределов допускаемых абсолютных погрешностей рабочих эталонов второго разряда и средств измерений должно быть не более 1/3.

4.2.5. Рабочие эталоны второго разряда применяют для поверки (калибровки) средств измерений — измерителей УФС, средств измерений, имеющих функцию измерения УФС, двухканальных генераторов, имеющих функцию воспроизведения УФС, фазовых компараторов, фазовращателей методом прямых измерений.

4.2.6. Зависимости погрешностей рабочих эталонов второго разряда от частоты приведены в таблицах Б3, Б4 Приложения Б.

5. Средства измерений

5.1. В качестве средств измерений применяют измерители УФС, средства измерений, имеющие функцию измерения УФС, двухканальные генераторы, имеющие функцию воспроизведения УФС, фазовые компараторы, фазовращатели.

5.2. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей измерителей УФС лежат в диапазоне от 0,03 до 12° в диапазоне частот от 5·10-1 до 10·107 Гц.

5.3. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей двухканальных генераторов, имеющие функцию воспроизведения УФС, лежат в диапазоне от 0,1 до 5° в диапазоне частот от 20 до 10·107 Гц.

5.4. Значения пределов допускаемых абсолютных погрешностей фазовых компараторов и фазовращателей лежат в диапазоне от 0,2 до 2° в диапазоне частот от 1·10-2 до 2·105 Гц.

Приложение А

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛА ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ ДВУМЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 1·10-2 ДО 10·107 Гц

Приложение Б

Таблица Б1

Метрологические характеристики рабочих эталонов первого разряда (калибраторов фазы)

Частота (F)	Диапазон УФС, °	Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °
0,5 Гц	0 — 360	0,20
1 кГц		0,03
100 кГц		0,05
1 МГц		0,10
10 МГц		0,30
20 МГц		0,30
100 МГц		0,50

Таблица Б2

Метрологические характеристики рабочих эталонов первого разряда (измерители УФС и уровней входных сигналов)

Частота (F)	Диапазон УФС, °	Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °
1 Гц	0 — 360	0,05
1 кГц		0,07
100 кГц		0,09
1 МГц		0,20
10 МГц		0,50
20 МГц		0,50
100 МГц		1,10

Таблица Б3

Метрологические характеристики рабочих эталонов второго разряда (калибраторов фазы)

Частота (F)	Диапазон УФС, °	Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °
0,01 Гц	0 — 360	0,50
1 кГц		0,10
10 кГц		0,20
100 кГц		0,70
200 кГц		1,00

Таблица Б4

Метрологические характеристики рабочих эталонов второго разряда (измерители УФС и уровней входных сигналов)

Частота (F)	Диапазон УФС, °	Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °
0,5 Гц	0 — 360	0,60
1 кГц		0,10
100 кГц		0,11
1 МГц		0,50
10 МГц		1,10
20 МГц		2,00

Примечание: Допускается использовать аппроксимацию пределов допускаемой абсолютной погрешности от частоты для отличных от указанных в Приложении Б частот.

---