Государственная поверочная схема для средств измерений импульсного электрического напряжения
(утв. Приказом Росстандарта от 30.12.2019 № 3463)
Примечание
В соответствии с Приказом Росстандарта от 30.12.2019 № 3463 данный документ введен в действие с 01.04.2020.
Утверждена Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2019 г. № 3463
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
1. Область применения
1.1. Государственная поверочная схема для средств измерений импульсного электрического напряжения устанавливает порядок передачи единицы импульсного электрического напряжения от государственного первичного специального эталона единицы импульсного электрического напряжения с длительностью импульса от 4·10-11 до 1·10-5 с при помощи вторичных и рабочих эталонов средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов передачи единиц.
1.2. Допускается проводить аттестацию эталонов и поверку средств измерений с помощью эталонов более высокой точности, чем предусмотрено поверочной схемой.
1.3. Графическая часть государственной поверочной схемы для средств измерений импульсного электрического напряжения приведена в приложении А.
2. Сокращения и обозначения
2.1 Сокращения:
ГПСЭ — государственный первичный специальный эталон;
НСП — неисключенная систематическая погрешность;
СКО — среднее квадратическое отклонение;
2.2 Обозначения:
\Theta_{\text{о}} — относительная НСП;
\delta_{\text{о}} — пределы допускаемой относительной погрешности;
Uc — расширенная неопределенность измерений;
S_{\epsilon 0} — относительное значение СКО методов передачи единицы импульсного электрического напряжения;
\delta_{\epsilon 0} — пределы допускаемой относительной погрешности методов передачи единицы импульсного электрического напряжения;
\tau_{\text{и}} — длительность импульсов (на уровне 0,5);
\tau_{\text{ф}} — длительность фронта импульсов (между уровнями 0,1 и 0,9);
\tau_{\text{ПХ}} — время нарастания переходной характеристики осциллографа (между уровнями 0,1 и 0,9).
3. Нормативная документация
В настоящем документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 16465-70 «Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения».
ГОСТ 8.027-2001 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы».
Государственная поверочная схема для средств измерений переменного электрического напряжения до 1000 В в диапазоне частот от 1·10-2 до 3·109 Гц, утвержденная приказом Росстандарта от 29.05.2018 № 1053.
ГОСТ 8.641-2014 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений мощности электромагнитных колебаний в коаксиальных и волноводных трактах в диапазоне частот от 0,03 до 37,50 ГГц».
Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты, утвержденная приказом Росстандарта от 31.07.2018 № 1621.
Государственная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления, утвержденная приказом Росстандарта от 15.02.2016 № 146.
4. Государственный первичный специальный эталон
4.1. ГПСЭ включает в себя автоматизированные измерительные установки (микросекундную и пиконаносекундную), в состав которых входят:
СИ мгновенных значений импульсного электрического напряжения;
высокостабильные генераторы импульсов с коротким фронтом (далее генераторы перепада);
генератор импульсов точной амплитуды;
широкополосный стробоскопический осциллограф в комплекте с модулями стробоскопическими;
СИ напряжения постоянного тока;
наборы аттенюаторов и переходов для коаксиальных трактов;
При воспроизведении единицы импульсного электрического напряжения применяется метод прямых измерений мгновенных значений импульсных электрических сигналов, амплитудно-временные параметры (по ГОСТ 16465-70) которых исследованы. Импульсные сигналы формируются с помощью генератора перепада и измеряются широкополосным эталонным измерителем, при этом для уменьшения погрешности воспроизведения единицы импульсного электрического напряжения, обусловленной джиттером и ограниченной полосой пропускания осциллографа, применяются специальные методы математической обработки измерительной информации.
4.2. ГПСЭ обеспечивает воспроизведение единицы импульсного электрического напряжения с помощью установки микросекундной в диапазоне А мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 100,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} в диапазоне от 20 нс до 10 мкс со следующими показателями точности:
СКО результата измерений S0 в относительной форме не превышает 0,1% (после интервала времени 10 нс) при 10 независимых наблюдениях;
НСП \Theta_{0} в относительной форме не превышает 0,05% (после интервала времени 10 нс);
расширенная неопределенность измерений Uc в относительной форме (коэффициент охвата k = 2) не превышает 0,2% (после интервала времени 10 нс).
4.3. ГПСЭ обеспечивает воспроизведение единицы импульсного электрического напряжения с помощью установки пиконаносекундной в диапазоне Б мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,01 \div 5,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс со следующими показателями точности:
СКО результата измерений S0 в относительной форме не превышает 0,5% (после интервала времени 20 пс) при 10 независимых наблюдениях;
НСП \Theta_{0} в относительной форме не превышает 1,0% (после интервала времени 20 пс);
расширенная неопределенность измерений Uc в относительной форме (коэффициент охвата k = 2) не превышает 1,6% (после интервала времени 20 пс).
4.4 ГПСЭ применяют для передачи единицы импульсного электрического напряжения:
вторичному эталону непосредственным сличением с СКО S_{\epsilon 0} в относительной форме в диапазоне от 0,1 до 0,5%;
рабочим эталонам и СИ методом прямых измерений с СКО S_{\epsilon 0} в относительной форме в диапазоне от 0,1 до 0,5%.
Отсчет интервала времени производится от временной точки фронта импульса, соответствующей 1/2 амплитуды импульса.
5. Вторичный эталон
5.1. В качестве вторичного эталона используют комплекс воспроизведения единицы импульсного электрического напряжения, в состав которого входят:
СИ мгновенных значений импульсного электрического напряжения;
высокостабильные генераторы перепада;
генератор импульсов точной амплитуды;
широкополосный цифровой осциллограф;
СИ напряжения постоянного тока;
наборы аттенюаторов и переходов для коаксиальных трактов;
5.2. Вторичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы импульсного электрического напряжения в диапазоне А мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 100,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 10 мкс со следующими показателями точности:
СКО результата измерений S0 в относительной форме не должно превышать 0,1% (после интервала времени 10 нс) при 10 независимых наблюдениях;
НСП \Theta_{0} в относительной форме не должна превышать 0,05% (после интервала времени 10 нс);
расширенная неопределенность измерений Uc в относительной форме (коэффициент охвата k = 2) не должна превышать 0,2% (после интервала времени 10 нс).
5.3. Вторичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы импульсного электрического напряжения в диапазоне Б мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,01 \div 5,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс со следующими показателями точности:
СКО результата измерений S0 в относительной форме не должно превышать 0,5% (после интервала времени 20 пс) при 10 независимых наблюдениях;
НСП \Theta_{0} в относительной форме не должна превышать 1,0% (после интервала времени 20 пс);
расширенная неопределенность измерений Uc в относительной форме (коэффициент охвата k = 2) не должна превышать 1,6% (после интервала времени 20 пс).
5.4. Вторичный эталон применяют для передачи единицы импульсного электрического напряжения рабочим эталонам и СИ методом прямых измерений с СКО S_{\epsilon 0} в относительной форме в диапазоне от 0,1 до 0,5%.
6. Рабочие эталоны, заимствованные из других государственных поверочных схем
6.1 В качестве рабочих эталонов (далее РЭ), заимствованных из других государственных поверочных схем, используют:
вольтметры, установки измерительные, калибраторы напряжения — РЭ 3-го разряда по государственной поверочной схеме для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы (ГОСТ 8.027-2001);
вольтметры, установки измерительные, калибраторы напряжения, генераторы переменного напряжения синусоидальной формы — РЭ 3-го разряда по государственной поверочной схеме для средств измерений переменного электрического напряжения (в соответствии с Приказом Росстандарта № 1053 от 28.05.2018 г.);
ваттметры оконечного типа — РЭ 1-го разряда по государственной поверочной схемой для средств измерений мощности электромагнитных колебаний в коаксиальных и волноводных трактах (ГОСТ 8.641-2014);
стандарты частоты — РЭ 3-го разряда и частотомеры — РЭ 4-го разряда по государственной поверочной схеме для средств измерений времени и частоты (в соответствии с приказом Росстандарта от 31.07.2018 № 1621);
измерители электрического сопротивления постоянного тока — РЭ 3-го разряда по государственной поверочной схеме для СИ электрического сопротивления (в соответствии с Приказом Росстандарта № 146 от 15.02.2016 г.).
6.2. РЭ, заимствованные из других поверочных схем, применяют в качестве поверочного оборудования для РЭ и СИ импульсного электрического напряжения в соответствии с их методиками поверки.
6.3. Соотношение пределов допускаемых относительных погрешностей РЭ, заимствованных из других поверочных схем, и поверяемых по ним РЭ и СИ не должно превышать 1/3, а в обоснованных случаях — 1/2.
7. Рабочие эталоны первого разряда
7.1. В качестве РЭ 1-го разряда в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 100,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 0,5 мс применяют:
осциллографы цифровые (осциллографы цифровые запоминающие, осциллографы стробоскопические) и установки измерительные (мгновенных значений импульсного электрического напряжения) с длительностью времени нарастания переходной характеристики \tau_{\text{пх}} в диапазоне от 35 пс до 35 нс;
генераторы импульсов (в том числе в составе калибраторов осциллографов, установок измерительных) с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 0,5 мс.
генераторы перепада (в том числе в составе калибраторов осциллографов, установок измерительных) с длительностью фронта (среза) импульсов \tau_{\text{ф}} в диапазоне от 150 пс до 2 мкс.
7.2. В качестве РЭ 1-го разряда в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,01 \div 5,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс применяют:
установки измерительные, в состав которых входят осциллограф цифровой (осциллограф цифровой запоминающий или осциллограф стробоскопический) с длительностью времени нарастания переходной характеристики \tau_{\text{пх}} в диапазоне от 3,5 до 35 пс и генератор перепада (в том числе генератор перепада в составе установок измерительных для поверки осциллографов, калибраторов осциллографов) с длительностью фронта (среза) импульсов \tau_{\text{ф}} в диапазоне от 10 до 150 пс;
генераторы импульсов (в том числе генераторы перепада в составе установок измерительных для поверки осциллографов, калибраторов осциллографов) с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс;
генераторы перепада (в том числе генераторы перепада в составе установок измерительных для поверки осциллографов, калибраторов осциллографов) с длительностью фронта (среза) импульсов \tau_{\text{ф}} в диапазоне от 10 до 150 пс;
осциллографы цифровые (осциллографы цифровые запоминающие, осциллографы стробоскопические) с длительностью времени нарастания переходной характеристики \tau_{\text{пх}} в диапазоне от 3,5 до 35 пс.
7.3. Пределы допускаемых относительных погрешностей РЭ 1-го разряда \delta_{0} при доверительной вероятности P = 0,95 составляют:
от 0,3 до 1,5% в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 100,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 0,5 мс;
от 1,5 до 2,0% в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,01 \div 5,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс.
7.4. РЭ 1-го разряда применяют для поверки рабочих эталонов 2-го разряда и средств измерений методом прямых измерений.
7.5. Соотношение пределов допускаемых относительных погрешностей РЭ 1-го разряда и поверяемых по ним РЭ 2-го разряда не должно превышать 1/2;
7.6. Соотношение пределов допускаемых относительных погрешностей РЭ 1-го разряда и поверяемых по ним СИ не должно превышать 1/3.
8. Рабочие эталоны второго разряда
8.1. В качестве РЭ 2-го разряда в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 100,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 0,5 мс применяют:
осциллографы цифровые (осциллографы цифровые запоминающие, осциллографы стробоскопические), осциллографы электронно-лучевые с длительностью времени нарастания переходной характеристики \tau_{\text{пх}} в диапазоне от 35 пс до 35 нс;
генераторы импульсов (в том числе в составе калибраторов осциллографов, установок измерительных) с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 0,5 мс.
генераторы перепада (в том числе в составе калибраторов осциллографов, установок измерительных) с длительностью фронта (среза) импульсов \tau_{\text{ф}} в диапазоне от 150 пс до 2 мкс.
8.2. В качестве РЭ 2-го разряда в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,01 \div 5,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс применяют:
установки измерительные, в состав которых входят осциллограф цифровой (осциллограф цифровой запоминающий или осциллограф стробоскопический) с длительностью времени нарастания переходной характеристики \tau_{\text{пх}} в диапазоне от 3,5 до 35 пс и генератор перепада (в том числе генератор перепада в составе установок измерительных для поверки осциллографов, калибраторов осциллографов) с длительностью фронта (среза) импульсов \tau_{\text{ф}} в диапазоне от 10 до 150 пс;
генераторы импульсов (в том числе генераторы перепада в составе установок измерительных для поверки осциллографов, калибраторов осциллографов) с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс;
генераторы перепада (в том числе генераторы перепада в составе установок измерительных для поверки осциллографов, калибраторов осциллографов) с длительностью фронта (среза) импульсов \tau_{\text{ф}} в диапазоне от 10 до 150 пс;
осциллографы цифровые (осциллографы цифровые запоминающие, осциллографы стробоскопические) с длительностью времени нарастания переходной характеристики \tau_{\text{пх}} в диапазоне от 3,5 до 35 пс.
8.3. Пределы допускаемых относительных погрешностей РЭ 2-го разряда \delta_{0} при доверительной вероятности P = 0,95 составляют:
от 1,0 до 10,0% в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 100,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 20 нс до 0,5 мс;
от 2,0 до 10,0% в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,01 \div 5,0)\text{В} с длительностью импульсов \tau_{\text{и}} от 40 пс до 20 нс.
8.4. РЭ 2-го разряда применяют для поверки СИ методом прямых измерений.
8.5. Соотношение пределов допускаемых относительных погрешностей РЭ 2-го разряда и поверяемых по ним СИ не должно превышать 1/3, а в обоснованных случаях — 1/2.
9. Средства измерений
9.1. В качестве СИ импульсного электрического напряжения в диапазоне мгновенных значений импульсного электрического напряжения \pm (0,1 \div 300,0)\text{В} применяют генераторы импульсов и генераторы перепада (в том числе в составе калибраторов осциллографов, установок измерительных), осциллографы (осциллографы цифровые запоминающие, осциллографы стробоскопические, осциллографы электронно-лучевые), установки измерительные (мгновенных значений импульсного электрического напряжения), анализаторы цифровых сигналов и линий связи.
9.2. Пределы допускаемой относительной погрешности СИ импульсного электрического напряжения \delta_{0} составляют от 1,5 до 12,0%.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ