时间检定仪专栏

秒表检定和时间检定仪检定测试系统方案

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发表时间:2020-05-18 10:05作者:同步天下来源:原创

本文主要依据JJG237-2010秒表检定规程,JJG601-2003时间检定仪检定规程和JJG 488-2018瞬时日差测量仪检定规程中的要求,对秒表的检定,时间检定仪和瞬时日差检定仪满足的规范内容,以及秒表,时间检定仪和日差检定仪应用于测试的方法做了简单的说明,方便于搭建秒表检定,时间检定和瞬时日差检定的单位或机构能够快速认知和了解。

1、秒表的检定(JJG 237-2010秒表检定规程)

秒表是一种简单的时间间隔计量器具,分为电子秒表、机械秒表和电秒表,即对于秒表的检定主要分为对电子秒表的检定、机械秒表的检定和电秒表的检定。

(1)电子秒表的检定

电子秒表的主振源为石英晶体振荡器,测量结果以液晶数字显示,*小显示位一般为10ms,少数为1ms。测量误差主要源于石英晶体振荡器的频率准确度。

电子秒表的检定项目主要包括外观及工作正常性检查和测量间隔误差的检定,电子秒表的测量间隔误差检定主要是以秒表检定仪作为测量基准进行检定,检定原理图如下:

秒表检定.png

电子秒表测量间隔的检定主要是通过秒表检定仪配合夹具,被检秒表置于夹具上,调整至合适的位置,使秒表检定工作正常进行。

对电子秒表的检定,检规中规定的时间间隔范围为1s-1h或1s-1d(不具有检定日差的数字时钟除外),对于这个功能的检定,可直接运用秒表检定仪进行检定,为方便推荐直接配备用于检定瞬时日差的测量装置。

秒表检定仪对日差的检定分为两种:一种是利用连续运行的数字时钟在某一时刻启动电子秒表,到第二天同一时刻停止秒表,由此得出日差。另一种适用于保持0.01分辨力的被检电子秒表,运用秒表检定仪测试时可测大于30min小于1d,按照日差公式计算出响应的日误差。

关于电子秒表测试功能中秒表检定仪的测试功能SYN5301型时间检定仪完全满足,关于瞬时日差的测量功能SYN5302型日差检定仪完全满足。

(2)机械秒表的检定

机械秒表的主振源为机械振荡的游丝,通过传动齿轮带动指针的度盘上旋转,用度盘上的刻度显示测量结果。*小刻度一般为0.1s或0.2s,个人的为0.01s或0.02s。测量误差来源于游丝振荡周期的准确度、传动齿轮的间隙和摩擦力。

机械秒表的检定包括外观及工作正常性检查和测量误差的检定,机械秒表测量间隔误差的检定主要是秒表检定仪作为测量基准进行检定,检定原理图如下:


机械表检定.png

关于机械秒表的检定需要秒表检定仪和夹具配合进行检定,受检点选择秒度盘和分度盘的满度值,在对测量误差的检定时需满足表盘水平和垂直两种位置分别测量。

关于机械秒表测试功能中秒表检定仪的测试功能SYN5301型时间检定仪完全满足,且所配夹具符合工艺设计,满足水平和垂直测量,其工艺得到了众多好评。

(3)电秒表的检定

电秒表有两种:指针式和数字式。指针式电秒表利用50Hz,220V(或110V)的市电驱动微型电机,通过离合器带动指针在度盘上旋转,用度盘上的刻度显示测量结果。离合器的吸合与断开由被测信号通过表内的继电器进行控制。测量误差来源于市电频率的准确度和继电器的动作延时。数字式电秒表的测量功能与指针式电秒表相同。区别是主振源改用常温石英晶体振荡器及用数字显示测量结果,大大减小了测量误差。

对于电秒表的检定主要分为指针式电秒表的检定和数字式电秒表的检定,检定内容主要包括外观及工作正常性检查和测量间隔误差的检定。

a.其中指针式电秒表的检定典型的有401/405型电秒表和407/408型电秒表。以401/405型的检定为例,检定原理图如下:


指针式秒表检定.png


关于指针式电秒表的检定需要满足指针式电秒表检定仪的功能,检定仪的检定功能按照被检电秒表的测量功能设定,指针式电秒表检定仪的功能端需与被检电秒表的三个输入端一一对应连接。

在对指针式电秒表检定时,可根据指针式电秒表测量功能检定的提示进行操作,一般标示在指针式电秒表的背面,根据每一项的指针进行操作。

关于指针式电秒表的检定测试中指针式电秒表检定功能SYN5301型时间检定仪完全满足,符合指针式电秒表检定要求中对各种不同型号秒表检定的测试要求。

b.数字式电秒表的检定主要是对测量间隔误差的检定,主要是利用标准时间间隔发生器的功能进行检定,检定工作原理图如下所示:

数字式电秒表.png

关于数字式电秒表的检定需要满足数字式电秒表检定的功能和标准时间间隔发生器的功能,检定仪的测量功能可根据数字式电秒表出厂的测量功能标示进行检定,也可以根据检规中要求的测量功能项进行检定。

关于数字式电秒表的检定测试中数字式电秒表检定功能和标准时间间隔发生器功能SYN5301型时间检定仪完全满足,符合检规和多种数字式电秒表的测试要求,经多家机构测试。

小结:JJG 237-2010秒表检定规程中对秒表的测试,对于需要对秒表建标的单位来说,如需满足整个要求,需要配套一套完全满足于秒表检定仪,日差测量仪或校表仪,指针式电秒表检定仪和标准时间间隔发生器功能的测试设备。推荐使用SYN5301型时间检定仪和SYN5302型日差检定仪,作为秒表建标测试设备。

2时间检定仪的检定(JJG 601-2003时间检定仪检定规程)

时间检定仪包括毫秒级检定仪,秒表检定仪,电秒表检定仪,这三种检定仪可能是相互独立的额,也可能是合为一体的。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,该间隔信号除指针式电秒表检定仪外,其它均由检定仪内的晶体振荡器经过分频得到各种不同的标准时间间隔信号,通过控制电路对电子毫秒计、数字电秒表和各种秒表进行直接检定。指针式电秒表检定仪由市电50MHz频率分频得到。检定仪应具有内部晶振频率或时基信号输出端口。

本文对时间检定仪的检定主要以SYN5301型时间检定仪作为依据,其根据JJG237-2010《秒表检定规程》的要求制作的一款多功能,综合性的时间检定自动测试装置,用于检定机械秒表、电子秒表、指针式电秒表、数字式电秒表、数字式毫秒仪,以及各种计时器等,被测仪器通过测量该标准时间间隔信号,得到被检仪器测量该标准时间间隔信号的实际测量值,从而得到被检仪器测量误差,达到检定的目的,适用于各种类秒表的量值传递,可以建立秒表检定仪标准装置,开展对时间类仪器进行检定/校准。

在对时间检定仪进行检定时主要需要检定的项目包括外部及工作正常性检查,内部晶体振荡器和输出时间间隔的检定。其中内部晶体振荡器的检定按照国家计量检定规程JJG180-2002《电子测量仪器内石英晶体振荡器》中相应指标进行检定。

时间检定仪作为检定秒表的设备,在对其检定时主要分为对各个不同功能项的设备输出时间间隔的检定,主要需要用到的测试设备有通用计数器,时间间隔测量仪和光/电转换器配合来完成对时间检定仪的检定工作。检定时周围不应该有影响检定仪正常工作的强电磁场,机械振动和光干扰信号。

根据JJG 601-2003时间检定仪检定规程对时间检定仪进行检定时,检定原理图如下所示:

秒表检定规程测试图.png

以上为对时间检定仪进行检定时,除内置晶体振荡器检定外对其他功能进行检定过程中的原理图,其中时间间隔测量仪推荐使用SYN5605型时间间隔测量仪,光/电转换器推荐SYN5301C型精密光电转换器,通用计数器推荐SYN5636型通用计数器,相互之间配合测量即可满足时间检定仪的检定测量要求。

3日差检定仪的检定(JJG 488-2018瞬时日差测量仪检定规程)

日差是指计数器一天的走时误差,通过计算在短时间内快速测得的日差称为瞬时日差。瞬时日差测量仪一般由传感器、电子控制和显示电路等组成,通过声、电及磁等多种传感器,接收计时器发出的各种不同形式的振荡及节拍信号,经放大处理获得走时秒信号,同时控制计数器对其计数,获得一个信号周期内标准时间脉冲的计数值,由微处理器进行采集和计算处理,能够快速测量和显示瞬时日差。瞬时日差测量仪被广泛应用于钟表生产企业,电力行业,产品质量检验机构和计量检定部门。

本文日差检定的检定主要是以SYN5302型日差检定仪作为依据,其根据《JJG 488-2018瞬时日差测量仪检定规程》设计、研发生产的一款多功能校表仪。该日差检定仪测量日差的方法是利用传感器将钟表发出的振荡信号变换为相应的电信号,用计数方法测量电信号的周期相对于标称值的偏差,计算出日差值,可测量内置32768Hz晶振的电子产品,还可以直接

测量输出1Hz的智能电表的时钟误差,同时也能测试脉冲信号的频率准确度。

日差检定仪检定中主要检定项包括外观及工作正常性检查,测量范围和测量误差检定,以及内置晶体振荡器频率偏差检定。其中内置晶体振荡器频率偏差检定需按照JJG180《电子测量仪器内石英晶体振荡器》的检规进行检定,对测量范围和测量误差检定需要用到的设备主要是参考频标和信号发生器。检定时周围不应该有影响检定仪正常工作的强电磁场,机械振动和光干扰信号。

日差检定仪对测量范围和测量误差的检定原理图如下所示:

日差检定方案.png

以上是对日差检定仪在检定中对测量范围和测量误差进行检定时的检定原理图,其中参考频标推荐SYN3204型GPS北斗驯服铷原子频率标准,信号发生器建议选择SYN5651型信号发生器搭建一套完整的日差检定仪测试系统。

4、时间检定仪测试系统

前面我们主要对秒表检定,时间检定和日差检定规程中对其要求的检定原理和检定性能要求等做了简单的拓扑说明,在实际应用中,往往需要使用具体的设备搭建一套完整用于检定秒表和检定秒表的设备。时间检定仪测试系统应用拓扑图如下:


如图所示在整个应用拓扑图中,将时间检定仪测试系统分为参考频标,一级检定设备,二级检定设备和被检设备共四部分,其中参考频标为一级检定设备提供一个更高的时间基准用于后续高精度的时间检定工作;一级检定设备分为两部分,一部分用于检定时间检定仪,其主要作为满足检定秒表的工作。另一部分用于检定日差检定仪,其主要作为满足测量秒表瞬时日差检定的对工作;二级检定设备为检定秒表的设备主要分为两部分,一部分用于满足各类秒表检定工作的时间间隔误差等,一部分用于检定秒表瞬时日差的工作;第四部分为被检设备,即各类型不同规格的秒表设备。通过以上四部分内包含的设备,完整一整套秒表的时间检定工作。

5、时间检定仪系统应用优势

本文主要搭建了一套用于秒表时间检定的应用拓扑系统,方便用户在建标过程中快速熟悉秒表时间检定整个过程的功能应用。本套系统利用*新的时间频率系统设备特点,对原有规程中部分的应用系统做了更新,使得整个系统配置更加简单,使用更加方便,优化了原先规程中多余的转换设备,更利用整个系统的建标和市场投入。同时用于秒表检定的时间检定仪设备集成了规程中要求的秒表检定功能,使得整个系统的检定更加具象和简捷,对实验室搭建节省更多空间。对本套系统或其他有关时间频率测试系统的业务,可直接咨询我公司业务人员!

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