JJF1757—20191功率指示器校準規范1范圍本規范適用于3μW~100mW(-25dBm~+20dBm)功率指示器的校準。2概述功率指示器根據工作原理可分為放大式和電橋式兩種類型。放大式功率指示器是通過功率傳感器(熱電偶/二極管)將射頻、微波信號轉換成直流信號或低頻信號,經過放大處理轉換完成功率測量。電橋式功率指示器采用惠斯通電橋的原理,通過直流替代功率完成功率測量。電橋式功率指示器的顯示方式分為指針式和數字式。3計量特性3.1放大式功率指示器計量特性a)零點最大允許誤差:±75nW。注:功率指示器在進行初始調零后指示器的讀數。b)零點漂移最大允許誤差:±0.2%FS。注:功率指示器在進行初始調零校準后,功率指示器量程保持不變,指示器讀數的變化量。c)功率量程范圍:3μW~100mW(-25dBm~+20dBm);最大允許誤差:±0.5%(±0.02dB)。d)校準系數范圍:100%~85%(1.000mW~1.176mW);最大允許誤差:±(0.002~0.006)mW。e)校準源輸出功率功率:1mW(50MHz);最大允許誤差:±0.75%。3.2電橋式功率指示器計量特性3.2.1指針式電橋功率指示器a)功率量程范圍:10μW~10mW;最大允許誤差:±1%FS。b)校準系數范圍:88%~100%(1000mV~880mV);最大允許誤差:±(2~10)mV。JJF1757—20192c)刻度線性量程:3mW;最大允許誤差:±1/2最小刻度。3.2.2數字式電橋功率指示器a)功率量程范圍:10μW~10mW;最大允許誤差:±(0.5%~1.0%)。b)校準系數范圍:88%~100%;最大允許誤差:±(0.1%~0.5%)。c)刻度線性量程:10mW;最大允許誤差:±0.05mW。注:計量特性指標不用于合格性判別,僅提供參考。4校準條件4.1環境條件a)環境溫度:(23±5)℃;b)相對濕度:≤80%;c)電源要求:電壓(220±11)V,頻率(50±1)Hz;d)其他:周圍無影響校準系統正常工作的機械振動和電磁干擾。4.2校準用設備4.2.1量程校準器1功率量程:3μW~100mW;最大允許誤差:±0.25%。注:用于校準放大式功率指示器。4.2.2量程校準器2功率量程:10μW~10mW;最大允許誤差:±0.5%。注:用于校準電橋式功率指示器。4.2.3數字電壓表直流電壓:100mV~10V;最大允許誤差:±0.02%。4.2.4功率傳感器頻率范圍:10MHz~1GHz;功率范圍:-20dBm~+10dBm;電壓駐波比:<1.15;校準因子相對測量不確定度:0.5%(k=2)。JJF1757—201934.2.5功率指示器最大允許誤差:±0.3%。5校準項目和校準方法5.1校準項目功率指示器校準項目見表1。表1校準項目列表序號校準項目功率指示器類型條款放大式電橋式1外觀及工作正常性檢查√√5.22零點√—5.33零點漂移√—5.44功率量程√√5.55校準系數√√5.66刻度線性—√5.77校準源輸出功率√—5.85.2外觀及工作正常性檢查5.2.1被校功率指示器的外觀應完好,各開關、按鍵等工作正常,儀表不應有影響電器性能的機械損傷。5.2.2被校功率指示器通電后,有自校準功能的,則完成內部自校準。5.2.3將檢查結果記入附錄A中。按照儀器技術說明書要求預熱。5.3零點a)按圖1連接校準設備;圖1放大式功率指示器的校準連接示意圖b)設置量程校準器1:功能開關為準備,極性開關為正常,量程為最小,電源開關為開;c)被校功率指示器電源開關為開,按照技術說明書要求,進行初始化,設置濾波器參數,顯示方式為WATT;d)被校功率指示器調零,待被校功率指示器調零結束,將被校功率指示器的讀數值記錄于附錄A的表A.1。5.4零點漂移a)按圖1連接校準設備;b)設置量程校準器1功能開關為準備,極性開關為正常,量程為最小,電源開關JJF1757—20194為開;c)設置被校功率指示器電源開關為開,校準系數為100%,功率校準源為關,顯示方式為WATT,量程保持開關為關,調零,使零點符合技術說明書的要求;d)量程校準器1的功能開關為校準,被校功率指示器的量程保持開關為開;e)量程校準器1的功能開關為準備,待被校功率指示器讀數穩定后,記錄讀數值于附錄A的表A.2;f)被校功率指示器的量程保持開關為關,根據被校功率指示器要求分別設置量程校準器1的其他量程;g)重復步驟d)~f)直到完成全部量程。5.5功率量程5.5.1放大式功率指示器5.5.1.1WATT或dBm方式a)按圖1連接校準設備;b)設置量程校準器1功能開關為準備,極性開關為正常,量程為最小,電源開關為開;c)被校功率指示器電源開關為開,按照技術說明書要求,進行初始化,設置濾波器參數,顯示方式為WATT或dBm,分辨力為最高,調零;d)設置量程校準器1量程為1mW或0dBm,功能開關為校準;e)被校功率指示器進行校準;f)根據被校功率指示器要求分別設置量程校準器1的不同量程,記錄被校功率指示器讀數于附錄A的表A.3或表A.4。5.5.1.2dB(REF)方式a)按圖1連接校準設備;b)設置量程校準器1功能開關為準備,極性開關為正常,功率量程為0dBm;c)設置被校功率指示器的顯示方式為dBm,分辨力為最高,調零;d)設置量程校準器1功能開關為校準;e)被校功率指示器進行校準;f)設置量程校準器1量程為-10dBm(或其他量程);g)設置被校功率指示器的顯示方式為dB[REF];h)設置量程校準器1的量程分別為要求的量程,記錄被校功率指示器讀數值于附錄A表A.5。5.5.2電橋式功率指示器被校功率指示器為數字式電橋功率指示器時直接讀取功率指示器測量值;被校功率指示器為指針式電橋功率指示器時通過數字電壓表讀取被校功率指示器后面板記錄輸出,數字電壓表的直流電壓值1V相當于滿量程功率讀數值。a)按圖2連接校準設備;JJF1757—20195圖2電橋功率指示器的校準連接示意圖b)數字電壓表電源開,測量方式為DC,量程自動;c)設置被校功率指示器,量程為最小,工作阻值為200Ω,校準系數為100%,電源開關為開;d)設置量程校準器2量程為最小,工作阻值為200Ω,調零/測試開關為調零,電源開關為開;e)調節量程校準器2調零旋鈕,使被校功率指示器的零點最小;f)調零/測試開關為測試,記錄被校功率指示器讀數于附錄A的表A.6;g)設置被校功率指示器和量程校準器2的功率程分別從低到高,記錄被校功率指示器(或數字電壓表)讀數值于附錄A的表A.6。5.6校準系數5.6.1放大式功率指示器a)按圖1連接校準設備;b)設置量程校準器1功能開關為準備,極性開關為正常,量程為最小,電源開關為開;c)設置被校功率指示器電源開關為開,顯示方式為WATT,分辨力為最高,校準系數為100%,調零;d)設置量程校準器1的功能開關為校準;e)被校功率指示器進行自校準,記錄被校功率指示器的讀數于附錄A的表A.7;f)分別設置校準系數從99%~85%,記錄被校功率指示器的讀數于附錄A的表A.7。5.6.2電橋式功率指示器a)按圖2連接校準設備;b)設置被校功率指示器,量程為規定的量程,工作阻值為200Ω,校準系數為88%,電源開關為開;c)設置量程校準器2量程為規定的量程,工作阻值為200Ω,調零/測試開關為調零;JJF1757—20196d)數字電壓表電壓電源開關為開,測量方式為DC,量程自動;e)設置量程校準器2的調零/測試開關為測試,調節調零旋鈕,使被校功率指示器的零點最小,記錄被校功率指示器(或數字電壓表)讀數于附錄A的表A.8;f)分別設置被校功率指示器的校準系數從低到高,記錄被校功率指示器(或數字電壓表)讀數于附錄A的表A.8。5.7刻度線性a)按圖2連接校準設備;b)設置被校功率指示器量程(指針式為3mW,數字式10mW),工作阻值為200Ω,校準系數為100%;c)設置量程校準器2量程為1mW,工作阻值為200Ω,調節調零旋鈕,使被校功率指示器的零點最小;d)設置量程校準器2調零/測試開關為測試,記錄被校功率指示器(或數字電壓表)讀數于附錄A的表A.9;e)設置量程校準器2的功率分別為2mW、3mW,記錄被校功率指示器(或數字電壓表)讀數值于附錄A的表A.9。5.8校準源輸出功率a)按圖3連接校準設備;圖3校準源輸出功率的校準連接示意圖b)設置被校功率指示器校準源的輸出功率為關,功率指示器進行調零;c)設置功率指示器量程為1mW,設置被校功率指示器的校準源輸出功率為開,記錄功率指示器讀數Pbs,按式(1)計算輸出功率P0,并記錄于附錄A的表A.10。P0=M(1)式中:P0—被校功率指示器校準源輸出功率,mW;Pbs—功率指示器示值,mW;Ks—功率敏感器校準因子;M—失配因子,通常按1計算。6校準結果表達功率指示器校準后,出具校準證書。校準證書應至少包含以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;JJF1757—20197c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結果的有效性或應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結果的有效性或應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據的技術規范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環境的描述;l)校準結果及其測量不確定度的說明;m)對校準規范的偏離的說明;n)校準證書簽發人的簽名、職務或等效標識;o)校準結果僅對被校對象有效的說明;p)未經實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。7復校時間間隔復校時間間隔由用戶根據使用情況自行確定,推薦為1年。JJF1757—20198附錄A原始記錄格式外觀及工作正常性檢查:表A.1零點測量值U(k=2)表A.2零點漂移量程測量值U(k=2)表A.3功率量程(放大式[WATT]方式)標稱值測量值U(k=2)表A.4功率量程(放大式[dBm]方式)標稱值測量值U(k=2)表A.5功率量程(放大式[dB(REF)]方式)dB(REF)方式(相對于-10dBm的dB值)標稱值測量值U(k=2)JJF1757—20199表A.6功率量程(電橋式)量程測量值U(k=2)表A.7校準系數(放大式)校準系數測量值U(k=2)表A.8校準系數(電橋式)校準系數測量值U(k=2)表A.9刻度線性功率指示器量程量程校準器量程測量值U(k=2)表A.10校準源輸出功率標稱值測量值U(k=2)1mWJJF1757—201910附錄B校準證書內頁格式外觀及工作正常性檢查:表B.1零點測量值U(k=2)表B.2零點漂移量程測量值U(k=2)表B.3功率量程[放大式(WATT)方式]標稱值測量值U(k=2)表B.4功率量程[放大式(dBm)方式]標稱值測量值U(k=2)表B.5功率量程[放大式dB(REF)方式]dB(REF)模式(相對于-10dBm的dB值)標稱值測量值U(k=2)表B.6功率量程(電橋式)量程測量值U(k=2)JJF1757—201911表B.7校準系數(放大式)校準系數測量值U(k=2)表B.8校準系數(電橋式)校準系數測量值U(k=2)表B.9刻度線性功率指示器量程量程校準器量程測量值U(k=2)表B.10校準源輸出功率標稱值測量值U(k=2)1mWJJF1757—201912附錄C主要項目校準結果不確定度評定示例C.1功率量程使用量程校準器對被校功率指示器的功率量程進行校準,量程范圍為3μW~100mW,校準框圖見圖C.1。圖C.1功率量程校準連接框圖C.1.1測量模型Pu=P(C.1)式中:P—量程校準器直流替代功率的輸出功率,mW;Pu—被校功率指示器測量值,mW。C.1.2測量不確定度來源采用量程校準器對被校功率指示器進行校準,其測量不確定度來源為:a)量程校準器直流功率最大允許誤差引入的相對標準不確定度分量urel(P);b)測量重復性引入的相對標準不確定度分量urel(D)。C.1.3靈敏系數對式(C.1)求導可得,量程校準器直流功率不準引入的標準不確定度分量的靈敏系數為:c1=考慮測量重復性帶來的影響,可得功率量程測量不確定度的傳播律如下:ucrel(Pu)==（c12+2將c1=1,urel(P)和urel(D)帶入式(C.3),可得:ucrel(Pu)=uel(P)+uel(D)C.1.4標準不確定度評定(C.2)(C.3)(C.4)a)量程校準器直流功率允許誤差極限引入的相對標準不確定度分量urel(P)量程校準器全部功率量程的允許誤差極限為±0.25%,采用B類評定方法,測量結果服從均勻分布,包含因子k=3,其引入的相對標準不確定度為:urel(P)=≈0.144%(C.5)JJF1757—201913b)測量重復性引入的相對標準不確定度分量urel(D)測量重復性引入的相對標準不確定度分量采用A類評定方法,用量程校準器對被表C.1功率量程測量重復性數據校功率指示器測量10次,n=表C.1功率量程測量重復性數據μWμWμW次次次次次次次次次次值33.169.969.97次次次次次次次次次次值11測量重復性引入的相對標準不確定度按式(C.6)計算urel(D)==(Pui-Pu)2i=1(n-1)Pu(C.6)測量重復性引入的相對標準不確定度,3μW時為0.289%,100mW時為0.042%。C.1.5合成標準不確定度用量程校準器校準功率指示器功率量程的測量不確定度分量見表C.2。表C.2不確定度分量一覽表不確定度分量來源評定方法分布k靈敏系數標準不確定度urel(P)量程校準器直流功率允許誤差極限B類均勻 310.144%urel(D)測量重復性A類———0.289%(3μW)0.042%(100mW)合成相對標準不確定度用式(C.4)計算。C.1.6擴展不確定度3μW功率量程時,ucrel(Pu)=(0.144%)2+(0.289%)2=0.324%100mW功率量程時,ucrel(Pu)=(0.144%)2+(0.042%)2C.1.6擴展不確定度取包含因子k=2,擴展不確定度按式(C.7)計算:JJF1757—201914Urel(Pu)=k·ucrel(Pu)(C.7)3μW功率量程時,擴展不確定度為Urel(Pu)=2×0.324%≈0.65%;C.21時,擴展不確定度為Urel(Pu)=2×0.149%≈0.30%。使用功率傳感器和功率指示器對被校功率指示器的校準源輸出功率1mW進行校準,框圖見圖C.2。圖C.2校準源輸出功率連接框圖C.2.1測量模型P0=M(C.8)式中:P0—被校功率指示器校準源輸出功率,mW;Pbs—功率指示器示值,mW;Ks—功率敏感器校準因子;M—失配因子。C.2.2測量不確定度來源a)功率指示器示值Pbs引入的測量相對標準不確定urel(Ks);b)功率傳感器校準因子Ks引入的測量相對標準不確定度urel(Pbs);c)失配引入的測量相對標準不確定度urel(M);d)測量重復性等引入的測量相對標準不確定度urel(D)。C.2.3方差校準源輸出功率測量模型為各輸入量的乘積,設備輸入量間均不相關,相關系數為零,根據不確定度傳播律,校準源輸出功率的合成標準不確定度可按式(C.9)計算:s)2+us)2+u)2+uel(D)(C.9)即有相對合成標準不確定度可表示為:ucrel(P0)=uel(Pbs)+uel(Ks)+uel(M)+uel(D)(C.10)C.2.4標準不確定度評定a)功率指示器示值Pbs引入的測量相對標準不確定度urel(Pbs)功率指示器示值功率Pbs1mW時允許誤差極限為±0.3%,采用B類評定方法,其為均勻分布,包含因子k1=3,則:JJF1757—201915urel(Pbs)===0.0017b)功率傳感器校準因子Ks引入的測量相對標準不確定度urel(Ks)功率傳感器校準因子由高一級的標準功率計定標,頻率50MHz時Ks為100%,相對擴展不確