Назначение
Частотомер универсальный Ч3-95 (далее - прибор) предназначен для измерения частоты колебаний непрерывных синусоидальных сигналов в диапазоне частот от 37,5 ГГц до 78,33 ГГц, а также для измерения частоты (периода) непрерывных синусоидальных и видеоим-пульсных сигналов, временных параметров видеоимпульсных сигналов (длительности, периода следования, длительности фронта и спада импульсов), интервалов времени в диапазоне частот от 0,001 Гц до 300 МГц.
Описание
Принцип действия прибора основан на формировании на установленном уровне входного сигнала и последующем измерении интервала Tx, равного при временных измерениях измеряемому параметру (длительности импульса, длительности фронта или спада импульса, длительности интервала времени) или целому числу периодов входного сигнала за установленное время измерения (счета) tc при измерении частоты и периода сигнала.
Интервал времени Тх измеряется интерполяционным методом.
Высокая точность измерений обеспечивается внутренним опорным кварцевым термостатированным генератором. Возможна работа прибора от внешнего источника опорного сигнала. Внешний или внутренний опорный сигнал подается также на наружный разъем и может быть использован для синхронизации внешних устройств.
Работа прибора осуществляется под контролем встроенного микропроцессорного устройства, которое обеспечивает управление режимами работы, отображение параметров и результатов измерения на экране, а также дистанционное управление по интерфейсу RS-232, ETHERNET и последовательно-параллельному интерфейсу КОП.
Разъемы интерфейсов RS-232, КОП и ETHERNET выведены на заднюю панель прибора для осуществления работы в режиме дистанционного управления.
Прибор имеет конструкцию настольного исполнения и выполнен в унифицированном корпусе типа «Надел-85».
Каркас прибора состоит из двух боковых стенок, верхней и нижней крышек. На нижней крышке расположены съемные ножки прибора.
Управление прибора осуществляется с помощью клавиатуры, размещенной на передней панели прибора.
Передняя панель состоит из несущей панели, на которой закреплены печатная плата клавиатуры с кнопочными переключателями управления и световыми индикаторами, входные ВЧ разъемы и графический жидкокристаллический дисплей с адаптером ЖКИ и индикатор счёта.
Индикация режимов измерения, результатов измерения и вспомогательной информации осуществляется на экране графического дисплея в алфавитно-цифровой форме.
Между боковыми стенками закреплено горизонтальное шасси, на котором размещены печатные узлы функциональных частей прибора: преобразователь частоты; блок счетный, генератор ударного возбуждения (ГУВ) 2 шт., узел источников питания, блок опорных частот с кварцевым генератором, устройство микропроцессорное, формирователь сигналов, синтезатор частоты, интерфейс КОП.
Межузловые соединения выполнены с помощью ВЧ кабелей с соединителями врубного типа (SMB) и ленточных кабелей - шлейфов с НЧ соединителями.
Общий вид частотомера универсального Ч3-95 представлен на рисунке 1.
Схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение мест нанесения знака поверки представлены на рисунке 2.
Место пломбировки с нанесением знака поверки
Место дополнительной пломбировки с нанесением знака поверки
Программное обеспечение
Выполнение алгоритма функционирования прибора осуществляется программным обеспечением (ПО). ПО прибора имеет структуру с разделением на метрологически значимую и метрологически незначимую части.
Метрологически значимая часть включает в себя встроенное программное обеспечение, данные которого зашиты в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС), микроконтроллере центрального процессора и предназначена для управления режимами работы прибора и индикации.
Встроенное ПО предназначено для приема внешних команд управления, изменения режимов работы в соответствии с полученными командами, приема внешних запросов о текущем состоянии при подключении к ПЭВМ, выполнения процедуры самотестирования и проведения калибровки.
ПЗУ хранит программу работы частотомера универсального. При включении прибора происходит перепись программы в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), используемое при работе прибора.
В энергонезависимой памяти центрального процессора хранятся калибровочные коэффициенты, версия ПО и другая информация, необходимая для функционирования прибора.
Метрологически незначимая часть ПО предназначена для дистанционного управления прибором через интерфейсы RS-232, КОП и ETHERNET.
Метрологически незначимая часть ПО управляется операционной системой Microsoft Windows XP SP2 или более поздней версией.
Диск с программным обеспечением ТНСК.00116 для дистанционного управления прибором входит в комплект поставки прибора (по отдельному заказу).
В приборе предусмотрены меры защиты от преднамеренного и непреднамеренного изменения ПО. Потребитель не имеет возможности обновления или загрузки новых версий ПО. В режиме внешнего управления реализовано однозначное назначение каждой команды в соответствии с руководством по эксплуатации, поэтому невозможно подвергнуть ПО приборов искажающему воздействию через интерфейсы пользователя. Без нарушения целостности заводских пломб и конструкции прибора невозможно удаление запоминающих устройств или их замена.
Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения.
Конструкция прибора исключает возможность несанкционированного влияния на ПО прибора и измерительную информацию.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077 - 2014 - высокий.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | CH3 95 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже 1.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | 0xAA3EC310 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | CRC-32 |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измеряемых частот по входам А и В, Гц | от 0,001 до 3-108 |
| Уровни входных сигналов, В: - синусоидальной формы - видеоимпульсной формы | от 0,03 до 10 от 0,1 до 10 |
| Минимальная длительность импульса, нс, не более | 1,65 |
| Диапазон измерения длительности импульсов положительной и отрицательной полярности по входам А и В на установленном уровне запуска при максимальной частоте следования не более 100 МГц, с | от 5-10-9 до 1 • 103 |
| Уровень входных видеоимпульсных сигналов, В | от 0,1 до 10 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерения длительности фронта и спада импульсов положительной и отрицательной полярности по входам А и В, нс | от 5 до 1 • 105 |
| Уровень входных видеоимпульсных сигналов, В | от 1 до 2 |
| Диапазон измерения длительности интервала времени между импульсами положительной или/и отрицательной полярности, поступающих на входы А и В, на заданных уровнях запуска каналов А и В, с | от -1000 до +1000 |
| Минимальная длительность импульсов, нс, не более | 1,65 |
| Уровень входных видеоимпульсных сигналов, В | от 0,1 до 10 |
| Диапазон установки и индикации уровней запуска каналов А и В с учетом полярности сигнала в автоматическом (при частоте синусоидальных колебаний или частоте следования импульсов не менее 1 кГц) или в ручном режимах, В | от -2 до +2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки уровней запуска, В | ±0,01 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения частоты по входам А и В, 5 (f, P) | ±(| 5о |+| 5зап |+1 ^-tp | /tc) *1 |
| Пределы допускаемой погрешности запуска, 5зап | ±2-(3ош+ип)^--1с*2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения временных параметров импульсов Dtx (длительность, фронт, спад) и интервалов времени, с | (5о‘ '1х+Д'1сис+Д'1ур+Д'1зап+Д'1р) * |
| Диапазон измерения частоты непрерывных (НГ) синусоидальных колебаний по входу С, ГГц | от 37,5 до 78,33 |
| Уровень мощности входных сигналов по входу С, мВт | от 0,5 до 5 |
| КСВН канала С, не более | 3 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения частоты сигналов по входу С, 5f | ±[50 + 5пр0с)+К-5дискр]*4 |
| Номинальное значение частоты внутреннего кварцевого генератора, МГц | 10 |
| Относительная погрешность по частоте кварцевого генератора при выпуске прибора, по истечении времени установления рабочего режима не менее 1 ч | ±2-10-8 |
| Относительная погрешность по частоте кварцевого генератора через 10 мин после включения прибора | ±2-10-7 |
| Относительная погрешность по частоте кварцевого генератора за 24 мес по истечении времени установления рабочего режима | ±2-10-7 |
| Пределы коррекции частоты кварцевого генератора относительно номинального значения | ±3-10-7 |
| Частота внешнего источника опорного сигнала напряжением от 0,2 до 1 В на нагрузке 50 Ом, МГц | 5 или 10 |
| Частота выходного опорного сигнала с размахом не менее 1 В на нагрузке 50 Ом при работе от внутреннего или внешнего источника опорного сигнала, МГц | 5 и 10 |
| Устанавливаемое время счета tc, мс | 1-10-3; 1-10-2; 1-10-1; 1; 10; 102; 1-103; 1-104; 1-105 *5 |
* где 5о - относительная погрешность по частоте опорного генератора;
5зап - относительная погрешность запуска - случайная составляющая погрешности, обусловленная влиянием внутренних шумов измерительного тракта, отношением сигнал/шум входного сигнала и крутизной перепада напряжения входного сигнала в точке запуска;
Atp - аппаратурная разрешающая способность измерения - случайная составляющая погрешности, обусловленная несовпадением фаз входного и опорного сигналов, с; tc - установленное время счета, с.
*2
* где ош - приведенное к входу измерительного тракта среднеквадратическое значение шума в рабочей полосе частот.
ип - напряжение помехи входного сигнала (пиковое значение), В;
S - крутизна перепада напряжения входного сигнала в точке запуска, В/с; tc - установленное время счета, с.
*3 где 5о - относительная погрешность по частоте опорного генератора; tx - измеряемый временной интервал, с;
Л^ис - систематическая погрешность измерения, обусловленная неидентичностью трактов интерполяционного преобразования, с;
Atyf, - погрешность измерения, обусловленная погрешностью установки уровней запуска, с;
А^ап - случайная составляющая погрешности, обусловленная влиянием шумов измерительных трактов, отношением сигнал/шум входного сигнала и крутизной перепада напряжения входного сигнала в точке запуска, с;
Atp - аппаратурная разрешающая способность измерения - случайная составляющая погрешности, обусловленная несовпадением фаз входного и опорного сигналов, с;
*4где: fx - значение несущей частоты сигнала;
5пр0с) - относительная погрешность преобразования несущей частоты входных сигналов в диапазон промежуточных частот £,ч, обусловленная отклонением частоты гетеродина на интервале времени счета te;
К - коэффициент преобразования; К = / f^
fOT - преобразованная (промежуточная) частота, измеряемая частотомером;
5дискр - аппаратная погрешность однократного измерения промежуточной частоты сигнала, при времени счета tc; 5дискр = Д^Лс.
*5 Реальное время счета устанавливается автоматически равным целому числу периодов входного сигнала с учетом выбранного времени счета, но не может быть менее одного периода входного сигнала
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры электрического питания: | |
| - напряжение переменного тока, В | 220+22 |
| - частота переменного тока, Гц | 50±1 |
| Потребляемая мощность, В-А, не более | 100 |
| Габаритные размеры средства измерений, мм, не более | |
| - высота | 130,5 |
| - ширина | 299 |
| - длина | 433 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Масса, кг, не более | 8,5 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха при температуре 30 °С, % - атмосферное давление, кПа | от -10 до +40 95 от 60 до 106 |
| Средний срок службы, лет | 15 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 15000 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации и формуляра типографским способом и на приборы сеткографическим способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование, тип | Обозначение | Количество |
| Частотомер универсальный Ч3-95 | ТНСК.411142.006 | 1 шт. |
| Комплект принадлежностей | ТННК.411918.004 | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | ТНСК.411142.006РЭ | 1 экз. |
| Формуляр | ТНСК.411142.006ФО | 1 экз. |
| Ящик укладочный | ТНСК.323365.004 | 1 шт. |
Поверка
осуществляется по документу ТНСК.411142.006РЭ «Частотомер универсальный Ч3-95. Руководство по эксплуатации» раздел 7 «Поверка прибора», утвержденному ФБУ «Нижегородский ЦСМ» 23 октября 2019 г.
Основные средства поверки:
- генератор сигналов высокочастотный Г4 - 229 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 48133-11);
- генератор сигналов высокочастотный Г4 - 232 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 63419-16);
- генератор сигналов высокочастотный Г4 - 141 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 6861-78);
- генератор сигналов высокочастотный Г4 - 142 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 6890-78);
- ваттметр поглощаемой мощности М3 - 22А (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 8749-82);
- головка термисторная М5-49 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 2614-70);
- головка термисторная М5-50 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 3245-72);
- генератор испытательных импульсов Г9 - 1 А (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 68667-17);
- стандарт частоты и времени рубидиевый Ч1 - 1011 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 57152-14);
- частотомер универсальный Ч3 -86А (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 45245-10);
- осциллограф универсальный двухканальный широкополосный С8 - 56 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 74869-19);
- вольтметр универсальный В7-81 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 36478-07).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых частотомеров универсальных Ч3-95 с требуемой точностью.
Знак поверки наносится давлением на специальную мастику пломб, которые расположены на задней панели в местах крепления верхней и нижней крышек и над потенциометром «КОРР ЧАСТ».
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 22335-98 Частотомеры электронно-счетные. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ТНСК.411142.006 ТУ Частотомер универсальный Ч3-95. Технические условия ТР ТС 004/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования»
ТР ТС 020/2011 Технический регламент Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств
77692-20: Методика поверки ТНСК.411142.006РЭ-ЛУСкачать1.2 Мб
9589-86