Назначение
Калибраторы переменного напряжения Н5-5 (далее - калибраторы) предназначены для воспроизведения среднеквадратических значений (СКЗ) напряжения переменного тока.
Описание
Конструктивно прибор выполнен в унифицированном моноблочном металлическом корпусе.
Принцип действия калибраторов основан на преобразовании сигнала, вырабатываемого термокомпенсированным кварцевым генератором, который с помощью функциональных узлов и программных средств преобразуется в выходной сигнал, нормированный по уровню и частоте, информация о параметрах сигнала индицируется на двух светодиодных и на одном жидкокристаллическом индикаторах.
Калибратор представляет собой двухканальную структуру. Каждый из каналов является полным калибратором напряжения, генерирующим спектрально чистый нормированный по уровню и частоте сигнал:
- первый канал (низкочастотный) работает в диапазоне частот от 10 Гц до 16,00000 МГц;
- второй канал (высокочастотный) работает в диапазоне частот от 16,00001 до 2000 МГц.
Низкочастотный канал выполнен в виде источника калиброванных напряжений и содержит все функциональные узлы калибратора: формирователь синусоидального сигнала, фильтры гармоник, усилитель-регулятор уровня сигнала, выходной усилитель мощности, ШИМ-источник опорного напряжения, а также цепь обратной связи, выделяющей сигнал ошибки (сигнал отличия значения выходного переменного напряжения источника от значения опорного напряжения постоянного тока).
Высокочастотный канал представлен в виде нескольких блоков. Цепь формирования, усиления, регулирования и фильтрации сигнала содержит: синтезатор частоты, регулятор уровня, усилители мощности и блок фильтров гармоник. На выходе фильтров образуется спектрально чистый сигнал синусоидальной формы, который направляется в цепь обратной связи, состоящую из преобразователя высокочастотных сигналов в напряжение постоянного тока, формирователя опорного напряжения (ЦАП напряжения постоянного тока) и сравнивающего усилителя. Сигнал ошибки с выхода сравнивающего усилителя подается на управляющий вход регулятора уровня для подстройки уровня выходного напряжения канала.
Общим для обоих каналов является программируемый аттенюатор, включаемый на выход того канала, который работает в данный момент на установленной частоте. Аттенюатор ослабляет сигнал с дискретностью 10 дБ до уровня 100 дБ.
В калибраторе применены четыре преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, работающие в каналах регулирования уровня выходного напряжения калибратора: два - в источнике калибровочных напряжений 10 Гц - 16 МГц и два (внутренний 1 и внешний -ТС-024) в высокочастотном канале.
Для калибровочных целей в калибраторе применены аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и внутренний калибратор стабильного переменного напряжения, работающий на одной частоте около 20 кГц. АЦП используется в калибраторе также и для диагностических целей.
Управление калибратором и выполнение всех математических операций осуществляется внутренним контроллером. Дополнительный контроллер используется для связи с внешними управляющими устройствами через интерфейсные разъемы калибратора. Отображение основной информации о выходном сигнале калибратора организовано на двух светодиодных индикаторах, а дополнительной информации - на жидкокристаллическом индикаторе.
Для питания всех блоков и функциональных узлов калибратора применен трансформаторный источник питания с импульсными стабилизаторами напряжения.
В калибраторе предусмотрены необходимые цепи и разъемы внутри прибора на соответствующих блоках для подключения внешнего усилителя (ВЫХОД и ВХОД ОС-НЧ и ВХОД ОС-ВЧ).
Внешний вид калибратора с указанием места нанесения знака утверждения типа приведен на рисунке 1.
Защита от несанкционированного доступа калибратора предусмотрена в виде пломбировки задней панели корпуса (рисунок 2).
По условиям эксплуатации калибраторы удовлетворяют требованиям группы 1.1 по ГОСТ РВ 20.39.304-98 климатического исполнения УХЛ с диапазоном рабочих температур от 5 до 40 °С и относительной влажностью окружающего воздуха до 90 % при температуре 30 °С.
Рисунок 1 - Внешний вид калибратора (вид спереди)
Рисунок 2 - Внешний вид калибратора (вид сзади)
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) состоит из двух частей: метрологически значимой и сервисной.
ПО калибраторов представляет собой программный продукт в виде прошиваемых в программируемые микросхемы блока микроконтроллера калибраторов специальных программ при их изготовлении, которые осуществляют управление всеми блоками, математическую обработку выходного сигнала, позволяет организовывать автоматическую работу, а также производить вычисление и индицировать значение погрешности исследуемого устройства как в абсолютных, так и в относительных единицах; хранение сообщений о калибровке (тип калибровки) и организацию связи с другими приборами и компьютерами через один из трех интерфейсов RS-232, КОП (IEEE-488.2) или USB 2.0.
Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО вычислены по алгоритму CRC-суммы. Результаты расчёта контрольной суммы приведены в таблице 1.
Таблица 1
Идентификационные данные (признаки) | Значение |
Идентификационное наименование ПО | N5-5_v6.3-4.out | VK3-78-GPIB.bin |
Номер версии (идентификационный номер) ПО | 6.3-4 | 1.0 |
Цифровой идентификатор ПО | 66C7B4FD | FCE1F29D |
Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения | CRC-сумма | CRC-сумма |
Метрологически значимая часть ПО и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений. Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «Высокий» по Р 50.2.077 - 2014.
Технические характеристики
Диапазон воспроизведения СКЗ напряжения переменного тока ........... от 3 мкВ до 3 В.
Диапазон частот воспроизводимых СКЗ напряжения переменного тока .........................
..............................................................................................................от 10 Гц до 2000 МГц.
Пределы допускаемой основной погрешности воспроизведения СКЗ напряжения переменного тока не превышают значений, приведенных в таблице 2.
Таблица 2
Диапазон воспроизведе ния СКЗ напряжения переменного тока | Пределы допускаемой погрешности воспроизведения СКЗ напряжения переменного тока в диапазоне частот ± (KUxUx + KUk^Uk), В |
от 10 до 30 Гц | от 0,03 до 10 кГц | от 10 до 100 кГц | от 0,1 до 100 МГц | от 100 до 150 МГц | от 150 до 300 МГц | от 300 до 600 МГц | от 600 до 700 МГц | от 0,7 до 1 ГГц | от 1 до 2 ГГц |
от 3 до 30 мкВ | 0,003; 0,0005 | 0,003; 0,0005 | 0,003; 0,0005 | 0,02; 0,0005 | _ | _ | _ | _ | _ | _ |
от 30 до 300 мкВ | 0,002; 0,0002 | 0,002; 0,0002 | 0,002; 0,0002 | 0,013; 0,0003 | _ | _ | _ | _ | _ | _ |
от 100 до 300 мкВ | | | | | 0,027; 0,003 | 0,035; 0,004 | 0,045; 0,005 | 0,057; 0,007 | 0,057; 0,007 | 0,060; 0,008 |
от 0,3 до 3 мВ | 0,0015; 0,0001 | 0,0015; 0,0001 | 0,0015; 0,0001 | 0,013; 0,0003 | 0,017; 0,003 | 0,027; 0,003 | 0,045; 0,004 | 0,048; 0,005 | 0,052; 0,005 | 0,057; 0,006 |
Диапазон воспроизведе ния СКЗ напряжения переменного тока | Пределы допускаемой погрешности воспроизведения СКЗ напряжения переменного тока в диапазоне частот ± (KUxUx + KUk^Uk), В |
от 10 до 30 Гц | от 0,03 до 10 кГц | от 10 до 100 кГц | от 0,1 до 100 МГц | от 100 до 150 МГц | от 150 до 300 МГц | от 300 до 600 МГц | от 600 до 700 МГц | от 0,7 до 1 ГГц | от 1 до 2 ГГц |
от 3 до 30 мВ | 0,0015; 0,0001 | 0,0015; 0,00006 | 0,0015; 0,0001 | 0,011; 0,0003 | 0,017; 0,003 | 0,027; 0,003 | 0,037; 0,004 | 0,040; 0,004 | 0,048; 0,004 | 0,054; 0,005 |
от 30 до | 0,0015; | 0,0010; | 0,0015; | 0,009; | 0,013; | 0,018; | 0,027; | 0,027; | 0,040; | 0,052; |
300 мВ | 0,00006 | 0,00006 | 0,00006 | 0,0001 | 0,002 | 0,002 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,004 |
от 0,3 до 3 В | 0,001; 0,00006 | 0,0006; 0,00006 | 0,0015; 0,00006 | 0,0085; 0,0001 | 0,013; 0,002 | 0,018; 0,002 | 0,027; 0,003 | 0,027; 0,003 | 0,040; 0,003 | 0,050; 0,003 |
где KUx - коэффициент, зависящий от установленного СКЗ воспроизводимого напряжения переменного тока (указан первым);
KUk - коэффициент, зависимый от установленного верхнего поддиапазона воспроизводимого среднеквадратического значения напряжения переменного тока (указан вторым);
Ux - значение воспроизводимого среднеквадратического значения напряжения переменного тока, В;
Uk - верхний предел поддиапазона воспроизводимого среднеквадратического значения напряжения переменного тока, В
Нестабильность воспроизводимого СКЗ напряжения переменного тока (дрейф) за время непрерывной работы и за любые 15-минут минут в течение времени непрерывной работы не более одной пятой предела допускаемой основной погрешности воспроизведения СКЗ напряжения переменного тока.
Коэффициент гармоник воспроизводимого среднеквадратического значения напряжения переменного тока в зависимости от частоты не превышает значений, приведенных в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
Диапазон частот | от 10 Гц до 10 кГц | св.10 кГц до 1 МГц | св.1 МГц до 10 МГц | св.10 МГц до 16 МГц |
Коэффициент гармоник, % | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 |
Таблица 4
Диапазон частот | св.16МГц до 100МГц | св.100 МГц до 300 МГц | св.300 МГц до 600 МГц | св.600 МГц до 1 ГГц | св.1 ГГц до 2 ГГц |
Коэффициент гармоник, % | 0,3 | 0,6 | 1,0 | 1,5 | 2,0 |
Выходное сопротивление ................................................................................(50 ± 0,2) Ом.
Коэффициент стоячей волны по напряжению входа преобразователя ТС-024 не более:
- в диапазоне частот от 10 Гц до 100 МГц
- в диапазоне частот от 100 до 2000 МГц
Общие характеристики
Напряжение питания от сети переменного тока частотой (50 ± 1) Гц, В ............ 220 ± 22.
Мощность потребляемая от сети переменного тока, В •А, не более
Срок службы, лет, не менее
Средняя наработка на отказ, ч ..................................................................................... 15000.
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более.................411 х495 х217.
Масса, кг, не более .............................................................................................................. 24.
Рабочие условия эксплуатации:
- температура окружающего воздуха, °С............................................................. от 5 до 40;
- относительная влажность при температуре 30 °С, %............................................... до 90;
- атмосферное давление, мм.рт.ст................................................................... от 630 до 800.
Знак утверждения типа
наносится на лицевую панель калибратора методом шелкографии и на титульный лист эксплуатационных документов типографическим способом.
Комплектность
Комплект поставки включает:
- калибраторы переменного напряжения Н5-5 - 1 шт.;
- преобразователь ТС-024 - 1 шт.;
- нагрузка ТС-003 - 1 шт.;
- переход тройниковый ТС-025 - 1 шт.;
- комплект гнезд - 1 шт.;
- комплект кабелей - 1 шт.;
- комплект ЗИП - О - 1 шт.;
- комплект эксплуатационной документации - 1 шт.
Поверка
осуществляется в соответствии с разделом 4 «Поверка калибратора» документа ТНСК.411641.001 РЭ «Калибратор переменного напряжения Н5-5. Руководство по эксплуатации», согласованному начальником ГЦИ СИ «Воентест» 32 ГНИИИ МО РФ в августе 2009 г.
Основные средства поверки:
- вольтметр переменного тока ВЗ-63 (рег. № 10908-87): диапазон измерений напряжения переменного тока от 10 мВ до 100 В, диапазон частот от 10 Гц до 1500 МГц, пределы допускаемой относительной погрешности измерений ± (от 0,01 до 4) %;
- установка измерительная К2-86 (рег. № 32111-06): диапазон измерений напряжения переменного тока от 1 мВ до 1000 В, диапазон частот от 20 Гц до 100 кГц, пределы допускаемой относительной погрешности измерений ± (от 0,0033 до 0,03) %;
- система измерительная автоматизированная постоянного напряжения К6-10 (рег. № 27520-04): диапазон измерений напряжения постоянного тока от 100 мкВ до 1000 В, пределы допускаемой относительной погрешности измерений ± (от 0,0004 до 0,0012) %;
- прибор для поверки вольтметров, дифференциальный В1-12 (рег. № 6013-77): диапазон измерений от 10-7 до 1000 В, пределы допускаемой относительной погрешности измерений ± (от 0,005 до 0,02) %;
- вольтметр универсальный В7-81 (рег. № 36478-07): диапазон измерений напряжения постоянного тока от 10 мкВ до 1000 В, СКЗ напряжения переменного тока от 1 мВ до 750 В; пределы допускаемой относительной погрешности измерений напряжения постоянного тока ±(от 0,0028 до 0,0043) %; СКЗ напряжения переменного тока ± (от 0,09 до- 6) %;
- ваттметр поглощаемой мощности МЗ-93 (рег. №11481-88): диапазон измерений от 100 мкВ до 1 Вт; диапазон частот от 0 до 17,85 ГГц, пределы допускаемой относительной погрешности измерений ± 2,5 % на частоте 2 ГГц;
- частотомер универсальный Ч3-86 (рег № 27901-11): диапазон частот от 0,1 до 17,85 ГГц; пределы допускаемой относительной погрешности измерений ± 2-10-8;
- анализатор спектра С4-60 (рег. № 6485-78): диапазон частот от 0,01 до 39,6 ГГц; динамический диапазон 60 дБ;
- измеритель гармоник С6-14: диапазон частот от 10 Гц до 200 кГц, диапазон измерений Кг от 0,02 до 100 %, пределы допускаемой относительной погрешности ± (0,06 Кг+0,005) %;
- установка для измерения ослабления и фазового сдвига образцовая ДК1-16 (рег № 9180-83): диапазон измерений от 0 до 120 дБ; диапазон частот от 10-4 до 17,85 ГГц; пределы допускаемой погрешности измерений ±( от 0,01 до 1,5) дБ.
Сведения о методах измерений
Т НСК.411641.001 РЭ. «Калибратор переменного напряжения Н5-5. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
1. ГОСТ РВ 20.39.304-98.
2. ГОСТ Р 8.562-2007 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений мощности и напряжения переменного тока синусоидальных электромагнитных колебаний».
3. «Калибратор переменного напряжения Н5-5. Технические условия» ТНСК.411641.001 ТУ.
Рекомендации к применению
Осуществление деятельности в области обороны и безопасности государства.