资料介绍
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2277—2025
低失真信号发生器校准规范
2025-09-08发布 2026-03-08实施
国家 市场 监督 管理 总局 发布
低失真信号发生器校准规范Calibration Specification forLow
以以以以以以以以以以以以以飞
代替 JJG 599—1989
飞以以以以以以以以以以以以以
归口 单位 : 全国无线电计量技术委员会
主要起草单位 : 浙江省质量科学研究院
中国计量科学研究院
上海市计量测试技术研究院有限公司参加起草单位 : 成都飞机工业 (集团) 有限责任公司
本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人 :
顾夏珍 (浙江省质量科学研究院)
何昭 (中国计量科学研究)
许朝晖 (上海市计量测试技术研究院有限公司)参加起草人 :
孙杰 (浙江省质量科学研究院)
张子龙 (中国计量科学研究)
严小锐 [成都飞机工业 (集团) 有限责任公司]方维 (浙江省质量科学研究院)
引言
JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》 和 JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》 共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。
本规范是对 JJG 599—1989《低失真信号发生器检定规程》 的修订。 与 JJG 599— 1989相比 , 主要变化的内容包括 :
— 由检定规程更改为校准规范 ;
— 频率范围由 1 Hz~ 110kHz修改为 5 Hz~200kHz;
— 谐波失真度技术 指标 , 修改 为 0.000 1% ~ 0.006% (20 Hz
0.03% ( 50 kHz< f ≤ 100 kHz) ; 0.003% ~ 0.03% ( 100 kHz< f ≤ 200kHz) ;
— 输出电压幅度 , 修改为 : 1 mV~20V (有效值) ;
— 增加了输出阻抗技术指标及相应的校准方法 ;
— 增加了不确定度评定示例 ;
— 删除了正交输出计量特性技术指标 ;
— 删除了主输出和正交输出间相位差校准方法。
本规范历次版本发布情况为 :
—JJG 599—1989。
1 范围
本规范适用于频率范围 5 Hz~ 200 kHz, 谐波失真度 0.000 1% ~ 0.03%的低失真信号发生器的校准 , 失真度仪校准器中基波信号输出谐波失真度校准可参照执行。
2 引用文件
本规范没有引用文件。
3 概述
低失真信号发生器一般由振荡电路、放大电路、滤波电路、指示电路、衰减电路及电源等部分组成。一般情况下 , 其在 20 Hz~ 20 kHz音频频段的正弦波输出信号总谐波失真度低至百万分之一数量级。低失真信号发生器主要应用于力学、振动、声学、汽车电子等产品领域的测试以及失真参数计量实验室。
4 计量特性
4.1 频率
范围 : 5 Hz~200kHz;
最大允许误差 : ±1%。
4.2 谐波失真度
0.000 1%~0.006% (20 Hz
0.000 3%~0.01% (5 Hz≤f≤20 Hz, 10kHz
0.001%~0.03% (50kHz
0.003%~0.03% (100kHz
4.3 输出电压幅度
范围 : 1 mV~20V (有效值) ;
最大允许误差 : ± (0.5~ 10)%。
4.4 输出电压幅频特性
± (0.01~0.5) dB (以 1 kHz为基准)。
4.5 衰减
范围 : (0~ 100) dB;
最大允许误差 : ± (0.03~0.5) dB。
4.6 输出阻抗
标称值 : 600 Ω;
最大允许误差 : ±0.5%。
注 : 以上技术指标仅供参考 , 不作为符合性判定依据。
5 校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度 : (23±5)℃。
5.1.2 相对湿度 : ≤80%。
5.1.3 电源要求 : (220±11) V、 (50±1) Hz。
5.1.4 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。
5.2 测量标准及其他设备
5.2.1 通用计数器
范围 : 5 Hz~ 10 MHz;
最大允许误差 : ±1× 10-6。
5.2.2 低失真度测量仪 (音频分析仪)
频率范围 : 5 Hz~200kHz;
失真度测量最低量程 : ≤0.01% ;
失真度测量最大允许误差 : ± (6%~40%) (满量程) ;
残余失真 : ≤0.001% (20 Hz
≤0.003% (5 Hz≤f≤20 Hz, 10kHz
≤0.006% (50kHz
5.2.3 标准电压表
交流电压测量范围 : 1 mV~20V;
交流电压测量最大允许误差 : ±0.1% (10 mV~20V) , ±3% (1 mV~ 10 mV) ;
频率范围 : 5 Hz~200kHz。
5.2.4 动态信号分析仪 (频谱分析仪)
频率范围 : 5 Hz~ 550 kHz;
幅度测量范围 : -131dBV ~ +20dBV;
幅度测量最大允许误差 : ±2% ;
幅度线性度 : ≤0.025% ;
动态范围 : > 70 dB;
输入阻抗 : ≥1MΩ。
5.2.5 无源陷波滤波器 :
陷波频率范围 : 5 Hz~ 110kHz;
陷波深度 : ≥60dB;
陷波损耗修正值 : 2倍陷波中心频率时 , ≤11dB;
3倍陷波中心频率时 , ≤7dB;输入阻抗 : 600 Ω。
5.2.6 交直流电阻箱
范围 : 100Ω~ 1 kΩ;
最大允许误差 : ±0.1%。
5.2.7 负载电阻
阻值 : 600 Ω, 1 W , 金属膜电阻 ;
6 校准项目和校准方法
校准项目见表 1。
表 1 校准项目表
6.1 外观及工作正常性检查
被校低失真信号发生器外观应完好无损 , 无影响正常工作的机械损伤 , 其开关、按键、旋钮应牢固且调节正常。
校准前 , 被校低失真信号发生器以及所用标准器按照说明书要求预热。
将检查结果记录于表 A.1 中。
6.2 频率
6.2.1 仪器连接如图 1 所示。设定被校低失真信号发生器输出电压为 300 mV, 频率微调旋钮置 “校准” 位置。
图 1 频率校准框图
6.2.2 设定被校低失真信号发生器输出信号频率 , 从通用计数器读取测量结果 , 并将结果记录于 A.2 中。
6.2.3 校准频率点选取 : 在频段的高端 , 选取 N 个频率点 , 该 N 个频率点包含频率拨盘开关的每个挡位 ; 其余频段 , 选取 3~ 4 个频率点 , 其中应包含每个频段的最低、最高频率点。重复步骤 6.2.2。
6.3 谐波失真度
6.3.1 方法一 : 失真度 : 0.000 1%~0.003%/5 Hz~ 100kHz。
6.3.1.1 仪器连接如图 2所示。所有仪器都置于 “接地” 状态。
图 2 谐波失真度校准框图
6.3.1.2 将开关 “K” 接通 “1”位置 , 设定 陷波 滤波 器中 心频 率与 校准 频率 点 f0一致。
6.3.1.3 设定低失真信号发生器的频率和电压 , 频率和电压 “输出微调 ” 旋钮置 “校准 ” 位置 , “输出衰减器” 置无衰减位置。
6.3.1.4 动态信号分析仪 (频谱分析仪) 中心频率置 3f0 , 扫频宽度置 5.2f0 , 垂直显示置 “对数” 刻度 , 其余自动。改变垂直量程 , 使 f0 谱线接近于满量程位置 , 将 f0谱线幅值 作为 相对 电平 的参 考电 平 , 按 “参考 电平 定义 ” 键 , 使 f0 谱线 幅值 为0.0 dB。
6.3.1.5 将开关 “K”接通 “2”位置 , 微调陷波滤波器中心频率 , 使动态信号分析仪(频谱分析仪) 上 f0 谱线幅值为最小。
6.3.1.6 改变动态信号分析仪 (频谱分析仪) 的 “垂直量程 ” (其他状态不变) , 直到显示出 2f0 ~ 5f0 谐波信号谱线。读取 2f0 ~ 5f0 谐波信号相对电平值 a2、a3、a4、a5 ,并将测量结果记录于 A.3 中。
6.3.1.7 按公式 (1) 计算谐波失真度 d:
式中 :
an—n 次谐波相对电平值 , dB;
bn — 无源陷波滤波器对 n 次谐波损耗的修正值 , dB。
6.3.2 方法二 : 失真度 : ≥0.003%/5 Hz~200kHz。
6.3.2.1 仪器连接如图 3所示。
图 3 谐波失真度校准框图
6.3.2.2 将被校低失真信号发生器和低失真度测量仪 (音频分析仪) “接地、浮地” 开关都置于接地位置。
6.3.2.3 设定被校低失真信号发生器电压输出置额定电压值 (无额定电压输出说明时 ,电压输出置 1 V) , 频率 置被 校准 频率 , 低失 真度 测量 仪 (音频 分析 仪) 设定 相应 的“高通”“低通” 滤波器 , 从低失真度测量仪 (音频分析仪) 读取测量结果 dr , 并将测量结果记录于 A.3 中。
6.3.2.4 校准 频率 点的 选取 : 在频 段内 选取 6~ 8 个频 率点 , 一般 应包 含最 低、 1 kHz、最高频率点。重复步骤 6.3.2.3。
6.4 输出电压幅度
6.4.1 仪器连接如图 4所示。
图 4 输出电压幅度校准框图
6.4.2 设定被校低 失真 信号 发生 器频 率置 1 kHz, 输出电压 幅度 置额 定电 压或 1 V (有效值)。从标准电压表读取测量结果 Uf0 并将结果记录于 A.4 中。
6.4.3 改变低失真信号发生器输出电压幅度 , 在输出电压幅度范围内选取 6~ 10个点 ,其中应包 含最 小幅 值、 最大 幅值 点。 从标 准电 压表 读取 测量 结果 并将 结果 记录 于A.4 中。
6.4.4 改变被校低失真信号发生器输出频率值 , 重复步骤 6.4.2~ 6.4.3。
6.5 输出电压幅频特性
6.5.1 仪器连接如图 4所示。
6.5.2 设定被校低 失真 信号 发生 器频 率置 1 kHz, 输出电压 幅度 置额 定电 压或 1 V (有效值)。从标准电压表读取测量结果 Uf0 并将结果记录于 A.5 中。
6.5.3 改变被校低失真信号发生器输出频率值 , 输出电压幅度状态保持不变 , 从标准电压表读取测量结果 Uf , 并将结果记录于 A.5 中。
6.5.4 校准频率点的选取 : 在频段内选取 6~ 10个频率点 , 其中应包含最低、最高频率点。重复步骤 6.5.3。
6.5.5 按公式 (2) 计算低失真信号发生器的输出电压幅频特性 AFR。
AFR = 20lg ( 2 )
Uf0 — 1 kHz的电压测得值 ;
Uf— 在其他频率点测得相对应电压测得值。
6.6 衰减
6.6.1 仪器连接如图 5所示。
图 5 衰减校准框图
6.6.2 被校低失真信号发生器 “输出衰减” 置于无衰减位置。设定输出频率值 f1。
6.6.3 将标准电压表和被校低失真信号发生器输出相连 , 低失真信号发生器电压输出置最大 , 标准电压表上读取电压值为 U0 , 逐挡改变衰减量 , 读取相应电压值 Ux , 直到电压值为 3 mV 为止 , 测量结果记录于 A.6 中。
6.6.4 低失真信号发生器输出电压为 3 mV 时 , 标准电压表测量的电压值为 Us3。保持低失真信号发生器输出电压不变 , 用低噪声测量线将低失真信号发生器与动态信号分析仪 (频谱分析仪) 相连。
6.6.5 将动态信号分析仪 (频谱分析仪) 中心频率设置为 f1 , 设置适当的参考电平、输入衰减、 分辨 力带 宽和 扫频 带宽。 将动 态信 号分 析仪 (频谱 分析 仪) 标记 功能(Marker) 打开 , 设置在峰值电平处 , 打开平均功能 , 平均次数为 16次 , 动态信号分
析仪 (频谱分析仪) 标记处的电平值为 U3。
6.6.6 保持动态信号分析仪 (频谱分析仪) 设置不变 , 增加低失真信号发生器衰减量 ,动态信号分析仪 (频谱分析仪) 标记处的电平值为 U4。
6.6.7 按公式 (3) 计算低失真信号发生器输出电压值 Us4 , 记录于 A.6 中。
Us4 =Us ( 3 )
6.6.8 低失真信号发生器衰减继续增加 , 重复步骤 6.6.6~ 6.6.7, 直至衰减到 100 dB为止。
6.6.9 按公式 (4) 计算低失真信号发生器的衰减值 A。
A = 20lg ( 4 )
U0— 无衰减时电压幅度测得值 , V;
Ux— 衰减置各挡位置的电压幅度测得值 , V。
6.6.10 校准频率点的选取 : 在频段内选取 3~ 5 个频率点 , 一般应包含最低、 1 kHz、最高频率点。重复步骤 6.5.2~ 6.5.3。
6.7 输出阻抗
6.7.1 仪器连接如图 6所示。
图 6 输出阻抗校准框图
6.7.2 设定被校低失真信号发生器频率置 1 kHz (或按说明书给出的频率值) , 电压输出置额定电压 (电压置微调旋钮置 “校准” 位置 , “输出衰减器” 置无衰减位置)。采用串联电阻法 , 先测量低失真信号发生器的开路电压 , 从标准电压表读取开路电压值 , 然后串联交直流电阻箱 , 阻值由大到小 , 直到标准电压表电压值下降到开路电压值的 1/2电压值 , 此时交直流电阻箱的阻值即为输出阻抗值 , 记录于 A.7 中。
7 校准结果表达
低失真信号发生器校准后 , 出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息 :
a) 标题 , “校准证书”;
b) 实验室名称和地址 ;
c) 进行校准的地点 (如果与实验室的地址不同) ;
d) 证书的唯一性标识 (如编号) , 每页及总页数的标识 ;
e) 客户的名称和地址 ;
f) 被校对象的描述和明确标识 ;
g) 进行校准的日期 , 如果与校准结果的有效性和应用有关时 , 应说明被校对象的接收日期 ;
h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时 , 应对被校样品的抽样程序进行说明 ;
i) 校准所依据的技术规范的标识 , 包括名称及代号 ;
j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明 ;
k) 校准环境的描述 ;
l) 校准结果及其测量不确定度的说明 ;
m) 对校准规范偏离的说明
n) 校准证书及校准报告签发人的签名、职务或等效标识 ;
o) 校准结果仅对被校对象有效的声明 ;
p) 未经实验室书面批准 , 不得部分复制证书的声明。
8 复校时间间隔
复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定 , 推荐为 1 年。
附录 A
原始记录内页格式
A.1 外观及工作正常性检查 :
A.2 频率 :
A.3 谐波失真度 :
方法一 : (失真度 : 0.000 1% ~0.003%/5 Hz~ 100kHz)
方法二 : (失真度 : ≥0.003%/5 Hz~ 200kHz)
A.4 输出电压幅度 :
A.5 输出电压幅频特性 :
A.6 衰减 :
A.7 输出阻抗 :
附录 B
校准证书内页格式
B.1 外观及工作正常性检查 :
B.2 频率 :
B.3 输出谐波失真度 :
B.4 输出电压幅度 :
B.5 输出电压幅频特性 :
B.6 衰减 :
B.7 输出阻抗 :
附录 C
主要项目校准不确定度评定示例
C.1 频率校准不确定度评定
C.1.1 测量方法
使用通用计数器直接测量低失真信号发生器输出信号的频率。
以使用某型号通用计数器校准 AG15C低失真信号发生器 10 kHz输出信号为例进行不确定度评定。
C.1.2 不确定度来源
不确定度来源有以下 3项 :
a) 通用计数器计数不准引入的不确定度分量 ;
b) 通用计数器分辨力引入的不确定度分量 ;
c) 测量重复性引入的不确定度分量。
C.1.3 标准不确定度评定
C.1.3.1 通用计数器计数不准引入的不确定度分量 u1rel
查使用的通用计数器 , 频率测量最大允许误差为 ±1.0× 10-6。按均匀分布 , 则包含因子 k= 3。计算可得引入的相对标准不确定度 u1rel=5.8× 10-7。
使用通用计数器频率测量位数为 7位。按均匀分布 , 则包含因子 k= 3。计算可得
引入的相对标准不确定度 u2rel=2.9× 10-7。
量结。发生器输出频率为 10 kHz, 使用通用计数器进行测量 , 次数= 10, 测
表 C.1 AG15C低失真信号发生器 10kHz输出频率重复性测量结果
经计算 , 重复性引入的相对标准不确定度 u3rel=7.9× 10-7。
以上不确定度分量彼此不相关 , 则相对合成标准不确定度
取包含因子 k= 2, 则相对扩展不确定度为 :
Urel=kucrel=2.0× 10-6
使用标准电压表直接测量低失真信号发生器输出信号的额定电压 (加载 600 Ω)。
以使用某型号标准电压表校准 AG15C低失真信号发生器 1 kHz输出信号的额定电压 10V (加载 600 Ω) 为例进行不确定度评定。
C.2.2 不确定度来源有以下 4项 :
a) 由标准电压表不准引入的不确定度分量 ;
b) 由标准电压表分辨力引入的不确定度分量 ;
c) 由输出阻抗和加载 600 Ω 电阻不完全一致引入的不确定度分量 ;
d) 测量重复性引入的不确定度分量。
C.2.3 标准不确定度评定
C.2.3.1 标准电压表不准引入的不确定度分量 u1rel
计算,rel.-14%。。按均匀分布 , 则包含因子 k= 3。
使用标准电压表分辨力为 10μV。按均匀分布 , 则包含因子 k= 3。计算可得引入
的相对标准不确定度 u2rel=2.9× 10-7。
输出阻抗 600 Ω 的最 大允 许误 差为 ± 0.5% , 加载 600 Ω 电阻 的最 大允 许误 差为
±0.5% , 最差的情况下 经计 算引 入的 误差 为 ± 0.5% , 按均 匀分 布 , 则包 含因 子 k=
3。计算可得引入的相对标准不确定度 u3rel=2.9× 10-3。
低失真信号发生器频率 1 kHz, 额定电压 10V (加载 600Ω) 输出 , 使用标准电压
表进行测量 , 次数=C,.信.发生电压重复性测量结果
经计算 , 重复性引入的相对标准不确定度 u4rel=6.0× 10-6。
C.2.5 扩展不确定度
C.3 ,确rel定crel :8× 10-3
C.3.1 测量方法
采用串联电阻法 , 先测量低失真信号发生器的开路电压 , 从标准电压表读取开路电压值 , 然后串联交直流电阻箱 , 阻值由大到小 , 直到标准电压表电压值下降到开路电压值的 1/2电压值 , 此时交直流电阻箱的阻值即为输出阻抗值。
以使用某型号交直流电阻箱校准 AG15C低失真信号发生器输出阻抗为例进行不确定度评定。
C.3.2 不确定度来源
不确定度来源有以下 4项 :
a) 由交直流电阻箱不准引入的不确定度分量 ;
b) 由交直流电阻箱最小阻值变量引入的不确定度分量 ;
c) 标准电压表的 6 dB衰减引入的不确定度分量 ;
C.3.3 标准不确定度评定
C.3.3.1 交直流电阻箱不准引入的不确定度分量 u1rel
查使用的交直 流电 阻箱 , 其最 大允 许误 差为 ± 0.1%。 按均 匀分 布 , 则包 含因 子k= 3。计算可得引入的相对标准不确定度 u1rel=5.8× 10-4。
使用交直流电阻箱分辨力为 0.1 Ω。按均匀分布 , 则包含因子 k= 3。计算可得引
标准电压表的 6 dB衰减最大允许误差按电压表的最大允许误差计算为 ±0.1% , 均
匀分布 , 则包含因子 k= 3。计算可得引入的相对标准不确定度 u3rel=5.8× 10-4。
对低失真信号发生器输出阻抗进行测量 , 次数= 10, 测量结果见表 C.3。
C.3.成, 相对标准不确定度 u4rel=1.1× 10-4。
ucrel= urel+urel+urel+urel = 8.3× 10-4
取包含因子 k= 2, 则相对rel定crel :7× 10- 3
附录 D
无源陷波滤波器谐波损耗修正值 bn 的测量方法
D.1 测量用仪器
a) 低频信号发生器
频率范围 : 5 Hz~ 110kHz;
输出电压 : ≥3V (加载 600 Ω) ;
失真度 : <1%。
b) 标准电压表
交流电压测量范围 : 3 mV~ 10V;
交流电压测量最大允许误差 : ±1% ;
频率范围 : 5 Hz~ 550 kHz。
D.2 无源陷波滤波器谐波损耗修正值 bn 的测量方法
a) 仪器连接如图 D.1所示。所有仪器都置于 “接地” 状态。
图 D.1 无源陷波滤波器谐波损耗修正值 bn 的测量框图
b) 将开关 “K” 接通 “2”位置 , 设定滤波器陷波中心频率为待测频率 f0 , 低频信号发生器的频率也置 f0 , 输出幅度置 3 V 附近。
c) 在频率 f0 左右微调低频信号发生器的频率 , 使标准电压表读数为最小 , 记录通用计数器频率值 f0 ', 记录于表 D.1。
d) 开关 “K”接通 “1”位置 , 改变低频信号发生器输出信号频率 , 使得通用计数器读数为 2f0 '。调节低频信号发生器输出电压 , 使标准电压表读数为 3.00 V。
e) 开关 “K”接通 “2”位置。 由标准电压表测得电压值为 Uh2。记录于表 D.1。
f) 重复步骤 d) ~ e)、保持无源陷波滤波器状态不变。低频信号发生器依次输出频率 2f0 ', 3f0 ', 4f0 '、5f0 '的 3.00 V 信号 电压。 由标 准电 压表 分别 测得 Uh3、Uh4、 Uh5。记录于表 D.1。
g) 按公式 (D.1) 计算无源陷波滤波器在标称陷波中心频率为 f0 时的各次谐波损耗修正值 bn。结果记录于表 D.1。
bn = 20lg ( D.1 )
n— 取 2, 3, 4, 5。
8) 改变无源陷波滤波器的陷波中心频率 f0 , 重复步骤 b) ~ g)。 分别测量在不同陷波中心频率时的 bn 值。
表 D.1 无源陷波滤波器谐波损耗修正值
