ĐLVN 102:2002 pot

3 văn bản kỹ thuật đo lờng việt nam ĐLVN 102 : 2002 Máy đo công suất cao tần - Quy trình hiệu chuẩn RF power meters - Methods and means of calibration 1 Phạm vi áp dụng Văn bản kỹ thuật ny quy định phơng pháp v phơng tiện hiệu chuẩn các máy đo công suất cao tần với các bộ biến đổi đo ở dải tần số từ 10 MHz đến 18 GHz v công suất đo tới 20 dBm. 2 Các phép hiệu chuẩn Khi hiệu chuẩn các máy đo công suất v các bộ biến đổi đo phải lần lợt tiến hnh các phép hiệu chuẩn theo bảng sau : Tên phép hiệu chuẩn Theo điều no của QTHC 1 Kiểm tra bên n g oi 5.1 2 Kiểm tra k ỹ thuật 5.2 3 Kiểm tra đo lờn g 5.3 3.1 Xác định hệ số són g đứn g theo điện á p ở đầu vo máy đo công suất v các bộ biến đổi đo. 5.3.1 3.2 Xác định hệ số p hản xạ ở đầu ra của hệ thốn g côn g suất truyền. 5.3.2 3.3 Xác định sai số cơ bản của má y đo côn g suất . 5.3.3 3.4 Xác định đá p tu y ến tần số của má y đo côn g suất có bộ biến đổi đo nằm trong . 5.3.4 3.5 Xác định hệ số hiệu chuẩn của các bộ biến đổi đo. 5.3.5 3 Phơng tiện hiệu chuẩn 3.1 Khi xác định hệ số sóng đứng theo điện áp ở đầu vo của máy đo công suất, các bộ biến đổi đo v mô đun hệ số phản xạ ở đầu ra của hệ thống công suất truyền cần sử dụng các phơng tiện sau: 3.1.1 Các bộ phân nhánh định hớng công suất dải tần số tơng ứng từ 10 MHz đến 18 GHz. 3.1.2 Các bộ tạo sóng cao tần đợc dùng phải có tần số tơng ứng với dải tần số của máy đo công suất hoặc bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn. 4 ĐLVN 102 : 2002 3.1.3 Các bộ suy giảm phân cách đợc dùng phải có dải tần số tơng ứng với dải tần số của máy đo công suất cần hiệu chuẩn, đã đợc hiệu chuẩn, có độ suy giảm không đợc nhỏ hơn 10 dB. 3.2 Khi hiệu chuẩn các máy đo công suất có bộ biến đổi đo nằm trong hoặc ở ngoi máy, cần sử dụng các thiết bị hiệu chuẩn cho phép xác định giá trị thực của công suất tiêu tán ở máy đo công suất hoặc bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn, cũng nh giá trị công suất ở đầu ra của hệ thống truyền. Sai số của các thiết bị dùng để hiệu chuẩn không đợc vợt quá 1/3 sai số cho phép lớn nhất của các thiết bị cần hiệu chuẩn. 3.3 Các máy đo công suất có bộ biến đổi đo nằm ngoi máy, phải tiến hnh xác định hệ số hiệu chuẩn của bộ biến đổi đo. Trong trờng hợp đó cần sử dụng các thiết bị hiệu chuẩn có sai số cơ bản không vợt quá 1/3 sai số cho phép của thiết bị cần hiệu chuẩn. 3.4 Các máy đo công suất có bộ biến đổi đo nằm trong máy, phải tiến hnh xác định đáp tuyến tần số của thiết bị . Thiết bị dùng để hiệu chuẩn l nguồn tạo công suất chuẩn có mức ra ổn định trong cả dải tần số. 3.5 Khi xác định sai số cơ bản v hệ số hiệu chuẩn của máy đo công suất cần sử dụng các phơng tiện sau: 3.5.1 Các bộ tạo sóng chuẩn cao tần có sai số thiết lập tần số không lớn hơn 1,0%. Độ ổn định mức công suất ra có sai số không vợt quá 0,1 giá trị sai số cho phép lớn nhất của máy đo công suất cần hiệu chuẩn. 3.5.2 Bộ chuẩn công suất có bộ biến đổi đo có sai số đã đợc hiệu chuẩn không vợt quá1/3 sai số lớn nhất của bộ biến đổi đo cùng loại. 3.6 Khi xác định hệ số hiệu chuẩn v sai số của bộ biến đổi đo cần sử dụng các ph ơng tiện chuẩn v phơng tiện phụ nh điều 3.5. Ngoi ra có thể sử dụng phơng tiện phụ l các cầu bolomet tơng ứng với bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn. 4 Điều kiện hiệu chuẩn v chuẩn bị hiệu chuẩn 4.1 Điều kiện hiệu chuẩn Khi tiến hnh hiệu chuẩn phải đảm bảo các điều kiện sau đây: Nhiệt độ môi trờng: (20 5) o C Độ ẩm tơng đối: (65 + 15) % áp suất khí quyển: (750 + 30) mmHg Điện áp nguồn nuôi: U = (1 + 0,02) U d (50 + 0,5) Hz Trong đó: U : điện áp nguồn nuôi; U d : điện áp danh định của nguồn nuôi. 5 ĐLVN 102 : 2002 4.2 Chuẩn bị hiệu chuẩn 4.2.1 Máy đo công suất v các bộ biến đổi đo khi đa đến hiệu chuẩn cần phải đồng bộ v đầy đủ thuyết minh kỹ thuật đảm bảo theo yêu cầu của cơ quan hiệu chuẩn. 4.2.2 Trớc khi mắc thiết bị theo các sơ đồ hiệu chuẩn, phải tiến hnh lm sạch các đầu vo đồng trục, các chuyển tiếp v.v 4.2.3 Trớc khi tiến hnh đo, lấy kết quả, các phơng tiện chuẩn, phơng tiện phụ v phơng tiện cần hiệu chuẩn, phải đợc sấy ở nguồn điện áp danh nghĩa tơng ứng với chế độ đợc chỉ ra trong thuyết minh kỹ thuật của các máy. Trong trờng hợp không có chỉ dẫn thì phải sấy máy ít nhất 30 phút. 4.2.4 Các thao tác để đo nhận kết quả, các phơng tiện cần hiệu chuẩn v các phơng tiện hiệu chuẩn phải đợc tiến hnh tơng ứng theo thuyết minh kỹ thuật máy quy định. 5 Tiến hnh hiệu chuẩn 5.1 Kiểm tra bên ngoi Máy đo công suất đa đến để hiệu chuẩn phải thoả mãn các yêu cầu sau: Phải nguyên vẹn, không đợc móp méo, không hỏng hóc cơ khí. Đối với loại máy đo công suất chỉ thị kim, vạch chia khắc trên đồng hồ chỉ thị phải rõ rng, kim chỉ phải ở vạch không "0" v có khả năng điều chỉnh kim chỉ quanh vạch không "0". Đầu vo máy đo công suất hoặc đầu vo bộ biến đổi đo phải sạch không bị móp méo, biến dạng. Phải có đầy đủ lí lịch, thuyết minh kỹ thuật. 5.2 Kiểm tra kỹ thuật Sau khi kiểm tra bên ngoi, máy đo công suất cần hiệu chuẩn phải đợc kiểm tra khả năng lm việc ở trạng thái có điện. Nối dây đất, cắm nguồn v tiến hnh các bớc chuẩn bị máy đo công suất lm việc theo hớng dẫn quy định ở thuyết minh kỹ thuật. Máy đo công suất phải có khả năng thiết lập vạch "O" điện tơng ứng với các bộ biến đổi đo, tức l cân bằng đợc cầu đo, ở các thang đo của máy. Nếu máy đo công suất thoả mãn các yêu cầu trên, thì cho phép tiến hnh hiệu chuẩn các thông số đo lờng. 5.3 Kiểm tra đo lờng 5.3.1 Xác định hệ số sóng đứng theo điện áp ở đầu vo của máy đo công suất v các bộ biến đổi đo. 6 ĐLVN 102 : 2002 5.3.1.1 Hệ số sóng đứng đầu vo của các máy đo công suất v các bộ biến đổi đo đợc xác định trực tiếp nhờ các bộ phân nhánh định hớng công suất v các máy đo công suất có dải tần số v cấp chính xác tơng ứng nh điều 3.1 , 3.2 qui định. 5.3.1.2 Hệ số sóng đứng đầu vo của máy đo công suất v các bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn đợc tiến hnh ở các điểm đầu, giữa v cuối của dải tần số đo. 5.3.1.4 Xác định hệ số sóng đứng đợc tiến hnh theo sơ đồ khối ở hình 1. Hình 1: Sơ đồ khối xác định hệ số sóng đứng 5.3.1.5 Hệ số sóng đứng theo điện áp ở đầu vo của máy đo công suất hoặc bộ biến đổi đo đợc tính theo công thức sau: VSWR = = 1+ 1- (1) Trong đó: : hệ số sóng đứng; : hệ số phản xạ. Hệ số phản xạ của máy đo công suất với bộ biến đổi đo đợc xác định theo công thức sau: Pi Pr 2 = (2) Trong đó: : hệ số phản xạ; Pr : công suất phản xạ , Pi l công suất tới. Từ công thức (1) v (2) suy ra : PrPi PrPi + = (3) 5.3.1.6 Đo hệ số sóng đứng với từng bộ biến đổi của máy đo công suất v với tất cả các cách mắc bộ biến đổi đo với tuyến cao tần m thuyết minh đã qui định nh: có hoặc không có cáp cao tần, có chuyển tiếp phối hợp v.v N g uồn tạo công suất chuẩn Phân nhánh định hớn g côn g suất Má y đo côn g suất với bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn Má y đo công suất tới Má y đo công suất phản xạ 7 ĐLVN 102 : 2002 5.3.1.7 Trên mỗi tần số, hệ số sóng đứng đợc xác định 3 lần, giá trị lớn nhất trong 3 lần đo đó không vợt quá giá trị cho phép của máy đo công suất cần hiệu chuẩn, đợc ghi trong thuyết minh kỹ thuật. 5.3.2 Xác định môđun hệ số phản xạ ở đầu ra của hệ thống công suất truyền. 5.3.2.1 Điều kiện đo môđun hệ số phản xạ ở đầu ra của hệ thống công suất truyền quy định nh các điều 5.3.1.2 v 5.3.1.3. 5.3.2.2 Xác định mô đun hệ số phản xạ ở đầu ra hệ thống công suất truyền sử dụng bộ chia công suất (phân nhánh định hớng) v máy đo công suất đợc mắc theo sơ đồ hình 2: se Hình 2: Sơ đồ khối xác định hệ số phản xạ của hệ thống công suất truyền 5.3.2.3 Đo môđun hệ số phản xạ ở đầu ra của hệ thống công suất truyền theo sơ đồ khối hình 2 đợc biểu diễn dới dạng công thức sau: Pa = K P 1 - | | 2 | 1 - se | 2 (4) Trong đó: Pa : công suất đo đợc trên máy đo công suất P2; : hệ số phản xạ ở đầu vo máy đo công suất tại đầu ra; se : hệ số phản xạ ở đầu ra của hệ thống công suất truyền; P : công suất đo đợc trên máy đo công suất P1; K : hệ số ghép của bộ phân nhánh định hớng công suất. Nguồn tạo công suất chuẩn Phân nhánh định h ớ n g cô n g suất Máy đo công suất P2 Máy đo công suất P1 8 ĐLVN 102 : 2002 Hệ số phản xạ se xác định theo công thức : se = Pa )||1(KP 1 2 (5) 5.3.2.4 Khi xác định mô đun hệ số phản xạ của hệ thống công suất truyền theo sơ đồ khối hình 2 cần đảm bảo độ ổn định của tần số dao động với độ chính xác tơng ứng theo yêu cầu của thuyết minh kỹ thuật cho các phơng tiện chuẩn dùng khi hiệu chuẩn. 5.3.2.5 Có thể xác định hệ số phản xạ tại đầu ra của hệ thống bằng cách xác định các tham số phân bố của hệ thống S 22 , S 21 , S 32 , S 31 với máy đo phân tích mạng. Giá trị của hệ số ny đợc xác định theo công thức sau : se = S 22 - 31 3221 S SS (6) 5.3.2.6 ở mỗi một điểm đo, tiến hnh đo 3 lần, kết quả nhận đợc l giá trị trung bình số học của 3 lần đo đó. 5.3.3 Xác định sai số cơ bản của máy đo công suất 5.3.3.1. Sai số cơ bản của máy đo công suất xác định bằng cách so sánh số chỉ của nó với số chỉ của máy đo công suất chuẩn khi đo đợc tại thời điểm có cùng mức công suất cao tần . Sơ đồ hiệu chuẩn đợc mắc theo hình 3. s Hệ số phản xạ Hình 3: Sơ đồ khối xác định sai số cơ bản của máy đo công suất Nguồn tạo công suất chuẩn Máy đo công suất chuẩn Máy đo công suất cần hiệu chuẩn 9 ĐLVN 102 : 2002 5.3.3.2 Xác định sai số cơ bản của máy đo công suất cần đợc tiến hnh không ít hơn 3 điểm: 0,3; 0,5 v 0,9 giá trị lớn nhất của thang. - Sai số cơ bản đợc xác định ở tần số 1 GHz - Giá trị công suất đo đợc bằng máy đo công suất cần hiệu chuẩn đợc tính theo công thức sau: Ps 1 1 1 1 Pd 2 dg 2 sg 2 s 2 d = (7) Trong đó: s : hệ số phản xạ của máy đo công suất chuẩn; g : hệ số phản xạ của nguồn tạo công suất chuẩn; d : hệ số phản xạ của máy đo công suất cần hiệu chuẩn; Pd : giá trị công suất đo đợc bằng máy đo công suất cần hiệu chuẩn; Ps : giá trị công suất đo đợc bằng máy đo công suất chuẩn. Hoặc có thể tính theo công thức sau ( nếu dùng nguồn tạo công suất chuẩn ) : Pg 1 )1( Pd 2 dg 2 d = (8) Trong đó: Pg : giá trị công suất đa ra từ nguồn tạo công suất chuẩn. - ở mỗi một điểm cần hiệu chuẩn, tiến hnh đo 3 lần, kết quả nhận đợc l giá trị trung bình số học của 3 lần đo đó. 5.3.3.3 Tần số của bộ nguồn tạo công suất chuẩn khi hiệu chuẩn cần đợc thiết lập chính xác tơng ứng theo yêu cầu của thuyết minh kỹ thuật đối với phơng tiện hiệu chuẩn. 5.3.3.4 Nếu phơng tiện chuẩn không đảm bảo khả năng xác định sai số cơ bản ở những vạch riêng trên thang của máy đo công suất cần hiệu chuẩn cho phép tiến hnh hiệu chuẩn từng phần ở những điểm đó. 5.3.3.5 Phụ thuộc vo khắc độ thang của máy đo công suất v phơng pháp tính sai số cơ bản của máy đo công suất cần hiệu chuẩn, cũng nh các phơng tiện chuẩn , sai số cơ bản đợc xác định theo công thức đa ra trong từng thuyết minh kỹ thuật của phơng tiện cần hiệu chuẩn. 5.3.3.6 Sai số cơ bản của máy đo công suất cần hiệu chuẩn sau khi tính ra không đợc vợt quá giá trị sai số cho phép qui định trong thuyết minh của máy cần hiệu chuẩn 5.3.4 Xác định đáp tuyến tần số của máy đo công suất có bộ biến đổi đo nằm trong. 10 ĐLVN 102 : 2002 Đối với máy đo công suất có bộ biến đổi đo nằm trong thì phải tiến hnh xác định đặc tuyến tần số của thiết bị .Thiết bị dùng để hiệu chuẩn l nguồn tạo công suất chuẩn có mức ra ổn định l 0 dBm. Mức công suất ra 0 dBm ny phải đợc giữ không thay đổi khi thay đổi tần số tín hiệu ra từ 10 MHz đến 18 GHz. 5.3.5 Xác định hệ số hiệu chuẩn v sai số bộ biến đổi đo khi hiệu chuẩn. . 5.3.5.1 Để xác định hệ số hiệu chuẩn của bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn, mắc sơ đồ hiệu chuẩn theo hình 4: Hình 4: Sơ đồ khối xác định hệ số hiệu chuẩn của bộ biến đổi đo Hệ số hiệu chuẩn của bộ biến đổi cần hiệu chuẩn đợc tính theo công thức: 2 sse 2 dse sb 1 1 PRd PRs PTs PTd KK = (9) Trong đó: K b : hệ số hiệu chuẩn của đầu đo cần hiệu chuẩn; K s : hệ số hiệu chuẩn của đầu đo chuẩn; PTd : số chỉ cuả máy đo công suất cần hiệu chuẩn với đầu đo cần hiệu chuẩn; PTs : số chỉ cuả máy đo công suất cần hiệu chuẩn với đầu đo chuẩn; PRs : số chỉ cuả máy đo công suất chuẩn với đầu đo chuẩn; PRd : số chỉ cuả máy đo công suất chuẩn với đầu đo cần hiệu chuẩn; se : hệ số phản xạ của hệ thống công suất truyền; d : hệ số phản xạ của đầu đo cần hiệu chuẩn; s : hệ số phản xạ của đầu đo chuẩn. 5.3.5.2 Xác định giá trị hệ số hiệu chuẩn của bộ biến đổi đo đợc tiến hnh trên ton giải tần số. 5.3.5.3 Hệ số hiệu chuẩn của bộ biến đổi ở một tần số đợc đo lặp lại 3 lần. Kết quả đo nhận đợc l giá trị trung bình số học của 3 giá trị đo. Nguồn tạo công suất chuẩn Bộ phân nhánh định hớng công suất Máy đo công suất cần hiệu chuẩn Máy đo công suất chuẩn Đầu đo chuẩn Đầu đo cần hiệu chuẩn 11 ĐLVN 102 : 2002 5.3.5.4 Khi hiệu chuẩn bộ biến đổi đo giá trị hệ số hiệu chuẩn đợc xác định theo các điều 5.3.5.1 đén 5.3.5.3. Giá trị hiệu chuẩn của hệ số hiệu chuẩn đợc ghi vo lý lịch máy l giá trị trung bình số học của ít nhất 3 kết quả đo. 5.4 Đánh giá độ không đảm bảo đo (xem phụ lục 1). 6 Xử lý chung 6.1 Máy đo công suất sau khi hiệu chuẩn đợc cấp giấy chứng nhận hiệu chuẩn kèm theo thông báo kết quả hiệu chuẩn. 6.2 Chu kỳ hiệu chuẩn: khuyến cáo một năm. 12 Phụ lục 1 Đánh giá độ không đảm bảo đo 1 Các thnh phần liên quan đến độ không đảm bảo đo Hệ số hiệu chuẩn K b của đầu đo công suất l một đại lợng phụ thuộc vo nhiều thông số đầu vo .Hm phụ thuộc ny đợc đa ra dới dạng sau : 2 sse 2 dse sb 1 1 PRd PRs PTs PTd KK = (1) Trong đó: K s : hệ số hiệu chuẩn của đầu đo chuẩn; M us : (1- se s 2 ) hệ số không phối hợp của đầu đo chuẩn ở tần số hiệu chuẩn; M ud : (1- se d 2 ) hệ số không phối hợp của đầu đo cần hiệu chuẩn ở tần số hiệu chuẩn; PTd : số chỉ của máy đo công suất cần hiệu chuẩn với đầu đo cần hiệu chuẩn; PRs : số chỉ của máy đo công suất chuẩn với đầu đo chuẩn; PTs : số chỉ của máy đo công suất cần hiệu chuẩn với đầu đo chuẩn; PRd : số chỉ của máy đo công suất chuẩn với đầu đo cần hiệu chuẩn. Ngoi ra phải tính đến một số thông số sau : K d : sự thay đổi của hệ số hiệu chuẩn của đầu đo chuẩn so với lần hiệu chuẩn trớc; Pcr : hệ số tuyến tính v độ phân giải của máy đo công suất chuẩn ở tần số hiệu chuẩn; Pcd : hệ số tuyến tính v độ phân giải của máy đo công suất cần hiệu chuẩn ở tần số hiệu chuẩn. 2 Các giá trị ớc lợng của các đại lợng đầu vo ảnh hởng đến K b : 2.1 Giá trị của hệ số hiệu chuẩn K s đợc đa ra trong giấy chứng nhận hiệu chuẩn l (95,7 1,1) % ( với hệ số phủ k = 2) hoặc đa ra dới dạng 0,975 0,011. 2.2 Độ trôi của hệ số hiệu chuẩn đợc xác định theo kỳ hiệu chuẩn hng năm l 0,002 với độ lệch nằm trong khoảng 0,004. 2.3 Độ tuyến tính v độ phân giải của máy đo công suất ( Pcr , Pcd ) Độ không đảm bảo mở rộng 0,002 ( với hệ số phủ k = 2) cho số đọc của máy đo công suất ở tần số chuẩn v 0,0002 (k = 2) l độ không đảm bảo mở rộng do độ phi tuyến của máy đo công suất ở tần số hiệu chuẩn. . 3 văn bản kỹ thuật đo lờng việt nam ĐLVN 102 : 2002 Máy đo công suất cao tần - Quy trình hiệu chuẩn RF power meters - Methods. số tơng ứng với dải tần số của máy đo công suất hoặc bộ biến đổi đo cần hiệu chuẩn. 4 ĐLVN 102 : 2002 3.1.3 Các bộ suy giảm phân cách đợc dùng phải có dải tần số tơng ứng với dải. 0,5) Hz Trong đó: U : điện áp nguồn nuôi; U d : điện áp danh định của nguồn nuôi. 5 ĐLVN 102 : 2002 4.2 Chuẩn bị hiệu chuẩn 4.2.1 Máy đo công suất v các bộ biến đổi đo khi