1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" (АО "РНИИ "Электронстандарт")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 303 "Электронная компонентная база, материалы и оборудование"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 мая 2024 г. N 597-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на кварцевые резонаторы (далее - резонаторы) в диапазоне частот 0,1 - 100 МГц и устанавливает метод измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 57438 Приборы пьезоэлектрические. Термины и определения

ГОСТ Р 71286 Приборы пьезоэлектрические и фильтры электромеханические. Общие требования при измерении параметров

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 57438.

4.1 Измерение ослабления нежелательных резонансов основано на измерении уровней затуханий основного и нежелательных резонансов резонатора, возбуждаемого в пассивной мостовой схеме.

4.2 Общие требования при измерениях и требования безопасности - по ГОСТ Р 71286.

4.3 Метод экспресс-оценки частотности резонаторов в диапазоне частот 5 - 100 МГц приведен в приложении А.

5.1 Применяемые средства измерений должны быть поверены или откалиброваны в соответствии с нормативными документами, устанавливающими порядок и методы поверки конкретных средств измерений.

Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с ГОСТ Р 8.568. Диапазон измерений, типы и точность средств измерений, а также характеристики испытательного оборудования и состав вспомогательных устройств устанавливают в ТУ.

5.2 При измерении ослабления нежелательных резонансов применяют следующие средства измерения и вспомогательные устройства:

- генератор измерительный;

- частотомер электронно-счетный;

- вольтметр;

- анализатор моночастотности кварцевых резонаторов.

Структурная схема измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному приведена на рисунке 1 для измерения затуханий свыше 20 дБ, на рисунке 2 - для измерения затуханий от 0 до 100 дБ.

Примечание - Допускается исключать из структурной схемы соединения приборов отдельные элементы или дополнять схему отдельными элементами.

5.3 Электронно-счетный частотомер должен обеспечивать:

- диапазон частот 0,1 - 100 МГц;

- погрешность измерения частоты в пределах +/- 2,5·10^-6.

5.4 Измерительный генератор должен обеспечивать:

- диапазон частот 0,1 - 100 МГц;

- нестабильность частоты за 15 мин не более +/- 2·10^-4;

- нестабильность выходного уровня за 15 мин не более +/- 0,3 дБ;

- подавление паразитных составляющих и шумов в полосе +/- 10% от установленной частоты не менее 80 дБ;

- коэффициент 3-й и высших гармоник не более 1%.

5.5 Вольтметр должен обеспечивать:

- диапазон частот 0,1 - 100 МГц;

- пределы измерения напряжений 0,1 - 3,0 В;

- погрешность измерения не более +/- 4%.

5.6 Анализатор моночастотности кварцевых резонаторов с постоянным уровнем напряжения на входе измерительного моста должен обеспечивать:

- диапазон частот 0,1 - 100 МГц;

- погрешность измерения уровней затухания в динамическом диапазоне до 60 дБ должна быть не более +/- 2,5 дБ.

5.7 Анализатор моночастотности кварцевых резонаторов с постоянным уровнем напряжения на резонаторе в измерительном мосте должен обеспечивать:

- диапазон частот 0,1 - 100 МГц;

- погрешность измерения уровней затухания в динамических диапазонах:

от 0 до 20 дБ - не более +/- 1 дБ;

св. 20 до 60 дБ - не более +/- 2 дБ;

св. 60 до 100 дБ - не более +/- 3 дБ.

6.1 Структурная схема измерения ослабления нежелательных резонансов для затуханий приведена на рисунках 1 и 2.

6.2 Требования к приборам установлены в 5.3 - 5.7.

6.3 Подготавливают средства измерения и вспомогательные устройства к работе в соответствии с эксплуатационной документацией.

6.4 Подключают резонатор к анализатору моночастотности кварцевых резонаторов (далее - анализатор моночастотности), устанавливают частоту генератора по частотомеру на 2% - 5% ниже номинальной частоты резонатора и балансированием плеч моста в анализаторе моночастотности добиваются максимально возможной компенсации статической емкости C₀.

6.5 На входе моста анализатора моночастотности по вольтметру устанавливают напряжение в соответствии с руководством по эксплуатации.

6.6 Визуально просматривают на экране электронно-лучевой трубки анализатора моночастотности частотную характеристику резонатора в полосе частот, установленной в нормативных документах (НД) на резонаторы конкретных типов, и по показаниям анализатора моночастотности определяют уровни затуханий на основном (a₁) и нежелательных резонансах (a_н).

Ослабление нежелательных резонансов по отношению к основному a_о определяют по формуле

где a₁, a_н - измерение значений уровней затухания при основном и нежелательном резонансах, дБ (определяют в соответствии с руководством по эксплуатации на анализатор моночастотности).

Примечание - По измеренным значениям уровней затуханий, при необходимости, можно определить значения динамических сопротивлений резонатора при нежелательных резонансах в соответствии с руководством по эксплуатации на анализатор моночастотности.

8.1 Границы интервала, в котором с вероятностью 0,95 находится погрешность измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному, не превышают значений:

- при измерениях по структурной схеме, которая приведена на рисунке 1:

+/- 3 дБ в диапазоне частот 0,1 - 10 МГц;

+/- 4 дБ в диапазоне частот 10 - 100 МГц;

- при измерениях по структурной схеме, которая приведена на рисунке 2:

+/- 1,0 дБ при a₁ = 0 - 20 дБ и a_н = 0 - 20 дБ;

+/- 1,5 дБ при a₁ = 0 - 20 дБ и a_н = 20 - 40 дБ;

+/- 2,0 дБ при a₁ = 0 - 20 дБ и a_н = 40 - 60 дБ;

+/- 3,0 дБ при a₁ = 0 - 20 дБ и a_н = 60 и более;

+/- 1,0 дБ при a₁ = 20 - 40 дБ и a_н = 20 - 40 дБ;

+/- 2,0 дБ при a₁ = 20 - 40 дБ и a_н = 40 - 60 дБ;

+/- 3,0 дБ при a₁ = 20 - 40 дБ и a_н = 60 дБ и более.

8.2 Для более точного определения погрешности при измерениях ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному рассчитывают по формулам, приведенным в приложении Б.

Примеры расчета показателей точности измерений приведены в приложении В.

Метод экспресс-оценки моночастотности резонаторов основан на измерении амплитуды амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) резонаторов при их возбуждении на основном и нежелательном резонансах при линейном свипировании частоты.

А.2.1 При экспресс-оценке моночастотности резонаторов применяют следующие средства измерения и вспомогательные устройства:

- частотомер электронно-счетный;

- анализатор амплитудно-частотных кварцевых резонаторов.

А.2.2 Структурная схема метода экспресс-оценки моночастотности резонаторов приведена на рисунке А.1.

А.2.3 Электронно-счетный частотомер должен обеспечивать:

- диапазон частот 5 - 100 МГц;

- погрешность измерения частоты в пределах +/- 2·10^-6.

А.2.4 Анализатор амплитудно-частотных характеристик кварцевых резонаторов должен обеспечивать:

- диапазон частот 5 - 100 МГц;

- полосу свипирования +/- (0 - 1,5)% от несущей частоты;

- динамический диапазон измерений до 20 дБ;

- неравномерность уровня выходного напряжения в полосе свипирования не более +/- 0,2 дБ;

- длительность периода развертки не менее 100 мс;

- погрешность измерения не более 30%.

А.2.5 Применяемые средства измерений должны быть поверены или откалиброваны в соответствии с НД, устанавливающими порядок и методы поверки конкретных средств измерений.

Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с ГОСТ Р 8.568. Диапазон измерений, типы и точность средств измерений, а также характеристики испытательного оборудования и состав вспомогательных устройств устанавливают в ТУ.

А.3.1 Структурная схема метода экспресс-оценки моночастотности резонаторов приведена на рисунке А.1.

А.3.2 Требования к приборам установлены в А.2.3 - А.2.5.

А.3.3 Подготавливают средства измерений и вспомогательные устройства в соответствии с эксплуатационной документацией.

А.3.4 Задают частоту и полосу свипирования в соответствии с полосой частот, установленной в стандартах или ТУ на резонаторы конкретных типов, устанавливают максимальную чувствительность анализатора.

А.3.5 Сужают полосу свипирования симметрично по обе стороны от частоты при основном резонансе до (где - половина полосы пропускания АЧХ основного резонанса), компенсируют статическую емкость C₀, устанавливают амплитуду АЧХ (A₁), равную высоте масштабной сетке электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), проводят измерение частоты при основном резонансе.

А.3.6 Перестраивая частоту генератора, смещают изображение АЧХ при нежелательном резонансе в центр экрана ЭЛТ, компенсируют статическую емкость C₀, измеряют амплитуду АЧХ (A_н) и частоту при нежелательном резонансе.

Ослабление нежелательного резонанса по отношению к основному a_о определяют по формуле

где A₁, A_н - измеренные в делениях масштабной сетки значения амплитуд АЧХ при основном и нежелательном резонансах.

Погрешность измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному находится в интервале +/- 30% с установленной вероятностью 0,95.

При необходимости более точного определения погрешности измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному и динамических сопротивлений при нежелательных резонансах рассчитывают по формулам (Б.1) - (Б.4).

Границы интервала, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному, на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 1, определяют по формуле

где K - коэффициент, значение которого в зависимости от установленной вероятности выбирают по таблице Б.1.

, - погрешности измерения затухания на основном и нежелательном резонансе;

- нестабильность выходного уровня генератора за время измерения;

- погрешность из-за неточности настройки частоты генератора, вычисляемая по формуле

где Q - добротность резонатора при основном резонансе;

- относительная расстройка частоты генератора.

Границы интервала, в котором с вероятностью 0,95 находится погрешность определения динамических сопротивлений при нежелательных резонансах , определяют по формулам (Б.3) и (Б.4):

при измерениях на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 1:

при измерениях на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2:

Примеры расчета показателей точности измерений приведены в приложении В.

Измерения проводят по структурной схеме, которая приведена на рисунке 1.

Данные для расчета: установлена вероятность P = 0,95; ;

Q = 3·10⁵; ; ; f = 75 МГц; измеренные данные a₁ = 35 дБ; a_н = 50 дБ.

Границы интервала, в котором с вероятностью 0,95 находится погрешность измерения ослабления нежелательных резонансов по отношению к основному, определяют по формулам (Б.1), (Б.2).

Границы интервала, в котором с вероятностью 0,95 находится погрешность определения динамических сопротивлений при нежелательных резонансах, при измерениях по структурной схеме, которая приведена на рисунке 1, определяют по формуле (Б.3):