Калибраторы переменного напряжения Н5-5

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

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

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

Таблица 4

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.