Измерители модуляции СК3-49/1

Назначение

Измеритель модуляции СК3-49/1 предназначен для измерений следующих параметров: - пикового и среднеквадратического значений коэффициента амплитудной модуляции; - пикового и среднеквадратического значений девиации частоты;

- пикового значения индекса фазовой модуляции;

- среднеквадратического значения входного напряжения;

- частоты входного сигнала;

- частоты модулирующего сигнала;

- коэффициента гармоник модулирующего сигнала.

Описание

Измеритель модуляции СК3-49/1 представляет собой моноблок, выполненный в корпусе базовой несущей конструкции "Надел-85". Основные функциональные узлы прибора: ВЧ преобразователь несущего сигнала, ВЧ синтезатор частоты, СВЧ делитель частоты, АМ, ЧМ детекторы, перестраиваемые НЧ фильтры, пиковый и среднеквадратический детекторы НЧ сигнала, перестраиваемый режекторный фильтр измерителя гармоник, частотомер ВЧ и НЧ сигналов, ВЧ и НЧ измерители напряжения, блок питания, одноплатный компьютер и цветной дисплей.

О бщий вид прибора приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий вид прибора

Принцип действия прибора, при измерении модуляционных параметров, основан на преобразовании частоты входного сигнала на промежуточную частоту, детектировании модулированных сигналов и последующего измерения пикового и среднеквадратического значений напряжения огибающей НЧ сигнала, пропорционального измеряемому значению девиации частоты, коэффициенту амплитудной модуляции или индексу фазовой модуляции.

В диапазоне частот от 4 до 2499 МГц (вход «I ») прибор функционирует по принципу супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты входного сигнала. Для преобразования высокочастотного сигнала на промежуточную частоту в качестве гетеродина используется синтезатор частоты.

В диапазоне частот от 0,1 до 4 МГц входной сигнал поступает непосредственно в тракт промежуточной частоты прибора.

В диапазоне частот от 1 до 18 ГГц (вход «-@ I I ») частота входного сигнала предварительно делится на восемь, далее сигнал поступает в тракт преобразования частоты.

Измерение частоты входного сигнала и частоты модулирующего сигнала основано на расчете отношения количества импульсов измеряемой частоты и количества импульсов опорной (эталонной) частоты в двухмодульном цифровом счетчике за нормированный временной интервал.

Измерение среднеквадратического значения напряжения ВЧ сигнала осуществляется методом детектирования высокочастотного сигнала. Выходное постоянное напряжение детектора пропорционально в логарифмическом масштабе входному ВЧ напряжению.

Принцип измерения коэффициента гармоник модулирующего сигнала основан на измерении отношения среднеквадратического напряжения гармоник, полученного после подавления первой гармоники НЧ сигнала и среднеквадратического напряжения полного НЧ сигнала.

Управление режимами измерения, вывод данных, математическая обработка результатов измерений, реализация алгоритмов калибровки, выполняются встроенным одноплатным компьютером. Отображение информации осуществляется встроенным цветным дисплеем.

Компьютер прибора управляется операционной системой, созданной на базе компонентной системы Windows XP Embedded. Выполнение алгоритма функционирования прибора осуществляется программным обеспечением. Программное обеспечение прибора имеет структуру с разделением на метрологически значимую и метрологически незначимую части. В приборе предусмотрены способы идентификации файла метрологически значимой части ПО, расчета его контрольной суммы, и оценка его по критериям целостности и аутентичности.

В приборе предусмотрены меры защиты программного обеспечения от преднамеренного и непреднамеренного изменения:

- пользователь не имеет возможности обновления или загрузки новых версий ПО;

- в режиме внешнего управления реализовано однозначное назначение каждой команды в соответствии с руководством по эксплуатации, поэтому невозможно подвергнуть ПО прибора искажающему воздействию через интерфейсы пользователя и интерфейсы связи;

- в процессе работы в прибор невозможно ввести данные измерений, полученные вне прибора, данные результатов измерения не могут быть подвергнуты искажению в процессе хранения, так как происходит их обновление в каждом измерительном цикле, и отсутствуют требования по их хранению после окончания цикла измерения;

- без нарушения целостности конструкции прибора и заводских пломб невозможно удаление запоминающего устройства, или его замена другим устройством.

Идентификационные признаки программного обеспечения прибора приведены в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения.

Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «А» МИ 3286-2010.

Схема пломбировки от несанкционированного доступа приведена на рис 2.

Позиции 1; 2 на схеме - места для нанесения оттисков клейм.

Рисунок 2 - Схема пломбировки прибора

Технические характеристики

1 Диапазон несущих частот входного сигнала измерителя модуляции:

- от 0,1 до 18000 МГц в режиме «ЧМ»;

- от 0,1 до 500 МГц в режиме «АМ»;

- от 5 до 18000 МГц в режиме «ФМ».

2 Диапазон среднеквадратических значений входного напряжения при измерении модуляционных параметров по входу «-@ I»:

- от 0,05 до 1 В в диапазоне частот от 0,1 до 500 МГц;

- от 0,07 до 1 В в диапазоне частот св. 500 до 1000 МГц;

- от 0,1 до 1 В в диапазоне частот св. 1000 до 2499 МГц.

3 Диапазон значений входной мощности при измерении модуляционных параметров по входу «-© I I»:

- от 1 до 20 мВт в диапазоне частот от 1000 до 2500 МГц;

- от 1 до 10 мВт в диапазоне частот св. 2500 до 18000 МГц.

4 Диапазон модулирующих частот в режиме «ЧМ» составляет:

- от 0,02 до 200 кГц в диапазоне несущих частот от 4 до 18000 МГц при измерении среднеквадратических значений девиации частоты;

- от 0,02 до 60 кГц в диапазоне несущих частот от 4 до 18000 МГц при измерении пиковых значений девиации частоты;

- от 0,02 до 0,02-f кГц, но не более 20 кГц, в диапазоне несущих частот от 0,1 до 4 МГц при измерении пиковых и среднеквадратических значений девиации частоты, где f - несущая частота входного сигнала, кГц.

5 Диапазоны измерения пиковых и среднеквадратических значений девиации частоты,

в зависимости от значений несущих частот, соответствуют таблице 2. Таблица 2

6 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения пикового значения девиации частоты в нормальных условиях применения приведены в таблице 3.

Таблица 3

Д fn - пиковое значение девиации частоты, кГц;

А/ш - среднеквадратическое значение частотного шума и фона, вносимое прибором, кГц.

7 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения среднеквадратического значения девиации частоты в нормальных условиях применения приведены в таблице 4.

Таблица 4

Д /скз - среднеквадратическое значение девиации частоты, кГц;

А/ш - среднеквадратическое значение частотного шума и фона, вносимое прибором, кГц.

8 Среднеквадратическое значение частотного шума и фона, вносимое прибором в режиме «малошумящих» измерений, не превышает значений, приведенных в таблице 5.

Таблица 5

9 Коэффициент гармоник ЧМ сигналов, вносимый измерителем модуляции, не превышает значений, приведенных в таблице 6.

Таблица 6

10 Коэффициент преобразования частотной модуляции в амплитудную в диапазоне модулирующих частот от 0,02 до 20 кГц и девиациях частоты до 200 кГц не превышает 0,02 % на 1 кГц девиации частоты.

11 Диапазон модулирующих частот в режиме «АМ» составляет:

- от 0,02 до 200 кГц в диапазоне несущих частот от 4 до 500 МГц при измерении среднеквадратических значений коэффициента АМ;

- от 0,02 до 60 кГц в диапазоне несущих частот от 4 до 500 МГц при измерении пиковых значений коэффициента АМ;

- от 0,02 до 0,02-f кГц, но не более 20 кГц, в диапазоне несущих частот от 0,1 до 4 МГц при измерении пиковых и среднеквадратических значений коэффициента АМ, где f - несущая частота входного сигнала, кГц.

12 Измерение пикового значения коэффициента АМ осуществляется в диапазоне от 1 до 100 %, а среднеквадратического значения коэффициента АМ в диапазоне от 0,1 до 50 %.

13 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения пикового значения коэффициента АМ в нормальных условиях применения приведены в таблице 7.

Таблица 7

Мп - пиковое значение коэффициента АМ, %;

Мш - среднеквадратическое значение амплитудного шума и фона, вносимое прибором, %.

14 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения среднеквадрати-ческого значения коэффициента АМ в нормальных условиях применения приведены в таблице 8.

Таблица 8

Мскз - среднеквадратическое значение коэффициента АМ, %;

Мш - среднеквадратическое значение амплитудного шума и фона, вносимое прибором, %.

15 Среднеквадратическое значение амплитудного шума и фона, вносимое прибором в режиме «малошумящих» измерений, не превышает значений:

< 0,015 %   в полосе НЧ от 0,3 до 3,4 кГц;

< 0,025 %   в полосе НЧ от 0,02 до 20 кГц;

< 0,05 %    в полосе НЧ от 0,02 до 60 кГц;

< 0,1 %      в полосе НЧ от 0,02 до 200 кГц.

16 Коэффициент гармоник огибающей АМ сигналов, вносимый измерителем модуляции, не превышает значений, приведенных в таблице 9.

Таблица 9

17 Коэффициент преобразования амплитудной модуляции в частотную в диапазоне модулирующих частот от 0,02 до 20 кГц и коэффициентах АМ до 30 % не превышает 10 Гц на 1 % коэффициента АМ.

18 Диапазон измерения пиковых значений индекса фазовой модуляции составляет: от 1 до 100 рад в диапазоне модулирующих частот от 0,3 до 5 кГц, от 1 до Д fmax /Fm рад в диапазоне модулирующих частот св. 5 до 20 кГц, где Fm - модулирующая частота, кГц;

Дfmax = 500 кГц - максимальное значение девиации частоты при измерении индекса ФМ.

19 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения пикового значения индекса ФМ в нормальных условиях применения приведены в таблице 10.

Таблица 10

фп - пиковый индекс фазовой модуляции, рад;

фш - среднеквадратическое значение фазового шума и фона, вносимое прибором, рад.

20 Диапазон измерения частоты входного сигнала от 0,1 до 18000 МГц.

21 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты входного сигнала в нормальных условиях применения вычисляют по формуле

Д f = ±(540-6 •f + 1 Гц) ,                                    (1)

где Дf - пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты входного сигнала, Гц;

f - частота входного сигнала, Гц.

22 Измерение среднеквадратического значения входного напряжения осуществляется в диапазоне несущих частот от 0,1 до 2499 МГц.

23 Диапазон измерения среднеквадратического значения входного напряжения составляет от 0,05 до 1 В.

24 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения среднеквадратического значения входного напряжения в нормальных условиях применения вычисляют по формулам:

Л U = ±(0,1- U + 0,005 B) в диапазоне частот от 0,1 до 100 МГц ,

Л U = ±(0,15^ U + 0,005 B) в диапазоне частот св. 100 до 1000 МГц ,

Л U = ±(0,2-U + 0,005 B) в диапазоне частот св. 1000 до 2499 МГц ,

где Д U - пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения среднеквадратического значения входного напряжения, В;

U - входное напряжение, В.

25 Диапазон частот измерения коэффициента гармоник модулирующего сигнала составляет от 0,05 до 10 кГц.

26 Диапазон измерения коэффициента гармоник модулирующего сигнала составляет от 0,1 до 30 %.

27 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения коэффициента гармоник модулирующего сигнала в нормальных условиях применения вычисляют по формуле

ДКг = ±(0,05- Кг + 0,05 %) ,                      (5)

где ДКг - пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения коэффициента гармоник модулирующего сигнала, %;

Кг - коэффициент гармоник модулирующего сигнала, %.

28 Диапазон измерения частоты модулирующего сигнала от 0,02 до 200 кГц.

29 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты модулирующего сигнала в нормальных условиях применения вычисляют по формуле

ДГ = ±(1-10-4 • F + 0,1 Гц),                                      (6)

где ДГ - пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты модулирующего сигнала, Гц;

Г - частота модулирующего сигнала, Гц.

30 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения: пикового и среднеквадратического значения девиации частоты, пикового и среднеквадратического значения коэффициента АМ, пикового значения индекса ФМ, частоты входного сигнала, среднеквадратического значения входного напряжения, коэффициента гармоник модулирующего сигнала, частоты модулирующего сигнала в диапазоне рабочих температур и относительной влажности воздуха, составляют ±2Д, где Д - пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения соответствующего параметра в нормальных условиях применения.

31 Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением (230±23) В, частотой (50±0,5) Гц, потребляемая мощность не более 90 ВА.

32 Габаритные размеры прибора не более (488*475x178) мм.

33 Масса не более 14,0 кг.

34 По условиям эксплуатации измеритель модуляции СК3-49/1 относится к группе 3 ГОСТ 22261-94 с пределами рабочих температур окружающей среды от плюс 5 до плюс 40 °С.

35 Средняя наработка на отказ прибора Т0 не менее 12000 ч. Гамма-процентный ресурс прибора не менее 10000 ч при доверительной вероятности у равной 90 %. Гамма-процентный срок службы прибора не менее 15 лет при доверительной вероятности у равной 90 %.

36 По требованиям безопасности прибор соответствует ГОСТ Р 52319-2005, степень загрязнения 2, категория измерений 1.

Знак утверждения типа

наносится на переднюю панель измерителя модуляции методом офсетной печати. В эксплуатационной документации на титульных листах знак утверждения типа наносится типографским способом.

Комплектность

В состав комплекта поставки входят:

Измеритель модуляции СК3-49/1                           1 шт.

Комплект комбинированный в упаковке                    1 шт.

Кабель соединительный ВЧ                              5 шт.

Переходы коаксиальные                                   3 шт.

Делитель напряжения                                     1 шт.

Аттенюатор проходной 30 дБ                              1 шт.

Шнур сетевого питания                                    1 шт.

Вставки плавкие ВП2Б-1В-3,15 А 250 В                     4 шт.

Руководство по эксплуатации ИЛГШ.411166.002 РЭ         1 шт.

Формуляр ИЛГШ.411166.002 ФО                        1 шт.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом ИЛГШ.411166.002 РЭ, раздел 7 «Методика поверки», утвержденным руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Нижегородский ЦСМ» 28 ноября 2011 г.

Перечень эталонов, применяемых при поверке, приведен в таблице 11.

Таблица 11

Сведения о методах измерений

приведены в Руководстве по эксплуатации ИЛГШ.411166.002 РЭ.

Нормативные документы

ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

ГОСТ Р  8.607-2004 Государственная система обеспечения единства измерений.

Государственная поверочная схема для средств измерений девиации частоты.

ГОСТ Р  8.717-2010 Государственная система обеспечения единства измерений.

Государственная поверочная схема для средств измерений коэффициента амплитудной модуляции высокочастотных колебаний.

ИЛГШ.411166.002 ТУ «Измеритель модуляции СК3-49/1». Технические условия.