JJF(京) 189-2025 可编程延迟线设备校准规范

　　北京市地方计量技术规范

　　JJF(京)189—2025

　　可编程延迟线设备校准规范

　　CalibrationSpecificationofprogrammabledelaylineinstruments

　　2025-06-13 发布 2025-07-01实施

　　北京市市场监督管理局发 布

　　可编程延迟线设备校准规范

　　Calibration Specification ofprogrammabledelay line instruments

　　归口 单 位：北京市市场监督管理局

　　主要起草单位： 北京市计量检测科学研究院

　　参加起草单位： 北京创宇星通科技有限公司

　　本规范委托北京市计量检测科学研究院负责解释

　　本规范主要起草人：

　　仲崇霞(北京市计量检测科学研究院)梁 炜(北京市计量检测科学研究院)

　　高春柳(北京市计量检测科学研究院)参加起草人：

　　欧文彬(北京创宇星通科技有限公司)

　　目录

　　引言 (1I)

　　1范围 (1)

　　2引用文件 (1)

　　3术语和定义 (1)

　　4概述 (1)

　　5计量特性 (1)

　　5.1内部时延 (1)

　　5.2时延 (1)

　　5.3时延分辨力 (1)

　　6校准条件 (2)

　　6.1环境条件 (2)

　　6.2 测量标准及其他设备 (2)

　　7 校准项目和校准方法 (2)

　　7.1校准项目 (2)

　　7.2 校准方法 (2)

　　8 校准结果表达 (5)

　　9复校时间间隔 (6)

　　附录A 原始记录格式(推荐) (7)

　　附录B 校准证书内页格式(推荐) (9)

　　附录C 测量结果的不确定度评定示例 (10)

　　引言

　　JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001《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文件。

　　本规范包含了对可编程延迟线设备的计量要求和具体校准项目，计量特性主要包括内部时延、时延、时延分辨力。

　　本规范为首次发布。 可编程延迟线设备校准规范

　　1范围

　　本规范适用于可编程延迟线设备的校准。

　　2引用文件

　　本规范无引用文件。

　　3 术语和定义

　　3.1内部时延internal delay

　　脉冲信号经过可编程延迟线设备时产生的固定的延迟时间。

　　4概述

　　可编程延迟线设备(以下简称延迟线设备)是一种对输入脉冲信号进行精确延时控制并由输出端输出延时后的脉冲信号的设备。延迟线设备主要由输入模块、延时控制模块和输出模块组成，其结构组成如图1所示。

　　输入模块 延时控制

　　模块

　　图1 可编程延迟线设备组成结构原理图

　　可编程延迟线设备利用光纤技术对调制在光波上的微波信号进行传输、分配和处理，具有极大地带宽，损耗低，结构简单，抗电磁干扰能力强，应用前景广阔。

　　5计量特性

　　5.1内部时延

　　(0 ns～10 ns)。

　　5.2时延

　　可调范围：优于±100 ns;

　　最大允许误差：±10 ps。

　　5.3时延分辨力

　　≤10ps。

　　注：以上技术指标不用于合格性判定，仅提供参考。

　　6 校准条件

　　6.1 环境条件

　　a)测试过程中实验室温度变化不超过±2℃;

　　b)环境相对湿度：≤ 80%;

　　c)电压：220(1±10%) V，频率：50(1±2%) Hz;

　　d)周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。

　　6.2 测量标准及其他设备

　　6.2.1参考时间频率源

　　a) 1PPS(秒脉冲)前沿抖动：≤10 ps;

　　b) 相对频率偏差：优于±1×10-10。

　　6.2.2时间间隔测量仪

　　a)时间间隔测量范围1 ns～1 s;

　　b)具备外部参考频标输入功能。

　　6.2.3宽带示波器

　　a)带宽：≥40 GHz;

　　b)时间间隔测量相对误差：≤0.05%

　　c)上升时间：≤10 ps。

　　7 校准项目和校准方法

　　7.1 校准项目

　　校准项目及对应校准方法见表1。

　　表1 校准项目及对应校准方法一览表

　　序号 校准项目名称 校准方法对应条款 1 外观及功能检查 7.2.1 2 内部时延 7.2.2 3 时延 7.2.3 5 时延分辨力 7.2.4 7.2 校准方法

　　7.2.1外观及工作正常性检查

　　用目测的方法检查被校延迟线设备的外观和结构。被校延迟线设备不应有影

　　响正常运行和读数的机械损伤、故障和异常现象。

　　7.2.2内部时延

　　(a)

　　(b)

　　图2内部时延校准仪器连接示意图

　　a)仪器连接如图2所示;

　　b)被校延迟线设备按产品说明书规定加电预热;

　　c)按图2(a)连接仪器，C1和C2为等长的线缆，时间间隔测量仪测量两个通道信号的时间间隔，每秒测量1次，连续测量100次，取100次测量值的平均值记为휏;

　　d)选择两根总长度与线缆C1长度相同的线缆C3和C4，按图2(b)连接仪

　　器，设置被校延迟线设备时延为零。时间间隔测量仪测量两个通道信号的时间间

　　隔，每秒测量1次，连续测量100次，取100次测量值的平均值记为T1PPS ，延迟线设备的内部时延由公式(1)计算得到;

　　式(1)中，

　　ΔT1PPS——被校延迟线设备的内部时延，ns;

　　τ——两路1PPS信号均未经过被校延迟线设备时时间间隔，ns;

　　T1PPS——其中1路1PPS信号经过被校延迟线设备后的时间间隔，ns。

　　7.2.3时延

　　图3 时延校准仪器连接示意图

　　a)仪器连接如图3所示;

　　b)被校延迟线设备按产品说明书规定加电预热;

　　c)选择宽带示波器两通道时间间隔测量功能，设置被校延迟线设备时延量为零，宽带示波器连续测量100次，读取宽带示波器的测量结果的平均值，记为Δt1;

　　d)设置被校延迟线设备时延量为正向最大，宽带示波器连续测量100次，读取宽带示波器的测量结果的平均值，记为Δt2;

　　e)设置被校延迟线设备时延量为负向最大，宽带示波器连续测量100次，读取宽带示波器的测量结果的平均值，记为Δt3，被校延迟线设备的时延可调范围由公式(2)计算得到：

　　-Δtmax=Δt3-Δt1; Δtmax= Δt2-Δt1(2)

　　式(2)中：

　　Δt1——被校延迟线设备无延迟时示波器的测量结果，ns;

　　Δt2——被校延迟线设备正向延迟最大时示波器的测量结果，ns;

　　Δt3——被校延迟线设备负向延迟最大时示波器的测量结果，ns。被校延迟线设备的时延可调范围为 (Δt3 -Δt1~Δt2 - Δt1)。

　　f)重复步骤c),设置被校延迟线设备时延量为Δt(如10ps、100ps、1ns、10ns等)，宽带示波器连续测量100次，读取宽带示波器的测量结果的平均值，记为Δt4，有公式(3)计算得到被校延迟线设备的时延误差;

　　Δt'= (Δt4-Δt1)-Δt (3)

　　式(3)中：

　　Δt'——被校延迟线设备的时延误差，ns;

　　Δt1——被校延迟线设备无延迟时示波器的测量结果，ns; Δt4——被校延迟线设备时延量为Δt 时示波器的测量结果，ns。7.2.4时延分辨力

　　a)仪器连接如图3所示;

　　b)被校延迟线设备按产品说明书规定加电预热;

　　c)设置被校延迟线设备延时调整量为零，在宽带示波器上读取参考时间频率源输出的1PPS与被校延迟线设备输出的1PPS之间的时间间隔ΔT1;

　　d)设置被校延迟线设备调整量从1 ps开始按照1 ps的步进逐渐增加，延迟线设备时延调整量每增加1 ps，至少连续测量100次，观察测量100次平均值结果的变化，若测量结果与初始值相比无明显变化，则继续增加可编程延迟线设备时延调整量，直到测量结果与初始值之差与时延调整量相同时，停止测量，此时的时延调整量即为被校延迟线设备的测量分辨力。

　　8 校准结果表达

　　经校准的定位计时终端出具校准证书。校准证书应至少包括以下信息：

　　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)对校准规范的偏离的说明;

　　n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;

　　o)校准结果仅对被校对象有效的说明;

　　p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

　　9 复校时间间隔

　　由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定，送校单位可根据实际使用情况确定复校时间间隔。建议复校时间间隔为1年。

　　附录 A 原始记录格式

　　原始记录格式

　　委托单位 被校设备 校准地点 环境条件 校准时间 校准人员 核验人员 校准依据 校准仪器 校准项目 □内部时延□时延

　　□时延分辨力

　　1.外观和工作正常性检查

　　外观：□完好□损坏 工作正常性检查：□正常□异常

　　2.内部时延

　　内部时延(ns) 测量不确定度U(ns)

　　3.时延

　　3.1时延可调范围

　　校准项目 测量结果(ns) 测量不确定度U(ns) 最小时延 最大时延

　　3.2时延误差

　　时延设定值(ps) 时延测量值(ps) 时延误差(ps) 测量不确定度U(ps)(k=2)

　　4.时延分辨力

　　时延分辨力(ps) 测量不确定度U(ps)

　　附录B 校准证书内页格式

　　校准证书内页格式

　　1.外观和工作正常性检查

　　外观：□完好□损坏 工作正常性检查：□正常□异常

　　2.内部时延

　　内部时延(ns) 测量不确定度U(ns)

　　3.时延

　　3.1时延可调范围

　　校准项目 测量结果(ns) 测量不确定度U(ns) 最小时延 最大时延

　　3.2时延误差

　　时延设定值(ps) 时延测量值(ps) 时延误差(ps) 测量不确定度U(ps)(k=2)

　　4.时延分辨力

　　时延分辨力(ps) 测量不确定度U(ps)

　　附录C 测量结果的不确定度评定示例

　　概述

　　本规范给出了延迟线设备的内部时延、时延和时延分辨力的校准方法。下面对内部时延、时延和时延分辨力的测量不确定度给出评定示例。

　　C.1 内部时延测量结果不确定度评定

　　本示例采用GNSS驯服铷钟作为参考时间源，对被校延迟线设备进行校准。

　　C.1.1测量模型

　　PPSPPS-τ(C.1)

　　式中：

　　ΔT1PPS——被校延迟线设备的内部时延，ns;

　　T1PPS——时间间隔测量仪100次测量值的平均值，ns;

　　τ ——两路1PPS信号均未经过被校延迟线设备时时间间隔，ns。

　　C.1.2 标准不确定度的来源及评定

　　内部时延的不确定度来源有以下几个分量：时间间隔测量仪测量不准引入的标准不确定度，时间间隔测量仪分辨力引入的标准不确定度，线缆时延引入的标准不确定度，测量重复性引入的标准不确定度。

　　C.1.2.1 时间间隔测量仪最大允许误差引入的标准不确定度u1

　　根据时间间隔测量仪的校准结果可知，当测量时间间隔小于100ns时，其时间间隔测量的扩展不确定度为0.5ns(包含因子k=2)，采用B类评定方法，由参考时间源不确定度引入的标准不确定度：

　　uns (C.2)

　　C.1.2.2 时间间隔测量仪分辨力引入的标准不确定度u2

　　时间间隔测量仪分辨力为20ps，区间半宽度为20ps。采用B类评定方法，包含因子k，

　　ups (C.3) C.1.2.3 线缆时延引入的标准不确定度u3

　　实际测量时所选线缆C2和C3的长度之和与线缆C1相同，由线缆接头引入的时延不确定度约为0.1ns，即

　　u3= 0.1ns (C.4)

　　C.1.2.4 测量重复性引入的不确定度u4

　　重复测量10次内部时延，每次测量结果为连续测量100次的平均值，记录测量结果。

　　表C.1 内部时延测量结果记录表

　　次数i 内部时延测量值Xi(ns) 次数i 内部时延测量值Xi(ns) 1 25.1 6 25.0 2 25.0 7 25.1 3 25.1 8 25.1 4 25.0 9 25.1 5 25.0 10 25.0

　　C.1.3 标准不确定度一览表

　　表C.2 内部时延测量标准不确定度一览表

　　不确定度来源 类型 值 分布 因子 标准不确定度 时间间隔测量仪最大允许误差u1 B 0.5ns / 2 0.25ns 时间间隔测量仪分辨力u2 B 25ps 均匀 11.55ps 线缆时延u3 B 0.1ns / 1 0.1ns 测量重复性u4 A 0.01n

　　s 0.01ns C.1.4 不确定度分量之间相关性

　　各不确定度分量之间无相关性。

　　C.1.5 合成标准不确定度

　　C.1.6 扩展不确定度U

　　被校延迟线设备的内部时延扩展不确定度(k=2) U= kuc= 2×0.27ns ≈ 0.5ns (C.7)

　　C.2 时延测量结果不确定度评定

　　C.2.1 时延可调范围测量结果不确定度评定C.2.2.1测量模型

　　-Δtmax=Δt3-Δt1; Δtmax=Δt2-Δt1(C.8)

　　式中：

　　Δt1——被校延迟线设备无延迟时示波器的测量结果，ns;

　　Δt2——被校延迟线设备正向延迟最大时示波器的测量结果，ns;

　　Δt3——被校延迟线设备负向延迟最大时示波器的测量结果，ns。

　　C.2.1.2 测量不确定度来源

　　测量不确定度来源主要有：宽带示波器的时间测量不确定度引入的标准不确定度，测量重复性引入的标准不确定度。

　　C.2.2.3 标准测量不确定度评定

　　C.2.2.3.1 宽带示波器的时间测量不确定度引入的标准不确定度u1

　　根据宽带示波器的溯源证书可知，其时间测量不确定度为5ps，采用B类评定方法，取k=2，由宽带示波器的时间测量不确定度引入的标准不确定度：

　　ups(C.9)

　　C.2.2.3.2 测量重复性引入的标准不确定度u2

　　在相同的实验条件下，以正向最大延迟10 ns为例，重复测量10次时延偏差，每次测量结果为连续测量100次的平均值，测得的结果如表C.3所示，按A类评定。

　　表C.3 时延误差测量10次的结果

　　次数i 时延误差Xi(ns) 次数i 时延误差Xi(ns) 1 10.015 6 10.004 2 10.010 7 10.018 3 10.006 8 10.010 4 10.002 9 10.007 5 10.012 10 10.013 测量结果的试验标准偏差为：

　　C.2.2.3.3标准不确定度一览表

　　表C.4 时延误差标准不确定度一览表

　　不确定度来源 类型 值 分布 因子 标准不确定度 宽带示波器的时间测量不确定度

　　u1 B 5ps / 2 2.5ps 测量重复性u2 A 4.2ps 4.2ps C.2.2.4不确定度分量之间相关性各不确定度分量之间无相关性。

　　C.2.2.5合成标准不确定度合成标准不确定度为：

　　푢푐ps(C.11)

　　C.2.2.6扩展不确定度

　　取包含因子k=2，扩展不确定度为

　　푈 = 푘 ×푢푐 ≈10ps(C.12)

　　时延误差校准结果的扩展不确定度为U=10ps(k=2)。

　　C.2.2 时延误差测量结果不确定度评定

　　C.2.2.1测量模型

　　∆푡'=(∆푡4−∆푡1)−∆푡(C.13)

　　式中：

　　∆t'——被校延迟线设备的时延误差，ns;

　　∆t1——被校延迟线设备无延迟时示波器的测量结果，ns;

　　∆푡4——被校延迟线设备时延量为∆t 时示波器的测量结果，ns。

　　C.2.2.2 测量不确定度来源

　　测量不确定度来源主要有：宽带示波器的时间测量不确定度引入的标准不确定度，测量重复性引入的标准不确定度。

　　C.2.2.3 标准测量不确定度评定

　　C.2.2.3.1 宽带示波器的时间测量不确定度引入的标准不确定度u1 根据宽带示波器的时间测量不确定度的溯源证书可知，其时间测量不准确度为5ps，采用B类评定方法，取k=2，由宽带示波器的时间测量不确定度引入的标准不确定度：

　　ups(C.14)

　　C.2.2.3.2 测量重复性引入的标准不确定度u2

　　在相同的实验条件下，重复测量10次时延偏差，每次测量结果为连续测量100次的平均值，测得的结果如表C.5所示，按A类评定。

　　表C.5 时延误差测量10次的结果

　　次数i 时延误差Xi(ps) 次数i 时延误差Xi(ps) 1 50.4 6 49.4 2 50.2 7 49.8 3 49.9 8 50.1 4 50.4 9 50.7 5 50.6 10 50.5 测量结果的试验标准偏差为：

　　C.2.2.3.3标准不确定度一览表

　　表C.6 时延误差标准不确定度一览表

　　不确定度来源 类型 值 分布 因子 标准不确定度 宽带示波器的时间测量不确定

　　度u1 B 12ps / 2 2.5ps 测量重复性u2 A 0.04ps 0.04ps C.2.2.4不确定度分量之间相关性各不确定度分量之间无相关性。

　　C.2.2.5合成标准不确定度合成标准不确定度为：

　　ucps(C.16)

　　C.2.2.6扩展不确定度

　　取包含因子k=2，扩展不确定度为

　　U = k ×uc≈ 5ps(C.17)

　　时延误差校准结果的扩展不确定度为U=5ps(k=2)。

　　C.3 时延分辨力测量结果不确定度评定

　　C.3.1测量模型

　　'

　　ΔT' = ΔT (C.18)式中：

　　ΔT'——被校延迟线设备的时延分辨力;

　　'

　　ΔT——100次测量值的平均值。

　　C.3.2 测量不确定度来源

　　测量不确定度来源主要有：宽带示波器前沿抖动引入的标准不确定度，测量重复性引入的标准不确定度。

　　C.3.3 标准测量不确定度评定

　　C.3.3.1 宽带示波器前沿抖动引入的标准不确定度u1

　　根据宽带示波器的溯源证书可知，其时间偏差不准确度为5ps，采用B类评定方法，取k=2，由宽带示波器前沿抖动引入的标准不确定度：

　　ups(C.19)

　　C.3.3.2 测量重复性引入的标准不确定度u2

　　在相同的实验条件下，重复测量10次时延分辨力，每次测量结果为连续测量100次的平均值，测得的结果如表C.7所示，按A类评定。

　　表C.7 时延分辨力测量10次的结果

　　次数i 时延分辨力Xi(ps) 次数i 时延分辨力Xi(ps) 1 10.4 6 10.4 2 10.2 7 9.8 3 10.4 8 10.1 4 9.6 9 9.7

　　5 10.4 10 10.5 测量结果的试验标准偏差为：

　　C.3.3.4标准不确定度一览表

　　表C.8 时延分辨力测量标准不确定度一览表

　　不确定度来源 类型 值 分布 因子 标准不确定度 宽带示波器的前沿抖动引入的不

　　确定度u1 B 5ps / 2 2.5ps 测量重复性u2 A 0.03ps 0.03ps C.3.4不确定度分量之间相关性

　　各不确定度分量之间无相关性。

　　C.3.5合成标准不确定度合成标准不确定度为：

　　ucps(C.21)

　　C.3.6扩展不确定度

　　取包含因子k=2，扩展不确定度为

　　U = k ×uc≈ 5ps(C.22)

　　被校可编程延迟线设备的时延分辨力测量结果的扩展不确定度为U=5ps(k=2)。