Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц, ГЭТ 21-2021 (ФГУП "ВНИИФТРИ")

Общие сведения

УТВЕРЖДЕНА приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от «07» ноября 2022 г. № 2801 ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ ШУМОВОГО РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 0,002 ДО 178,3 ГГц

1. Область применения

1.1.Настоящая государственная поверочная схема распространяется на средства измерений спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения (далее – СПМШ) в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц и устанавливает порядок передачи единиц ы СПМШ – Вт/Гц от государственного первичного эталона при помощи вторичных и рабочих эталонов 1-го и 2-го разрядов средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов передачи единицы (поверки и калибровки). Графическая часть государственной поверочной схемы для средств измерений спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц представлена в приложении А.

2. Сокращения и обозначения

ВЭТ – вторичный эталон ГПЭ – государственный первичный эталон ГШ ВТ – высокотемпературный генератор шума ГШ НТ – низкотемпературный генератор шума КВ – коаксиальный волновод КСВН – коэффициент стоячей волны по напряжению НСП – неисключенная систематическая погрешность ПВ – прямоугольный волновод СКО – среднеквадратическое отклонение СПМШ – спектральная плотность мощности шумового радиоизлучения

3. Эталоны

3.1.Первичный эталон

3.1.1.Первичный эталон состоит из комплекса следующих технических средств, вспомогательных устройств и специальных инженерных сооружений: 1) Тепловые низкотемпературные генераторы шума в волноводных трактах сечений 23×10, 16×8, 11×5,5, 7,2×3,4, 5,2×2,6, 3,6×1,8, 2,4×1,2, 1,6×0,8 мм и в коаксиальных трактах 7/3,04 мм, 3,5/1,52 мм. 2) Компарирующие установки в волноводных трактах: ЭУ 12,05 – 17,44 ГГц, ЭУ 17,44 – 25,95 ГГц, ЭУ 25,95 – 37,5 ГГц, ЭУ 37,5 – 53,57 ГГц, ЭУ 53,57 – 78,33 ГГц, ЭУ 78,33 – 118,1 ГГц, ЭУ 118,1 – 178,3 ГГц и в коаксиальных трактах: ЭУ 0,002 – 0,2 ГГц, ЭУ 0,2 – 1,0 ГГц, ЭУ 1,0 - 12,1 ГГц, ЭУ 1 – 26,5 ГГц. 3) Вспомогательные средства измерений и оборудование, необходимые для контроля стабильности эталона и при п ередаче единицы, перечисленные в приложении к паспорту первичного эталона.

3.1.2.Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение номинальной избыточной спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения от 1,07 ·10–21 до 2,12 ·10–21 Вт/Гц в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц, что соответствует воспроизведению единицы эквивалентной шумовой температуры в диапазоне значений от 77,4 до 153,5 К. Диапазон значений эквивалентной шумовой температуры в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 Г Гц, в котором воспроизводится шкала единицы, составляет от 77,4 до 20000 К.

3.1.3.Государственный первичный эталон воспроизводит единицу и шкалу единицы эквивалентной шумовой температуры со средним квадратическим отклонением (СКО) результата измерений при 5 независимых наблюдениях и неисключенной систематической погрешностью (НСП ) приведенными в таблице 1: Таблица 1 Метрологические характеристики ГПЭ Диапазон частот, ГГц СКО, К НСП воспроизведения единицы, К НСП воспроизведения шкалы в диапазоне значений от 77,4 до 153,5 К, К от 153,5 до 20000 К, % 0,002 – 12,05 0,04 0,2-0,3 0,3-0,4 0,5-0,7 1,00 – 26,50 0,10 0,1-0,3 0,2-0,7 0,3-0,7 12,05 – 37,50 0,06 0,3 0,5 0,8 37,50 – 53,57 0,6 0,6 1,4 1,5 53,57 – 78,33 0,5 0,7 2,0 1,9 78,33 – 118,10 0,7 1,0 2,0-3,0 1,8 118,1 – 178,3 0,7 1,0 3,0-4,0 2,2

3.1.4.Неопределенность измерений при воспроизведении единицы: стандартная неопределенность, оцененная по типу А от 0,04 до 0,7 К; стандартная неопределенность, оцененная по типу В от 0,1 до 1,3 К; расширенная неопределенность от 0,2 1 до 2,95 К при коэффициенте охвата k = 2.

3.1.5.Государственный первичный эталон применяют для передачи единицы СПМШ вторичным эталонам, рабочим эталонам 1 -го и 2 -го разрядов методом прямых измерений.

3.2.Вторичные эталоны

3.2.1.К вторичным эталонам относятся эталоны -копии и эталоны сравнения. Эталоны-копии применяют для передачи размера единицы СПМШ в диапазоне частот 0,002 – 37,5 ГГц рабочим эталонам 1 -го разряда методом сравнения при помощи компараторов. В качестве эталонов -копий применяют генераторы шума низкотемпературные (далее — ГШ НТ) с характеристиками точности при передаче размера единицы, ук азанными в таблице 2, где SΣ, К, – суммарное СКО ( uC – суммарная стандартная неопределенность) результатов измерений, обусловленн ое влиянием случайных погрешностей и НСП первичного эталона.

3.2.2.Эталоны сравнения предназначены для международных сличений национальных эталонов. В качестве эталонов сравнения применяют генераторы шума высокотемпературные (далее – ГШ ВТ) с метрологическими характеристиками, указанными в таблице 3, где U0(0,95), %, – расширенная неопределенность при сличениях. Таблица 2 Метрологические характеристики ГШ НТ: эталоны-копии Диапазон частот, ГГц Линия передачи Эквивалентная шумовая температура, К КСВН, не более Характеристики точности SΣ (uC), К Тип Сечение, мм 0,002 – 1,0 КВ 7/3,04 77 – 82 1,1 0,5 1,0 – 18,0 3,5/1,52; 7/3,04 78 – 90 1,2 0,2 ÷ 0,5 18,0 – 26,5 3,5/1,52 85 – 90 1,3 0,6 12,05 – 37,5 ПВ 16×8; 11×5,5; 7,2×3,4 80 – 86 1,2 0,5 ÷ 0,7 Таблица 3 Метрологические характеристики ГШ ВТ: эталоны сравнения Диапазон частот, ГГц Линия передачи Избыточная СПМШ, отн.ед. КСВН, не более Характеристики точности U0, % Тип Сечение, мм 0,002 – 1,0 КВ 7/3,04 3 – 70 1,2 0,8 ÷ 1,6 1,0 – 18,0 3,5/1,52; 7/3,04 1,3 0,7 ÷ 1,6 18,0 – 26,5 3,5/1,52; 7/3,04 1,3 1,5 12,05 – 37,5 ПВ 16×8; 11×5,5; 7,2×3,4 50 – 70 1,2 – 1,3 1,4 ÷ 1,8

3.2.3.Передача размера единицы СПМШ осуществляется с помощью применяемых компараторов (радиометрических приемников) с погрешностью передачи единицы S = 0,12 ÷ 0,9 K.

3.2.4.Соотношение пределов допускаемых погрешностей государственного первичного эталона (ГПЭ) и вторичных эталонов (ВЭТ) должны быть не более 1/2.

4. Рабочие эталоны 1-го разряда

4.1.В качестве рабочих эталонов 1-го разряда применяют ГШ НТ и ГШ ВТ. Рабочие эталоны 1 -го разряда применяют для поверки рабочих эталонов 2 -го разряда и рабочих средств измерений повышенной точности в диапазоне частот 0,002 – 37,5 ГГц; рабочих средств измерений в диапазоне частот выше 37,5 ГГц.

4.2.Передача размера единицы СПМШ ос уществляется с помощью применяемых компараторов (радиометрических приемников) ГШ ВТ с погрешностью передачи единицы S = 0,5 ÷ 1,1 % в диапазоне частот 0,002 – 37,5 ГГц и S  = 2,6 ÷ 4,8 % в диапазоне частот от 37,5 до 178,3 ГГц; ГШ НТ с погрешностью передачи единицы S = 0,15 ÷ 1,0 К в диапазоне частот 0,002 – 37,5 ГГц и S = 4 ÷ 5 К в диапазоне частот от 37,5 до 178,3 ГГц.

4.3.Соотношение пределов допускаемых погрешностей ГПЭ и рабоч их эталонов 1-го разряда должно быть не более 1/3.

4.4.Характеристики точности рабочих эталонов 1 -го разряда, ГШ НТ, указаны в таблице 4, где SΣ, К, – суммарное СКО (uC – суммарная стандартная неопределенность) результатов измерений, обусловленное влиянием случайных погрешностей и НСП эталонов-копий. Таблица 4 Метрологические характеристики ГШ НТ: рабочие эталоны 1-го разряда Диапазон частот, ГГц Линия передачи Эквивалентная шумовая температура, К КСВН, не более Характеристики точности SΣ (uC), К Тип Сечение, мм 0,002 – 1,0 КВ 3,5/1,52; 7/3,04 77 – 82 1,1 0,3 1,0 – 18,0 3,5/1,52; 7/3,04 78 – 90 1,2 0,3 ÷ 0,4 18,0 – 26,5 3,5/1,52 85 – 90 1,3 0,7 12,05 – 37,5 ПВ 16×8; 11×5,5; 7,2×3,4 80 – 86 1,2 0,5 ÷ 0,6 37,5 – 78,33 5,2 × 2,6; 3,6 × 1,8 86 – 100 1,3 1,2 ÷ 2 78,33 – 178,3 2,4 × 1,2; 1,6 × 0,8 90 – 160 1,3 2 ÷ 4

4.5.Характеристики точности рабочих эталонов 1 -го разряда, ГШ ВТ, указаны в таблице 5, где SΣ0, %, – суммарное СКО (uC0 – суммарная стандартная неопределенность) результатов измерений, обусловленное влиянием случайных погрешностей и НСП: эталонов -копий в диапазоне частот 0,002 – 37,5 ГГц; первичного эталона в диапазоне частот выше 37,5 ГГц. Та6лица 5 Метрологические характеристики ГШ ВТ: рабочие эталоны 1-го разряда Диапазон частот, ГГц Линия передачи Избыточная СПМШ, отн.ед. КСВН, не более Характеристики точности SΣ0 (uC0),% Тип Сечение, мм 0,002 – 1,0 КВ 7/3,04 3 – 70 1,2 0,5 1,0 – 18,0 3,5/1,52; 7/3,04 1,3 0,4 ÷ 0,7 18,0 – 26,5 3,5/1,52 1,3 0,8 12,05 – 37,5 ПВ 16×8; 11×5,5; 7,2×3,4 50 – 70 1,2 – 1,3 0,7 ÷ 0,8 37,5 – 78,33 ПВ 5,2 × 2,6; 3,6 × 1,8 40 – 64 1,4 4,0 ÷ 7,0 78,33 – 178,3 2,4 × 1,2; 1,6 × 0,8 10 – 40 1,5 5,0 ÷ 8,0

5. Рабочие эталоны 2-го разряда

5.1.В качеств е рабочих эталонов 2 -го разряда применяют ГШ ВТ (полупроводниковые и газоразрядные) и ГШ НТ с метрологическими характеристиками, указанными в таблицах 6 и 7. Таблица 6 Метрологические характеристики ГШ НТ: рабочие эталоны 2-го разряда Диапазон частот, ГГц Линии передачи Эквивалентная шумовая температура, К КСВН, не более Пределы допускаемых абсолютных погрешностей Δ, К Тип Сечение, мм 0,002 – 1,0 KB 3,5/1,52; 7/3,04 78 – 82 1,2 2,0 –3,0 1,0 – 18,0 78 – 90 1,2 – 1,3 1,0 ÷ 2,0 18,0 – 26,5 3,5/1,52 80 – 90 1,2 – 1,3 2,0 – 3,0 12,05 – 37,5 ПВ 16×8; 11×5,5; 7,2×3,4 78 – 86 1,2 1,0 – 3,0 Та6лица 7 Метрологические характеристики ГШ ВТ: рабочие эталоны 2-го разряда Диапаз он частот, ГГц Линии передачи Избыточная СПМШ, отн. ед. КСВН, не более Пределы допускаемых относительных погрешностей Δ0, % Тип Сечение, мм 0,002 – 1,0 КВ 3,5/1,52; 7/3,04 3 – 70 1,2 1,0 – 2,0 1,0 – 18,0 1,3 1 ÷ 2 18,0 – 26,5 3,5/1,52 1,3 3,0 12,05 – 37,5 ПВ 16×8; 11×5,5; 7,2×3,4 50 – 70 1,2 2,0 ÷ 3,0

5.2.Рабочие эталоны 2 -го разряда применяют для поверки средств измерений сравнением при помощи компаратора (радиометрического приемника) с погрешностью передачи единицы S = 0,5 ÷ 5,0 % для ГШ ВТ и S = 0,2 ÷ 2,5 K для ГШ НТ.

5.3.Соотношения пределов допускаемых погрешностей ГПЭ и рабоч их эталонов 2-го разряда должны быть не более 1/3.

6. Средства измерений

6.1.В качестве средств измерений применяют ГШ НТ и ГШ ВТ.

6.2.Передача размера единицы СПМШ осуществ ляется с помощью применяемых компараторов (радиометрических приемников) с погрешностью передачи единицы S = 0,5 ÷ 5,0 % для высокотемпературных генераторов шума и S  = 0,2 ÷ 2,5 K для низкотемпературных генераторов шума в диапазоне частот 0,002 – 37,5 ГГц. В диапазоне частот от 37,5 до 178,3 ГГц для ГШ ВТ S = 2,6 ÷ 4,8 % и S = 4 ÷ 5 K для ГШ НТ.

6.3.Соотношения пределов допускаемых погрешностей рабочих эталонов 1-го разряда и поверяемых по ним средств измерений должны быть не более 1/3.

6.4.Соотношения пределов допускаемых погрешностей рабочих эталонов 2-го разряда и поверяемых по ним средств измерений должны быть не более 1/3.

6.5.Метрологические характеристики средств измере ний приведены в таблице 8. Та6лица 8 Метрологические характеристики средств измере ний Диапазон частот, ГГц Линии передачи Пределы допускаемых погрешностей при поверке Тип Сечение, мм по рабочим эталонам 1-го разряда по рабочим эталонам 2-го разряда ГШ НТ Δ, К ГШ ВТ Δ0, % ГШ НТ Δ, К ГШ ВТ Δ0, % 0,002 – 1,0 КВ 7/3,04; 3,5/1,52; 2,4/1,04 16/6,951);16/4,61) 4 – 5 3 – 5 6 – 20 5 – 20 1,0 – 2,0 7/3,04; 3,5/1,52; 2,4/1,04 16/6,951);16/4,61) 2 2 – 3 4 – 20 4 – 20 2,0 – 4,0 7/3,04; 3,5/1,52; 16/6,951) 2 2 – 3 4 – 20 3 – 20 4,0 – 8,15 7/3,04; 3,5/1,52, 2,4/1,04 2 2 – 4 4 – 20 4 – 20 8,15 – 12,42 7/3,04; 3,5/1,52, 2,4/1,04 2 – 3 2 – 4 4 – 20 4 – 20 12,05 – 18,0 7/3,04; 3,5/1,52, 2,4/1,04 2 – 4 2 – 4 4 – 20 4 – 20 18,0 – 26,5 3,5/1,52, 2,4/1,04 3 – 5 3 – 5 5 – 20 5 – 20 26,5 – 50,0 2,4/1,04 3 – 5 3 – 5 5 – 20 5 – 20 12,05 – 17,44 ПВ 16 × 8 3 3 – 5 5 – 20 6 – 20 17,44 – 37,5 11 × 5,5; 7,2 × 3,4 3 – 5 4 – 6 5 – 20 6 – 20 37,5 – 78,33 5,2 × 2,6; 3,6 × 1,8 8 – 20 7 – 20 - 78,33 – 178,3 2,4 × 1,2; 1,6 × 0,8 10 – 20 8 – 20 - _____________________ 1) Сечение применяют только для ГШ ВТ