"ГОСТ Р 71736-2024. Национальный стандарт Российской Федерации. Резонаторы кварцевые. Методы измерения температурно-частотных характеристик"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 28.10.2024 N 1513-ст)

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 28 октября 2024 г. N 1513-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и модернизируемые кварцевые резонаторы (далее - резонаторы) и устанавливает методы измерения температурно-частотных характеристик (ТЧХ) и определения их параметров:

- максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур;

- среднего значения температурного коэффициента частоты (ТКЧ);

- положения точки экстремума;

- положения точки перегиба;

- монотонности ТЧХ в диапазоне рабочих температур 213 - 398 К (минус 60 °C - плюс 125 °C).

Из устанавливаемых настоящим стандартом методов необходимо применять:

- метод 1 - при наличии требований к ТЧХ и ее параметрам в дискретных температурных точках рабочего интервала температур;

- метод 2 - при наличии требований и монотонности ТЧХ в рабочем интервале температур.

Настоящий стандарт предназначен для выбора параметров при разработке технических заданий на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы; программ испытаний; опытных образцов стандартов вида "Методы измерений", "Номенклатура показателей" системы показателей качества и технического уровня резонаторов.

Настоящий стандарт предназначен для применения предприятиями, организациями и другими субъектами научной и хозяйственной деятельности независимо от форм собственности и подчинения, а также федеральными органами исполнительной власти Российской Федерации, участвующими в разработке, производстве, эксплуатации резонаторов в соответствии с действующим законодательством.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 монотонность температурно-частотных характеристик: Свойство, характеризующее плавность и непрерывность температурно-частотных характеристик в заданном интервале температур.

3.2 точка перегиба температурно-частотных характеристик: Точка кривой температурно-частотных характеристик, в которой направление вогнутости меняется на обратное (кривая в малой части, заключающей эту точку, лежит не по одну сторону от касательной, а пересекает ее) и вторая производная равна нулю.

4.1.1 Измерения проводят при фиксированных значениях температуры и в интервале рабочих температур, установленных в стандартах или в технических условиях на резонаторы конкретных типов (ТУ).

4.1.2 Измерения проводят через интервалы, установленные в стандартах или ТУ, но не более чем 10 К (10 °C) при общем количестве точек не менее пяти (в том числе точка температуры настройки).

Примечание - Допускается в технически обоснованных случаях для определения максимального относительного изменения частоты резонаторов в интервале рабочих температур проводить измерения в трех точках: при нижнем, верхнем значении рабочего интервала температур и при температуре настройки резонатора.

4.1.3 Измерения проводят при возбуждении резонаторов на частотах не выше 100 МГц при мощности, рассеиваемой на резонаторе, установленной в стандартах или ТУ.

4.2.1 Общие требования к аппаратуре - по ГОСТ Р 71286.

4.2.2 Измерения ТЧХ проводят на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 1.

Примечание - Допускается применение аппаратуры, конструктивно выполненной без разъемного соединения XT1, XT2 с целью уменьшения вносимого сопротивления переходных контактов.

4.2.3 Камера термостатирующая должна обеспечивать изменение и статирование температуры в любой точке интервала рабочих температур в диапазоне 213 К - 398 К (минус 60 °C - плюс 125 °C) и удовлетворять следующим требованиям:

- погрешность установления и поддержания температуры в пределах +/- 2 К (+/- 2 °C) и при измерениях прецизионных резонаторов - в пределах +/- 0,1 К (+/- 0,1 °C);

- емкость разъемного соединения с гнездами для подключения резонатора - не более 12 пФ;

- сопротивление переходных контактов разъемного соединения - не более 0,06 Ом;

- время установления граничных значений температур от нормальной температуры - не более 60 мин.

4.2.4 Устройство для возбуждения резонатора должно удовлетворять следующим требованиям:

- возбуждение резонатора на частоте - не более 100 МГц (может быть обеспечено несколькими приборами);

- восприимчивость или погрешность частоты возбуждения - в пределах +/- 2·10^-6 и при измерениях прецизионных резонаторов - в пределах +/- 2·10^-7;

- уровень выходного сигнала на частотомер - не менее 300 мВ.

4.2.5 Частотомер электронно-счетный должен удовлетворять следующим требованиям:

- диапазон измеряемых частот - не более 100 МГц;

- погрешность измерения частоты - в пределах +/- 2·10^-7 и при измерениях прецизионных резонаторов - в пределах +/- 2·10^-8;

- уровень входного сигнала - не менее 100 мВ.

4.2.6 Устройство цифропечатающее должно удовлетворять следующим требованиям:

- число разрядов в строке - не менее 12;

- минимальная скорость печати - 7 зн./с.

4.2.7 Перечень аппаратуры, рекомендуемой для измерения ТЧХ, приведен в приложении А.

4.3.1 Подготавливают аппаратуру к работе в соответствии с указаниями, изложенными в эксплуатационной документации.

4.3.2 Устанавливают резонаторы в гнезде термостатирующей камеры и при необходимости проводят настройку устройства для возбуждения резонаторов на рабочую частоту резонатора или на частоту третьего порядка колебания, если рабочая частота превышает 100 МГц.

4.3.3 Доводят температуру в термостатирующей камере до нижнего значения рабочего интервала, выдерживают в течение 15 мин и измеряют частоту резонатора.

4.3.4 Повышают температуру в термостатирующей камере до верхнего значения рабочего интервала со скоростью не более 2 К (2 °C) в минуту, делая остановки в точках через интервалы в соответствии с 4.1.2, и после выдержки в каждой точке до установления частоты, но не менее 2 мин, проводят измерение частоты.

Показания частотомера и заданную температуру регистрируют вручную или с помощью цифропечатающего устройства.

4.4.1 По полученным результатам измерений при наличии указанных в ТУ на изделия, строят графическое изображение ТЧХ, откладывая по оси абсцисс значения температуры, а по оси ординат соответствующие значения относительного изменения частоты и соединяя полученные точки отрезками прямых линий.

Относительное изменение частоты резонатора в каждой точке рассчитывают по формуле

где - значение рабочей частоты, указанное в термокамере, при температуре настройки , Гц;

f_i - значение частоты резонатора в дискретных точках интервала температур, Гц.

4.4.2 При наличии требований в стандартах или ТУ на резонаторы конкретных типов определяют параметры ТЧХ.

4.4.2.1 Максимальное относительное изменение рабочей частоты в интервале рабочих температур резонаторов, рабочие частоты которых не выше 100 МГц, определяют по формулам (2), (3) соответственно:

где f_max - наибольшее значение частоты в интервале температур, Гц;

f_min - наименьшее значение частоты в интервале температур, Гц.

За максимальное относительное изменение принимают наибольшее абсолютное значение, полученное по формулам (2), (3).

4.4.2.2 Максимальное относительное изменение рабочей частоты резонаторов , рабочие частоты которых свыше 100 МГц, определяют методом перерасчета максимального изменения частоты третьего порядка колебаний на рабочую частоту по формулам (4), (5) соответственно:

где - частота третьего порядка колебания резонатора, измеренная в термокамере при температуре настройки, Гц;

f_3max, f_3min - наибольшее и наименьшее значения частоты третьего порядка колебания в интервале температур, Гц;

, - температуры, при которых получены f_3max и f_3min, К;

- температура настройки резонатора, К;

0,06·10^-6 - коэффициент пропорциональности, .

За максимальное относительное изменение принимают наибольшее абсолютное значение, полученное по формулам (4), (5).

4.4.2.3 Среднее значение ТКЧ T_f, выраженное в Кельвинах (градусах Цельсия) в минус первой степени, определяют по формуле

где - максимальное относительное изменение рабочей частоты резонаторов, определяемое по формуле

где f₂, f₁ - частоты при верхнем и нижнем значениях температурного интервала, выбранного для определения среднего значения ТКЧ, Гц;

- значение рабочей частоты при температуре настройки. Допускается в расчетах применять номинальную частоту резонатора f_н, Гц;

- интервал температур между наибольшим и наименьшим значением частоты, в котором ТКЧ не меняет значение, К (°C).

4.4.2.4 Положение точки экстремума , выраженной в Кельвинах (градусах Цельсия), определяют по формуле

где K - коэффициент максимума, определяемый по формуле

где f₁, f₃ - частоты, измеренные в температурных точках ниже и выше соответственно, Гц;

f₂ - наибольшая (наименьшая) из частот, измеренных в интервале рабочих температур в области экстремумов, Гц;

- температура, соответствующая f₂, К (°C).

4.4.2.5 Положение точки перегиба , К (°C), определяют по формуле

где , - положение экстремумов максимума и минимума соответственно, К (°C).

4.4.2.6 Монотонность ТЧХ оценивают по наличию провалов, выбросов и уплощений, значения которых должны соответствовать нормам, установленным в стандартах или ТУ.

4.5.1 Погрешность измерения максимального относительного изменения частоты резонатора в интервале рабочих температур с вероятностью 0,95 не должна превышать значений, указанных в таблице 1.

4.5.2 Погрешность определения среднего значения ТКЧ с вероятностью 0,95 не должна превышать значений, вычисленных по формуле

где - относительная нестабильность частоты устройства для возбуждения за время измерения;

- относительная погрешность частотомера;

- абсолютная погрешность установления и поддержания температуры в термостатирующей камере, К (°C);

T_f - среднее значение температурного коэффициента частоты определяют по формуле (6).

4.5.3 Погрешность определения положения точки экстремума, точки перегиба определяют по Б.1.4 и для прецизионных резонаторов не должна превышать +/- 1 К (+/- 1 °C).

4.5.4 Для более точного определения погрешностей максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур, среднего значения ТКЧ, положения точки экстремума необходимо руководствоваться формулами, приведенными в приложении Б.

Примеры обработки результатов измерении и расчет погрешностей приведены в приложении В.

5.1.1 Измерения проводят в термостатирующей камере при непрерывном изменении температуры в интервалах рабочих температур, установленных в стандартах или ТУ.

5.1.2 Измерения проводят при возбуждении резонатора на частоте не свыше 100 МГц при мощности, рассеиваемой на резонаторе, установленной в стандартах или ТУ.

5.1.3 Допускается проводить определение максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур путем измерения частоты резонатора в условиях быстрого изменения температур от крайних значений интервалов, указанных в стандартах или ТУ, до нормальной.

5.2.1 Общие требования к аппаратуре по ГОСТ Р 71286.

5.2.2 Измерение ТЧХ и ее параметров проводят на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2.

5.2.3 Определение максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур в соответствии с 5.1.3 проводят на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3.

5.2.4 Аппаратура, применяемая при измерениях на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3, должна соответствовать требованиям 4.2.5, 4.2.6.

5.2.4.1 Регистратор ТЧХ резонаторов должен обеспечивать изменение температуры в любом интервале рабочих температур в диапазоне 213 К - 398 К (минус 60 °C - плюс 125 °C) и удовлетворять следующим требованиям:

- воспроизводить частоты возбуждения в пределах +/- 2·10^-6;

- относительная нестабильность частоты генератора и ее преобразования за время измерения в пределах +/- 1·10^-6;

- погрешность канала измерения и преобразования температуры в пределах +/- 1 К (+/- 1 °C);

- скорость изменения температуры: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 К/мин (°C/мин);

- время установления граничных значений температур от нормальной температуры - не более 60 мин.

5.2.4.2 Графопостроитель или самопишущий прибор должен обеспечивать регистрацию сигналов с погрешностью в пределах +/- 1,5%.

5.2.5 Аппаратура, применяемая при измерениях на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3, должна соответствовать требованиям 4.2.4, 4.2.5, 4.2.6.

Термостатирующая камера должна удовлетворять следующим условиям:

- граничные температуры статирования - 213 К (минус 60 °C) и 398 К (плюс 125 °C) (может обеспечиваться несколькими приборами);

- погрешность установления и поддержания температуры в пределах +/- 2 К (+/- 2 °C);

- время установления граничных значений температур от нормальной температуры - не более 60 мин.

5.3.1 Подготавливают аппаратуру к работе в соответствии с указаниями, изложенными в эксплуатационной документации на нее.

5.3.2 При измерениях ТЧХ и ее параметров по установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2, проводят операции по 5.3.2.1 - 5.3.2.5.

5.3.2.1 Устанавливают резонаторы в гнезда термостатирующей камеры и, при необходимости, проводят настройку устройства для возбуждения резонаторов на рабочую частоту.

5.3.2.2 Устанавливают скорость подъема температуры в термостатирующей камере в соответствии с указаниями в ТУ на изделия конкретных типов.

Примечание - Выбор скорости подъема температуры приведен в приложении Г.

5.3.2.3 Доводят температуру в термостатирующей камере до нижнего значения рабочего интервала, выдерживают не менее 5 мин.

5.3.2.4 Выключают установку на повышение температуры и начинают запись изменения частоты и температуры.

5.3.2.5 Для повышения точности определения максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур рекомендуется изменение частоты и температуры контролировать частотомерами и фиксировать цифропечатающим устройством.

5.3.3 При измерениях максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3, проводят операции по 5.3.3.1 - 5.3.3.3.

5.3.3.1 Измеряют частоту резонаторов при температуре настройки.

5.3.3.2 Помещают резонаторы в термостатирующую камеру, в которой установлено верхнее (нижнее) значение температуры рабочего интервала, и выдерживают в течение 30 мин.

5.3.3.3 Извлекают резонаторы из камеры по одному, устанавливают в гнезда устройства для возбуждения в течение не более 5 с и далее осуществляют непрерывный контроль частоты. По показаниям частотомера или цифропечатающего устройства фиксируют наибольшее (наименьшее) значение частоты в процессе охлаждения (нагревания) резонатора до температуры окружающей среды, достижение которой определяют по установлению частоты.

Скорость изменения температуры должна быть такой, чтобы в начале измерения температура резонатора отличалась не более чем на +/- 3 К (+/- 3 °C) от заданной температуры. Если изменения температуры более +/- 3 К (+/- 3 °C), то необходимо применять теплоизоляционный кожух, обеспечивающий требуемую постоянную времени тепловой инерции . Определение постоянной времени тепловой инерции приведено в приложении Д.

5.4.1 При измерениях на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2, определяют параметры ТЧХ.

5.4.1.1 Максимальное относительное изменение частоты в интервале рабочих температур , определяют по формулам (12), (13) соответственно:

где y_max, y_min, - значения ординат, соответствующие f_max, f_min и , измеренные на графике ТЧХ, мм;

M_f - масштаб записи значений частоты, ;

f_ном - номинальная частота резонатора, Гц.

5.4.1.2 Средние значения температурного коэффициента T_f, К (°C^-1), определяют по формуле

где y₁, y₂ - значения ординат ТЧХ, соответствующие нижней и верхней границам интервала температур, выбранного для определения среднего значения ТЧХ, мм;

- интервал температур, выбранный для определения среднего ТКЧ, где график ТЧХ имеет одинаковый наклон, К (°C).

5.4.1.3 Положение точек экстремума ТЧХ , К (°C), определяют по формуле

где x₁, x₂ - положения точек на оси абсцисс, соответствующие одинаковым значениям y₁ и y₂ вблизи экстремумов, мм;

- значение температуры в нижней точке температурного интервала, К;

- масштаб записи температуры, .

5.4.1.4 Положение точки перегиба определяют по 4.4.2.5.

5.4.1.5 Монотонность ТЧХ определяют по 4.4.2.6.

5.4.2 При измерениях максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур в соответствии с 5.3.2.5 обработку результатов проводят по 4.4.2.1.

5.4.3 При измерении на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3, максимальное относительное изменение частоты определяют по 4.4.2.1.

5.5.1 Показатели точности измерений, проведенных на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3, представлены в 5.5.1.1 - 5.5.1.4.

5.5.1.1 Погрешность определения максимального относительного изменения частоты в интервалах рабочих температур с вероятностью 0,95 не должна превышать значений, определенных в таблице 2, а с измерением частоты и температуры по частотомеру - значений, приведенных в таблице 1.

5.5.1.2 Погрешность определения среднего значения ТКЧ , с вероятностью 0,95 не должна превышать значений, вычисленных по формуле

где - относительная погрешность канала измерения и преобразования частоты;

- погрешность канала измерения и преобразования температуры, К;

- относительная погрешность записи частоты на графике, вычисляемая по формуле

где - относительная погрешность графопостроителя, %;

- максимальная полоса регистрируемых частот, Гц;

- относительная погрешность считывания частоты с графика, вычисляемая по формуле

где - абсолютная погрешность считывания частоты с графика, мм;

T_f - измеряемый средний ТКЧ, .

5.5.1.3 Погрешность определения положения точек экстремума и перегиба с вероятностью 0,95 находится в пределах +/- 5 К (+/- 5 °C).

5.5.1.4 Для более точного определения погрешностей максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур, среднего значения ТКЧ, положения точки экстремума необходимо руководствоваться формулами, приведенными в положении В.

Примеры обработки результатов измерений и расчет погрешностей приведены в приложении Г.

5.5.2 Погрешность определения максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур при измерениях на установке , структурная схема которой приведена на рисунке 3, определяют по формуле

где - систематическая погрешность, которая может быть учтена, или поправка к результату измерения, определяемая по формуле

где - интервал перепада температур, К (°C);

t_п - время переноса резонатора, с;

- постоянная времени тепловой инерции резонатора, с;

- случайная погрешность, значение которой не должно превышать значений, указанных в таблице 1.

Б.1.1 Погрешность измерения частоты в каждой точке ТЧХ , с установленной вероятностью определяют по формуле

где - относительная нестабильность частоты устройства возбуждения за время измерения;

- относительная погрешность частотомера;

- абсолютная погрешность установления и поддержания температуры в термостатирующей камере, К (°C);

T_f - среднее значение ТКЧ резонатора в точке измерения частоты, 1/К (1/°C);

- коэффициент, значение которого, в зависимости от установленной вероятности P, соответствует приведенному в таблице Б.1.

Б.1.2 Погрешность измерений максимального относительного изменения частоты в интервале рабочих температур с установленной вероятностью, определяют по формулам:

при условии, что f_max и f_min совпадает с граничными значениями температур:

где - среднее значение ТКЧ резонатора при температуре настройки, ;

- среднее значение ТКЧ резонатора при f_max или f_min, ;

- погрешность канала измерения и преобразования температурных меток, К (°C);

при условии, что f_max и f_min не совпадают с граничными значениями температур, т.е. находятся в точках экстремумов:

где - интервал температур, через который измерена ТЧХ, К (°C);

- ТКЧ второго порядка в соответствии с таблицей Б.2, .

Б.1.3 Погрешность определения среднего значения ТКЧ с установленной вероятностью определяют по формуле

Б.1.4 Погрешность определения положения точек экстремума (перегиба) с установленной вероятностью определяют по формуле

где - максимальная из величин |f₂ - f₁|, |f₂ - f₃|.

Б.2.1 Погрешность регистрации частоты в каждой точке ТЧХ с установленной вероятностью определяют по формуле

где - систематическая погрешность, вычисляемая по формуле

где - постоянная времени тепловой инерции резонатора, с;

- постоянная времени тепловой инерции резонатора - датчика температуры, с;

- среднее значение ТКЧ резонатора при температуре настройки, ;

T_f - среднее значение ТКЧ резонатора в измеряемой точке, ;

- случайная погрешность;

- относительная погрешность канала измерения и преобразования частоты резонатора;

- относительная погрешность записи частоты на графике ТЧХ, вычисляемая по формуле

где - относительная погрешность графопостроителя, %;

- максимальная полоса регистрируемых частот, Гц;

- относительная погрешность считывания частоты с графика ТЧХ, вычисляемая по формуле

где - абсолютная погрешность считывания частоты с графика, мм;

- погрешность канала измерения и преобразования температурных меток, К (°C);

- определяют по таблице Б.1.

Б.2.2 Погрешность измерения максимального относительного измерения частоты резонаторов в интервале рабочих температур с установленной вероятностью определяют по формуле

Б.2.3 Погрешность определения среднего значения ТКЧ с установленной вероятностью определяют по формуле

Б.2.4 Погрешность определения положения точек экстремума с установленной вероятностью определяют по формуле

В.1.1 Погрешность измерения частоты в каждой точке интервала рабочих температур - минус 20 °C - плюс 60 °C.

Погрешность рассчитывают по формуле (Б.1).

Данные для расчета:

кварцевый резонатор при частоте 55 МГц, ;

- нестабильность частоты генератора ТКГ - 4 за время измерения;

- погрешность термостатирующей камеры КТХ-0,01-60/125.

Погрешность частотомера вычисляют по формуле

где - нестабильность частоты внутреннего опорного генератора +/- 2·10^-7;

f_x - измеряемая частота, Гц;

t - время измерения, с.

В таблице В.1 приведены результаты измерения ТЧХ, по этим данным построена ТЧХ (см. рисунок В.1).

Среднее значение ТКЧ T_f определяют по формуле (6).

Вероятность - 0,95, соответственно по таблице Б.1.

В.1.2 Максимальные относительные изменения частоты , определяют по формуле (2)

Максимальное относительное изменение частоты - 15·10^-6.

Погрешность определения максимального относительного изменения частоты рассчитывают по формуле (Б.3), т.к. f_max находится в точке экстремума:

Вычисленное максимальное относительное изменение частоты равно 15·10^-6 с погрешностью от минус 1,5·10^-6 до +1·10^-6 при P = 0,95.

в соответствии с данными таблицы Б.2 - 10·10^-9.

В.1.3 Погрешность определения среднего значения ТКЧ рассчитывают по формуле (Б.5).

.

Таким образом, среднее значение - минус 0,35·10^-6, 1/°C, с погрешностью +/- 0,02·10^-6, 1/°C при P = 0,95.

В.1.4 Положение экстремума определяют по формуле (8):

- для :

Соответственно , .

- для :

Погрешность определения положения экстремума рассчитывают по формуле (Б.5)

Таким образом, ;

.

В.1.5 Положение точки перегиба определяют по формуле (10)

Погрешность определения положения точки перегиба по формуле (Б.6) равна погрешности определения положения экстремума .

Обработке подвергают кривую ТЧХ, снятую с помощью регистратора ТЧХ 13УА-55-030.

Исходные данные

Резонатор на частоту f_ном = 10 МГц.

Интервал рабочих температур - минус 50 °C - плюс 80 °C.

Масштаб записи частоты M_f - .

Масштаб записи температуры - .

Скорость подъема температуры - .

Постоянная времени тепловой инерции резонатора - 40 с.

Постоянная времени тепловой инерции датчика - 30 с.

В.2.1.1 Измеряют с помощью линейки с ценой деления 1 мм ординаты точек максимального изменения частоты y₁, y₂ относительно ординаты рабочей частоты при температуре настройки.

Максимальное относительное изменение частоты в интервале температур определяют по формуле (4):

- для  

- для  

За максимальное относительное изменение частоты принимают 16·10^-6.

В.2.1.2 Проводят горизонтальные прямые, пересекающие кривую ТЧХ (см. рисунок В.1) вблизи экстремумов:

x₁: 15 мм для ; 55 мм для ;

x₂: 25 мм для ; 65 мм для ;

- расстояния по оси абсцисс от метки нижнего значения температурного интервала до точки пересечения слева - x₁ и справа - x₂ от экстремума. Положение экстремальных точек определяют по формуле (15)

В.2.1.3 Выбирают участок кривой ТЧХ между экстремальными точками.

Среднее значение ТКЧ T_f определяют по формуле (14)

В.2.1.4 Положение точки перегиба определяют по формуле (10)

В.2.2 Расчет погрешностей измерения параметров ТЧХ

Исходные данные:

- относительная погрешность измерения частоты;

- относительная погрешность графопостроителя;

- полоса записи частот;

, при этом абсолютная погрешность считывания равна +/- 0,5 мм;

- абсолютная погрешность измерения температуры.

В.2.2.1 Погрешность регистрации частоты в каждой точке интервала минус 10 °C - плюс 70 °C определяют по формуле (Б.6)

В.2.2.2 Погрешность определения максимального относительного изменения частоты вычисляют по формуле (Б.10)

T_f = 0, т.к. максимальное отклонение частоты определяют в точке экстремума.

В.2.2.3 Погрешность определения среднего значения ТКЧ вычисляют по формуле (Б.11)

В.2.2.4 Погрешность определения положения экстремума вычисляют по формуле (Б.12)

Скорость подъема температуры в термостатирующей камере определяют по формуле

где - среднее значение ТКЧ резонатора при температуре настройки, 1/К (1/°C);

T_f - максимальное среднее значение ТКЧ резонатора на кривой ТЧХ, 1/К (1/°C);

- постоянная времени тепловой инерции резонатора - датчика температуры, с;

- постоянная времени тепловой инерции резонатора, с;

- систематическая составляющая погрешности измерения частоты, которую рекомендуется определять исходя из соотношения

где - случайная погрешность, определяемая по формуле

На регистраторе ТЧХ устанавливают скорость подъема температуры, полученную по формуле (Г.1) или ближайшую меньшую.

Д.1 Определение постоянной времени тепловой инерции резонатора , численно равной интервалу времени, за который определяют температуру резонатора по формуле

где - температура настройки (298 +/- 5) К [(25 +/- 5) °C];

- температурный перепад, которому подвергают резонатор на линейном участке ТЧХ, К (°C), проводят измерением частоты по нижеприведенной методике.

Д.1.1 Определяют .

Д.1.2 Определяют по ТЧХ или специально измеряют частоту резонатора при температуре .

Д.1.3 Возбуждают резонатор при температуре настройки в термостате, например ТНР - 1, без теплоизоляционного кожуха.

Д.1.4 Теплоизоляционный кожух располагают рядом и устанавливают в нем температуру .

Д.1.5 Переносят теплоизоляционный кожух в течение 2 - 3 с и накрывают им резонатор для сообщения температурного перепада .

Д.1.6 Фиксируют время от начала сообщения резонатору температурного перепада и наблюдают за изменением частоты резонатора по частотомеру до появления значения .

Время, в течение которого частота резонатора достигает значения , равно резонатора.