公开/公告号CN102928692A
专利类型发明专利
公开/公告日2013-02-13
原文格式PDF
申请/专利权人 中国电子科技集团公司第二十研究所;
申请/专利号CN201210388333.7
发明设计人 黄河;
申请日2012-10-12
分类号G01R31/00;G01R31/01;
代理机构陕西电子工业专利中心;
代理人王品华
地址 710068 陕西省西安市白沙路一号
入库时间 2024-02-19 17:37:56
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2014-10-29
授权
授权
2013-03-20
实质审查的生效 IPC(主分类):G01R31/00 申请日:20121012
实质审查的生效
2013-02-13
公开
公开
技术领域
本发明属于测量技术领域,涉及在石英晶振自动测试系统运行中加入新被测件的 方法,可用于石英晶体振荡器的计量检定、校准、测量、测试、检验和生产。
背景技术
石英晶体振荡器按国家检定规程所对应的检定对象分为两大类:普通晶振及高稳 晶振。普通晶振对应的检定规程为《JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器检 定规程》,测量的主要参数有:开机特性、日频率波动、1秒频率稳定度、频率复现 性、频率准确度。测量时间最少为3天;高稳晶振对应的检定规程为《JJG181-2005石 英晶体频率标准检定规程》,测量的主要参数有:短期频率稳定度(1ms、10ms、100ms、 1s、10s)、日老化率、频率准确度。测量时间最少为8天。
目前国内的石英晶体振荡器自动测试系统主要有两类。一类是通过控制器及切换 开关将测试数据打印出来,再输入到计算机的相应程序中进行数据处理,得到测量结 果。此类系统不能做到数据的自动处理、被测件的自动加电及断电。典型的设备是中 国电子科技集团公司第二十研究所自行研制的“多路自动控制器”;另一类是通过计 算机或其他高速处理器控制控制器及切换开关获得测试数据,将测试数据存储在存储 器中并进行数据处理得到测量结果。典型的设备是石家庄无线电四厂或西安宏泰时频 生产的“石英晶体振荡器自动测试系统”。此类系统需要被测件积攒到一定数量后再 进行测量,只能做到一批被测件测量完成后,再新加一批测量。这样就造成如果测试 通道有闲置,有新被测件送来而不能及时测量,只能等到前一批测量完成后再开始测 量新被测件,测量效率极低,不能做到被测件的随到随测。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足,提出一种在石英晶振自动测试系统 运行中测量新加入被测件的方法,以提高测量效率。
为实现上述目的,本发明给出如下两种技术方案:
技术方案1,在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入普通晶振被测件的方法, 包括如下步骤:
(1)将石英晶振输出频率的原始数据测量的时间间隔均设置为1小时,石英晶振 自动测试系统启动后,按每隔1小时的时间间隔测量原来已经加入的被测件的相对平 均频率偏差,作为原始测量数据;
(2)在石英晶振自动测试系统运行中加入新的普通晶振被测件:
(2a)在1小时时间间隔内,当有新的普通晶振被测件加入时,首先判断原来已经 加入的被测件的相对平均频率偏差测量是否完成,若没有完成,则继续等待;若已完 成,则根据提示内容加入新的普通晶振被测件,提示内容包括:送测单位、被测件名 称、被测件型号、被测件编号、被测件生产商、被测件的频率标称值、被测件的测量 依据、被测件预热时间;
(2b)在下一个测量时刻到达后,先按顺序测量原来已经加入的被测件的相对平均 频率偏差,然后再按新的普通晶振被测件加入顺序依次对其加电;
(3)依据《JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》,测量新的普 通晶振被测件的性能:
(3a)新的普通晶振被测件在加电1小时后,将测量相对平均频率偏差的取样时间 选为10s,每隔1小时测量1组,每组连续测得3个相对平均频率偏差,取3个相对 平均频率偏差的平均值作为每组的测量结果,共测25组,得到25个测量数据;将测 量数据代入到所述JJG180-2002检定规程的相应公式中,计算出新的普通晶振被测件 的开机特性及日频率波动,并根据日频率波动测量结果给出新的普通晶振被测件的频 率准确度,该频率准确度比日频率波动低一个数量级;
(3b)25个测量数据测量完成后,将新的普通晶振被测件断电,同时取25个测量 数据中的第25个测量数据作为第一次测量结果,再对新的普通晶振被测件持续断电 24小时;断电24小时后,给新的普通晶振被测件再次加电,加电1小时后,将测量 相对平均频率偏差的取样时间选为10s,连续测得3个相对平均频率偏差,取3个相 对平均频率偏差的平均值作为第二次测量结果;将两次测量结果数据代入到所述 JJG180-2002检定规程的相应公式中,计算出新的普通晶振被测件的频率复现性;
(3c)在新的普通晶振被测件再次加电到2小时时,先测量其它测量通道上的被测 件的相对平均频率偏差,然后将测量新的普通晶振被测件的相对平均频率偏差的取样 时间选为1s,并连续测得101个相对平均频率偏差,再将101个相对平均频率偏差代 入到所述JJG180-2002检定规程的相应公式中,计算出新的普通晶振被测件的1s频率 稳定度;
(4)重复步骤(2)~(3),对后续的新普通晶振被测件继续进行测量。
所述步骤(2)及(3)中的相对平均频率偏差测量,是先通过测量仪器测量在取样时 间τ内的新的普通晶振被测件的频率实际值的平均值fx;然后,代入到公式 y(τ)=(fx-f0)/f0中,计算出新的普通晶振被测件的相对平均频率偏差y(τ),式中f0为新的普通晶振被测件的频率标称值;所述测量仪器是指:频率计、计数器、比相仪、 时间间隔测量仪、频标比对器、频差倍增器和双混频时差测量仪中的任何一种。
技术方案2,在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入高稳晶振被测件的方法, 包括如下步骤:
1)将石英晶振输出频率的原始数据测量的时间间隔均设置为1小时,石英晶振 自动测试系统启动后,按每隔1小时的时间间隔测量原来已经加入的被测件的相对平 均频率偏差,作为原始测量数据;
2)在石英晶振自动测试系统运行中加入新的高稳晶振被测件:
2a)在1小时时间间隔内,当有新的高稳晶振被测件加入时,首先判断原来已经 加入的被测件的相对平均频率偏差测量是否完成,若没有完成,则继续等待;若已完 成,则根据提示内容加入新的高稳晶振被测件,提示内容包括:送测单位、被测件名 称、被测件型号、被测件编号、被测件生产商、被测件的频率标称值、被测件的测量 依据、被测件预热时间;
2b)在下一个测量时刻到达后,先按顺序测量原来已经加入的被测件的相对平均 频率偏差,然后再按新的高稳晶振被测件加入顺序依次对其加电;
3)依据《JJG181-2005石英晶体频率标准检定规程》,测量新的高稳晶振被测件 的性能:
3a)新的高稳晶振被测件在加电1小时后,将测量相对平均频率偏差的取样时间 选为10s,每隔1小时测量1组,每组连续测得3个相对平均频率偏差,取3个相对 平均频率偏差的平均值作为每组的测量结果,共测T+168组,得到T+168个测量数 据Ci,其相对应的测量时刻为i小时,i取1到T+168,T为新的高稳晶振被测件日 老化率测量的预热时间数值,单位为小时;
3b)从测量数据Ci中提取有效测量数据Bj,j取1到15,T小时及其后每隔12小 时的15个测量数据为有效测量数据:Bj=C[T+(j-1)×12],其相对应的测量时刻: tj=T+(j-1)×12;
3c)根据有效测量数据Bj对应的测量时刻与测量数据Ci对应的测量时刻存在 T+(j-1)×12=i的关系,得到T+(j-1)×12=i×1,其中“×12”代表新的高稳晶振 被测件的相对平均频率偏差的测量时间间隔为12小时,“×1”代表新的高稳晶振被 测件的相对平均频率偏差的测量时间间隔为1小时,使新的高稳晶振被测件的相对平 均频率偏差的测量时间间隔由12小时缩短到1小时;
3d)将有效测量数据及其相对应的测量时刻代入到所述JJG181-2005检定规程的 相应公式中,计算出新的高稳晶振被测件的拟合直线斜率、相关系数、残差均方根、 日老化率及频率准确度;
3e)在新的高稳晶振被测件加电到T+169小时时,先测量其它测量通道上的被测 件的相对平均频率偏差,然后将测量新的高稳晶振被测件的相对平均频率偏差的取样 时间分别选择为1ms、10ms、100ms、1s及10s,并连续测得5组相对平均频率偏差, 其中:前4组分别连续测得101个相对平均频率偏差,第5组连续测得51个相对平 均频率偏差,再将5组测量数据分别代入到所述JJG181-2005检定规程的相应公式中, 计算出新的高稳晶振被测件的1ms、10ms、100ms、1s及10s的短期频率稳定度;
4)重复步骤2)~3),对后续的新高稳晶振被测件继续进行测量。
所述步骤2)及3)中的相对平均频率偏差测量,是先通过测量仪器测量在取样时间 τ内的新的高稳晶振被测件的频率实际值的平均值fx;然后,代入到公式 y(τ)=(fx-f0)/f0中,计算出新的高稳晶振被测件的相对平均频率偏差y(τ),式中f0为新的高稳晶振被测件的频率标称值;所述测量仪器是指:频率计、计数器、比相仪、 时间间隔测量仪、频标比对器、频差倍增器和双混频时差测量仪中的任何一种。
本发明与原有技术相比具有如下优点:
1.本发明在石英晶振自动测试系统启动后,将测量被测件的相对平均频率偏差 的时间间隔均设置为1小时,并在1小时时间间隔内,先测量原来已经加入的被测件 的相对平均频率偏差,由于测量完成后,离下一测量时刻还有时间,故可以利用剩余 时间加入新的被测件;
2.本发明由于在石英晶振自动测试系统相邻两个测量时刻的空闲时间可加入新 的被测件,故只要石英晶振自动测试系统有闲置的测量通道,可以做到新的被测件在 最短时间内的随到随测,缩短测量周期,提高测量效率;
3.本发明通过对新加入高稳晶振被测件的测量数据提取有效测量数据的方式, 将新加入高稳晶振被测件的相对平均频率偏差的测量时间间隔由12小时缩短到与新 加入普通晶振被测件的相对平均频率偏差的测量时间间隔相同的1小时,从而实现新 加入普通晶振被测件与新加入高稳晶振被测件的同时测量。
附图说明
图1是本发明在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入普通晶振被测件的流 程图;
图2是本发明在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入高稳晶振被测件的流 程图。
具体实施方式
按国家检定规程对应的检定对象,石英晶振可分为普通晶振及高稳晶振两类,以 下分别就这两种类型的晶振,说明在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入被测件 的方法。
参照图1,本发明在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入普通晶振被测件的 方法,包括如下步骤:
步骤一:将石英晶振输出频率的原始数据测量的时间间隔均设置为1小时,石英 晶振自动测试系统启动后,按每隔1小时的时间间隔测量原来已经加入的被测件的相 对平均频率偏差,作为原始测量数据。
步骤二:在石英晶振自动测试系统运行中加入新的普通晶振被测件。
目前的自动测试系统,大多数都采用数据库来存储被测件信息、测量数据、测量 通道状态标识、被测件测量依据标识及测量结果,其中被测件信息包括:送测单位、 被测件名称、被测件型号、被测件编号、被测件生产商、被测件的频率标称值、被测 件的测量依据及被测件预热时间。
为了实现石英晶振自动测试系统运行中加入新的普通晶振被测件功能,定义两种 标识,一种为“加入新被测件状态标识”,另一种为“被测件测量依据标识”。其中:
“加入新被测件状态标识”共有三个状态:一是用数字“0”表示测量通道未加 入被测件,二是用数字“1”表示测量通道已加入新被测件,且新被测件未加电工作, 三是用数字“2”表示测量通道已加入新被测件,且新被测件已加电工作;
“被测件测量依据标识”共有两个状态,一是用数字“3”表示新普通晶振被测 件依据《JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》测量其性能,二是 用数字“4”表示新高稳晶振被测件依据《JJG181-2005石英晶体频率标准检定规程》 测量其性能。
以上所述内容,是在编制控制程序中需要使用的各种被测件信息及测量过程中的 各种控制状态。
由控制程序控制,在石英晶振自动测试系统运行中按如下步骤加入新的普通晶振 被测件:
(2a)在石英晶振自动测试系统运行中,按每隔1小时的时间间隔先测量原来已经 加入的被测件的相对平均频率偏差,再利用剩余的时间,加入新的普通晶振被测件;
(2b)当有新的普通晶振被测件加入时,首先判断原来已经加入的被测件的相对平 均频率偏差测量是否完成,若没有完成,则继续等待;若已完成,则根据提示内容加 入新的普通晶振被测件,提示内容包括:送测单位、被测件名称、被测件型号、被测 件编号、被测件生产商、被测件的频率标称值、被测件的测量依据、被测件预热时间;
(2c)将新的普通晶振被测件的相应测量通道的“加入新被测件状态标识”由“0” 改为“1”,“0”表示测量通道未加入被测件,“1”表示测量通道已加入新被测件, 且新被测件未加电工作;同时将相应测量通道的“被测件测量依据标识”置为“3”, “3”表示新普通晶振被测件依据《JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器检 定规程》测量其性能;
(2d)在下一个测量时刻到达后,首先测量原来已经加入的被测件的相对平均频率 偏差,原来已经加入的被测件相对应测量通道的“加入新被测件状态标识”为“2”, 然后再按新的普通晶振被测件加入顺序依次对其加电,但不测量其相对平均频率偏 差,只是将相应测量通道的“加入新被测件状态标识”由“1”改为“2”,“2”表 示测量通道已加入新被测件,且新被测件已加电工作;
步骤三:依据《JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》,测量 新的普通晶振被测件的性能。
(3a)测量新的普通晶振被测件的开机特性、日频率波动及频率准确度:
(3a1)新的普通晶振被测件在加电1小时后,将测量相对平均频率偏差的取样时 间选为10s,每隔1小时测量1组,每组连续测得3个相对平均频率偏差,即先通过 测量仪器测量在取样时间τ内的新的普通晶振被测件的频率实际值的平均值fx;然 后,将该频率实际值的平均值fx代入到公式y(τ)=(fx-f0)/f0中,计算出新的普通晶 振被测件的相对平均频率偏差y(τ),式中f0为新的普通晶振被测件的频率标称值;所 述测量仪器是指:频率计、计数器、比相仪、时间间隔测量仪、频标比对器、频差倍 增器和双混频时差测量仪中的任何一种;
(3a2)取3个相对平均频率偏差的平均值作为每组的测量结果,共测25组,得到25 个测量数据;用前8个测量数据中的最大值减去最小值,即可得到新的普通晶振被测 件的开机特性;用25个测量数据中的最大值减去最小值,即可得到新的普通晶振被测 件的日频率波动;根据日频率波动测量结果给出新的普通晶振被测件的频率准确度, 该频率准确度比日频率波动低一个数量级;
(3b)测量新的普通晶振被测件的频率复现性:
(3b1)在25个测量数据测量完成后,将新的普通晶振被测件断电,同时取25个测 量数据中的第25个测量数据作为第一次测量结果,再对新的普通晶振被测件持续断电 24小时;
(3b2)断电24小时后,给新的普通晶振被测件再次加电,加电1小时后,将测量相 对平均频率偏差的取样时间选为10s,连续测得3个相对平均频率偏差,取3个相对平 均频率偏差的平均值作为第二次测量结果;两次测量结果的差值的绝对值即为新的普 通晶振被测件的频率复现性;
(3c)测量新的普通晶振被测件的1s频率稳定度:
(3c1)在新的普通晶振被测件再次加电到2小时时,先测量其它测量通道上的被 测件的相对平均频率偏差,然后测量新的普通晶振被测件的1s频率稳定度;
(3c2)将测量新的普通晶振被测件的相对平均频率偏差的取样时间选为1s,并连 续测得101个相对平均频率偏差yi(τ),i取1到101,再计算新的普通晶振被测件的 1s频率稳定度σy(τ):
式中:yi(τ),yi+1(τ)分别为第i和第i+1次测得的相对平均频率偏差;
(3d)新的普通晶振被测件的1s频率稳定度测量完成后,将其再次断电,新的普 通晶振被测件的性能测量完成,并将相应测量通道的“加入新被测件状态标识”由 “2”改为“0”,“2”表示测量通道已加入新被测件,且新被测件已加电工作,“0” 表示测量通道未加入被测件。
步骤四:重复步骤二到步骤三,对后续的新普通晶振被测件继续进行测量。
参照图2,本发明在石英晶振自动测试系统运行中测量新加入高稳晶振被测件的 方法,包括如下步骤:
步骤1:将石英晶振输出频率的原始数据测量的时间间隔均设置为1小时,石英 晶振自动测试系统启动后,按每隔1小时的时间间隔测量原来已经加入的被测件的相 对平均频率偏差,作为原始测量数据。
步骤2:在石英晶振自动测试系统运行中加入新的高稳晶振被测件。
目前的自动测试系统,大多数都采用数据库来存储被测件信息、测量数据、测量 通道状态标识、被测件测量依据标识及测量结果,其中被测件信息包括:送测单位、 被测件名称、被测件型号、被测件编号、被测件生产商、被测件的频率标称值、被测 件的测量依据及被测件预热时间。
为了实现石英晶振自动测试系统运行中加入新的高稳晶振被测件功能,定义两种 标识,一种为“加入新被测件状态标识”,另一种为“被测件测量依据标识”。其中:
“加入新被测件状态标识”共有三个状态:一是用数字“0”表示测量通道未加 入被测件,二是用数字“1”表示测量通道已加入新被测件,且新被测件未加电工作, 三是用数字“2”表示测量通道已加入新被测件,且新被测件已加电工作;
“被测件测量依据标识”共有两个状态,一是用数字“3”表示新普通晶振被测 件依据《JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》测量其性能,二是 用数字“4”表示新高稳晶振被测件依据《JJG181-2005石英晶体频率标准检定规程》 测量其性能。
以上所述内容,是在编制控制程序中需要使用的各种被测件信息及测量过程中的 各种控制状态。
由控制程序控制,在石英晶振自动测试系统运行中按如下步骤加入新的高稳晶振 被测件:
2a)石英晶振自动测试系统运行中,按每隔1小时的时间间隔先测量原来已经加 入的被测件的相对平均频率偏差,再利用剩余的时间,加入新的高稳晶振被测件;
2b)当有新的高稳晶振被测件加入时,首先判断原来已经加入的被测件的相对平 均频率偏差测量是否完成,若没有完成,则继续等待;若已完成,则根据提示内容加 入新的高稳晶振被测件,提示内容包括:送测单位、被测件名称、被测件型号、被测 件编号、被测件生产商、被测件的频率标称值、被测件的测量依据、被测件预热时间;
2c)将新的高稳晶振被测件的相应测量通道的“加入新被测件状态标识”由“0” 改为“1”,“0”表示测量通道未加入被测件,“1”表示测量通道已加入新被测件, 且新被测件未加电工作;同时将相应测量通道的“被测件测量依据标识”置为“4”, “4”表示新高稳晶振被测件依据《JJG181-2005石英晶体频率标准检定规程》测量 其性能;
2d)在下一个测量时刻到达后,首先测量原来已经加入的被测件的相对平均频率 偏差,原来已经加入的被测件相对应测量通道的“加入新被测件状态标识”为“2”, 然后再按新的高稳晶振被测件加入顺序依次对其加电,但不测量其相对平均频率偏 差,只是将相应测量通道的“加入新被测件状态标识”由“1”改为“2”,“2”表 示测量通道已加入新被测件,且新被测件已加电工作。
步骤3:依据《JJG181-2005石英晶体频率标准检定规程》,测量新的高稳晶振被 测件的性能。
3a)获取新的高稳晶振被测件的测量数据Ci:
3a1)新的高稳晶振被测件在加电1小时后,将测量相对平均频率偏差的取样时 间选为10s,每隔1小时测量1组,每组连续测得3个相对平均频率偏差,即先通过 测量仪器测量在取样时间τ内的新的高稳晶振被测件的频率实际值的平均值fx;然 后,将该频率实际值的平均值fx代入到公式y(τ)=(fx-f0)/f0中,计算出新的高稳晶 振被测件的相对平均频率偏差y(τ),式中f0为新的高稳晶振被测件的频率标称值;所 述测量仪器是指:频率计、计数器、比相仪、时间间隔测量仪、频标比对器、频差倍 增器和双混频时差测量仪中的任何一种;
3a2)取3个相对平均频率偏差的平均值作为每组的测量结果,共测T+168组, 得到T+168个测量数据Ci,其相对应的测量时刻为i小时,i取1到T+168,T为新 的高稳晶振被测件日老化率测量的预热时间数值,单位为小时;
3b)从新的高稳晶振被测件的测量数据Ci中提取有效测量数据Bj:
3b1)从测量数据Ci中提取有效测量数据Bj,j取1到15,T小时及其后每隔12 小时的15个测量数据为有效测量数据:Bj=C[T+(j-1)×12],其相对应的测量时刻: tj=T+(j-1)×12;
3b2)根据有效测量数据Bj对应的测量时刻与测量数据Ci对应的测量时刻存在 T+(j-1)×12=i的关系,得到T+(j-1)×12=i×1,其中“×12”代表新的高稳晶振 被测件的相对平均频率偏差的测量时间间隔为12小时,“×1”代表新的高稳晶振被 测件的相对平均频率偏差的测量时间间隔为1小时,使新的高稳晶振被测件的相对平 均频率偏差的测量时间间隔由12小时缩短到1小时;
3c)计算新的高稳晶振被测件的拟合直线斜率相关系数r、残差均方根σD、 日老化率K及频率准确度A:
3c1)将有效测量数据Bj相对应的测量时刻tj的量值由小时转化为日,并计算有 效测量数据Bj的算术平均值及相对应的测量时刻tj的算术平均值
3c2)计算拟合直线斜率
3c3)计算相关系数r,即时间与频率值的相关系数:
3c4)计算残差均方根σD:
3c5)计算日老化率K:
如果相关系数|r|≥0.6,则计算日老化率K:
如果相关系数|r|<0.6,则不计算日老化率K;
3c6)计算频率准确度:
3d)测量新的高稳晶振被测件的短期频率稳定度:
3d1)在新的高稳晶振被测件加电到T+169小时时,先测量其它测量通道上的被 测件的相对平均频率偏差,然后测量新的高稳晶振被测件的短期频率稳定度;
3d2)将测量新的高稳晶振被测件的相对平均频率偏差的取样时间分别选择为 1ms、10ms、100ms、1s及10s,并连续测得5组相对平均频率偏差,其中:前4组 分别连续测得101个相对平均频率偏差yi(τ),第5组连续测得51个相对平均频率偏 差yi(τ);
3d3)计算新的高稳晶振被测件在不同取样时间的短期频率稳定度σy(τ):
式中:N为每组连续测得相对平均频率偏差的个数;
3e)新的高稳晶振被测件的短期频率稳定度测量完成后,将其断电,新的高稳晶 振被测件的性能测量完成,并将相应测量通道的“加入新被测件状态标识”由“2” 改为“0”,“2”表示测量通道已加入新被测件,且新被测件已加电工作,“0”表 示测量通道未加入被测件。
步骤4:重复步骤2)~3),对后续的新高稳晶振被测件继续进行测量。
以上是本发明的两个实施例,但并不构成对本发明的任何限制,显然在本发明的 思想下,可作出不同的变更,但这些均在本发明的保护之列。
机译: 用于测量对象或结构的光触觉测量的方法,涉及通过柔性感测延伸件在使物体接触的情况下操作感测元件,其中感测元件与感测延伸件垂直振动
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