陳藝

無錫市計量測試院 江蘇無錫 214101

1 概述

電子秒表是一件很常見的計量器具，在檢定電子秒表時，有一個特別重要的參數(shù)——日差。如何檢定電子秒表的日差，這個就需要日差儀來測試。日差儀廣泛用于生產(chǎn)鐘表的企業(yè)、電力行業(yè)，修表行業(yè)[1]。

日差儀的原理就是對秒表內(nèi)的微弱晶振信號通過耦合諧振，與中心頻率32768 Hz進行比較，通過計算器算出日差值。如圖1

圖1 日差儀頻譜圖

只要秒表發(fā)出的晶振頻率磁場落在日差儀頻譜的包絡(luò)內(nèi)，信號就能得到耦合諧振放大，于是用這個晶振信號與日差儀的中心頻率32768Hz進行比較，計算出被測秒表的日差。

2 測試方法

由日差儀的測試原理可以得知，日差儀的準確與否關(guān)鍵在于其中心頻率，于是，我們可以用數(shù)字合成信號發(fā)生器模擬秒表的晶振信號，以此來測試日差儀的日差是否可靠。

圖2 測試圖

在實驗室，我們用標(biāo)準銣鐘來提高函數(shù)信號發(fā)生器和通用計數(shù)器的晶振，函數(shù)信號發(fā)生器提供一個標(biāo)準的頻率值，用通用計數(shù)器來監(jiān)測這個頻率是否正確。根據(jù)檢定規(guī)程或者用戶自己定義設(shè)定的日差，計算出標(biāo)準的頻率值，調(diào)整函數(shù)信號發(fā)生器至該頻率值（通過通用計數(shù)器監(jiān)測），使日差儀能通過耦合器顯示，計算出日差儀在該日差點的誤差。

日差與頻率的計算公式如公式1所示。在標(biāo)準器的選擇上，日差儀的晶振在1E-5至1E-8，我們一般檢秒表用的時間檢定儀的晶振在5E-7，規(guī)程要求標(biāo)準器的頻率穩(wěn)定度優(yōu)于被檢頻率穩(wěn)定度的三分之一，開機特性和頻率偏差等優(yōu)于被檢晶振的一個等級，所以，在實驗室我們選用銣原子頻率標(biāo)準1E-10的頻率準確度；由于計算得出的頻率小數(shù)位數(shù)比較多，32768.000XHz，所以一般要保留到1mHz，數(shù)字合成發(fā)生器輸出頻率值要保證9位數(shù)字的準確性，所以要求頻率可以顯示到1uHz，所以在實驗室，我們選擇Agilent的函數(shù)信號發(fā)生器33500B和通用計數(shù)器53230A，保證位數(shù)。

耦合器的選擇，我們利用線圈原理，繞了一組磁場線圈，接到函數(shù)信號發(fā)生器上發(fā)射頻率信號，在使用中用膠帶粘在日差儀的感應(yīng)區(qū)固定住，防止線圈移動造成數(shù)據(jù)不穩(wěn)定[2]。

函數(shù)信號發(fā)生器的頻率，可以選擇方波信號或者正弦波信號，在實際操作中，我們發(fā)現(xiàn)利用方波信號產(chǎn)生的頻率耦合到日差儀上，數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。

將這樣的方波信號展開成傅里葉變換，區(qū)間取[-T，T]，其傅里葉函數(shù)為：

由此看出，方波信號的傅里葉變換，無偶次諧波，而正弦信號的傅里葉變換，奇偶次諧波都有，所以相對而言，方波信號的雜波會少，而且遠離中心頻率，這樣對中心頻率的影響會少很多，相對的信號會穩(wěn)定一點，這也是在實際操作中，函數(shù)信號發(fā)生器選用方波信號的原因[3]。

3 結(jié)語

日差儀在生活中的使用場合比較多，特別是計量機構(gòu)和制表行業(yè)，所以對于日差的計量至關(guān)重要，此文是在規(guī)程的基礎(chǔ)上略加修改和補充，根據(jù)實際操作總結(jié)出一些要點和注意事項。