Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 [ 79 ] 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108

констант, свойств веществ и материалов проводятся в метрологических институтах Госстандарта и многочисленных научно-исследовательских институтах Академии наук СССР, отраслей промышленности, и особенно таких, как металлургическая, химическая и др. Постоянно уточняются значения скорости распространения электромагнитных волн (в оптическом и миллиметровом диапазонах), гидромагнитного отношения протона (в слабых и сильных магнитных полях), ускорения силы тяжести, константы уравнения излучения Планка и другие атомно-молекулярные константы. Эти работы имеют важное значение не только для- повышения точности систем воспроизведения и передачи значений физических величин, но и для развития научных исследований, техники эксперимента.

Большой комплекс исследований проводится в НИИ по определению теплофизических, электротехнических, акустических, оптических и др. свойств веществ и материалов (полимеров, новых конструкционных металлов и сплавов, нефти и нефтепродуктов, диэлектриков, ферромагнетиков и др., в том числе при сверхнизких и сверхвысоких температурах, сверхвысоких давлениях и частотах) .

В зависимости от степени достоверности справочно-информаци-онные данные, являющиеся объектом деятельности ГСССД, подразделяются на три категории.

1. Справочные (информационные) данные (СД)-данные о свойствах веществ и материалов, представленные в числовом, графическом или аналитическом виде, достоверность которых не оценена органами ГСССД.

2. Рекомендуемые справочные данные (РСД) - аттестованные органами ГСССД достоверные данные о свойствах веществ и материалов, точность которых удовлетворяет требования потребителей.

3. Стандартные справочные данные (ССД) - достоверные данные о физических константах, свойствах веществ и материалов, обладающие наивысшей точностью и утвержденные в качестве ССД Госстандартом.

Следует отметить, что развитие методологического аппарата оценки достоверности отдельных и объединенных справочных данных (в том числе и зависимостей между величинами) на базе современных достижений метрологической науки является одной из важнейших задач научных организаций ГСССД. Однако наиболее точные и достоверные справочные данные могут быть получены лишь на основе широкого внедрения в практику работы ГСССД стандартизованных и аттестованных по ГОСТ 8.010-72 методик выполнения измерений и экспериментов для получения значений физических констант, характеристик веществ и материалов.

Разработка таких методик, их стандартизация и аттестация, создание аппаратуры, необходимой для их практической реализации,- важнейшее условие дальнейшего совершенствования деятельности ГСССД.



§ 50. Измерение времени и частоты

Измерение времени и частоты принадлежит к наиболее точным и быстроразвивающимся видам измерений. За последние 20 лет, например, относительная погрешность воспроизведения секунды снижена примерно в 10000 раз.

Это связано прежде всего с большим практическим значением точных измерений времени и с крупными открытиями 50-х-60-х годов в области квантовой радиофизики.

Точное время необходимо при создании специальных цифровых и синхронных систем связи и передачи данных.

Время как основная величина входит в размерность целого ряда производных единиц, имеющих большое практическое значение. Так, единицы линейной и угловой скорости и ускорения, единицы количества движения, энергии, расхода вещества и радиоактивности связаны с измерением времени.

Наконец, с точными измерениями времени связаны фундаментальные исследования в физике. Экспериментальное подтверждение основных положений теории относительности А. Эйнштейна потребовало измерения времени с погрешностью порядка 10" с. Еще большей точности требуют эксперименты по определению стабильности мировых констант,, представляющие большой интерес для науки.

Точные измерения времени позволили существенно обогатить наши знания в области распространения радиоволн, что помимо научной ценности важно как для радиосвязи, так и для радио-дальнометрии.

Важными для науки и прикладных задач являются геодинамические исследования и геофизические измерения, выполняемые также на базе точных измерений времени.

Время относится к основным величинам, характеризующим происходящие вокруг нас процессы материального мира.

До 1956 г. в качестве эталонного хронометрического процесса было принято вращение Земли вокруг оси. Соответственно была установлена единица времени - секунда как 1/86400 часть средних солнечных суток (среднего интервала полного оборота Земли вокруг оси). Соответствующая шкала времени получила название шкалы всемирного времени. Вследствие неравномерности вращения Земли погрешность воспроизведения размера секунды через такой процесс достигает 10~*, что не удовлетворяет требованиям решения ряда практических задач.

Более предпочтительным является процесс обращения Земли вокруг Солнца.

Единица времени - секунда определена здесь как 1/31556925,9747 часть тропического года для 1900 г. (численное значение выбрано исходя из лучшего соответствия с секундой всемирного времени). Соответствующая шкала времени получила название эфемеридной (ЕТ). Эта шкала более равномерна, но определение размера секунды из астрономичрских наблюдений сопря-



жено с большими трудностями и ограничено погрешностью примерно 10-*".

Еще более равномерны периодические процессы микромира. В частности, переход атома (молекулы) из одного энергетического состояния в другое сопровождается электромагнитными колебаниями определенной частоты. Такие процессы выгодно отличаются от процессов небесной механики более высокой воспроизводимостью периода повторения и высокой разрешающей способностью сопоставления с другими процессами.

По этой причине в 1967 г. принято новое определение основной «диницы времени - «атомной» секунды, как интервала времени в течение которого совершается 9192631770 колебаний, соответствующих частоте энергетического перехода между уровнями сверхтонкой структуры.

Законы квантовой механики гарантируют наиболее высокую воспроизводимость размера атомной секунды, а ее погрешность составляет на сегодня менее 10"*.

Каждая из шкал имеет свои преимущества. Всемирное время, отражая вращение Земли, удобно в быту, в геодезической практике, например при определении долгот, при космических исследованиях.

Атомное время незаменимо для характеристики быстропроте-кающих процессов на Земле.

Воспроизведение размера секунды и хранение национальных шкал времени осуществляются Государственным первичным эталоном времени и частот СССР. Его упрощенная структура приведена на рис. 17-1. Размер секунды в соответствии с определением в системе СИ воспроизводит первичный цезиевый репер.

Одна из задач эталона-хранение шкалы времени, т. е. непрерывное воспроизведение хронометрического процесса решается с помощью группы эталонных хранителей шкалы времени.

В качестве хранителей шкалы времени в современных эталонных комплексах используются в основном водородные, цезиевые и рубидиевые меры частоты.

Групповое построение хранителей существенно повышает надежность эталона, так как выход из строя одного или нескольких хранителей не приводит к потере шкалы времени.

Основными метрологическими характеристиками эталона времени и частоты являются неисключенная систематическая погрешность и среднеквадратическая случайная погрешность воспроизведения размера секунды. Для современного Государственного эталона СССР фактически эти погрешности на сегодня соответственно равны 5-10-*з и 3-10-1 что находится на уровне лучших эталонов мира.

Наряду с Государственным первичным эталоном размер секунды и шкалу времени хранят вторичные эталоны. Сеть таких эталонов по стране во главе с Государственным первичным эталоном образуют Государственную эталонную базу времени и частоты СССР.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 [ 79 ] 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108