Эталон силы тока

Государственный эталон 1 ампер – это комплекс, в который входят токовые весы и мера электрического сопротивления, играющая роль эталона сопротивления.

Токовые весы – это рычажные весы, к одному концу коромысла которых подвешен слиноид, а к другому – гиря, известной массы. Под действием тока между соленоидами возникает сила притяжения, определяемая длинной провода и силой тока.

Погрешность такого эталона , СКО воспроизводится . Для воспроизведения единицы силы переменного тока применяется специальный эталон, включающий в себя стабилизированный источник постоянного и переменного тока, потенциометры постоянного и переменного тока и компенсирующего термоэлектрического преобразователя. Систематическая погрешность такого преобразователя – 2*10^-4, диапазон воспроизводимых значений силы тока: 10мА – 10А (для постоянного тока диапазон составляет 10^-12 А – 30А).

Для частоты выше 100кГц и до 300МГц применяют эталон, в котором в качестве сравнивающего элемента применяется электродинамический амперметр и фотоэлектрический компаратор.

В измерительных приборах рабочие эталоны силы тока не применяются, а вместо них используют раздельно меры электрического сопротивления и напряжения.

Меры эдс и напряжения

Государственный эталон напряжения основан на использовании эффекта Джозефсона, состоящем в возникновении электрического напряжения между двумя проводниками, помещенными в высокочастотное электрическое поле и разделенными диэлектриком эффект обеспечивает погрешность воспроизведения примерно 10^-6.

Помимо государственного эталона для хранения единицы электрического напряжения применяют так называемые нормальные гальванические элементы. Они могут играть роль как рабочих эталонов, так и государственных эталонов копий. В последнем случае нормальный элемент помещается в термостат и непрерывно контролируется Т⁰.

В качестве эталона переменного напряжения с частотой от 20Гц до 30МГц используется комплекс, состоящий из меры постоянного напряжения, двух потенциометров и компенсирующего термоэлектрического преобразователя и источника переменного напряжения. Погрешность воспроизведения примерно 8*10^-4. для частоты до 3ГГц применяется аналогичный эталон, погрешность воспроизведения которого примерно 2*10^-2 (2% для государственного эталона).

В качестве рабочего эталона напряжения в измерительных приборах применяется стабилитрон или нормальный элемент.

Меры времени и частоты

В качестве образцовых средств измерения частоты применяются квантовые и кварцевые меры. Наибольшую точность обеспечивает квантовые меры. Они основаны на использовании одной из спектральных линий излучения или поглощения атомов ли молекул вещества. Конструктивно такая мера представляет собой генератор с кварцевой стабилизацией, синхронизированной по частоте квантов генератора, т.е. лазера. Вместо квантового генератора могут применяться квантовые дискриминаторы.

Для мер частоты нормируются две характеристики относительной погрешности: долговременная нестабильность, которая нормируется за 30 дней, за сутки, за час, и кратковременная нестабильность (интервал от 1 мс до 10 с). Для квантовых мер нормируются обе характеристики. Долговременная нестабильность определяется характеристиками лазера квантового дискриминатора, кратковременная нестабильность определяется характеристиками цепей автоподстройки квантового генератора.

В качестве рабочих образцовых мер частоты применяют кварцевые опорные генераторы, а они непосредственно встраиваются в прибор. Они имеют нестабильность частоты до 2*10^-11 за 1с и до5*10^-11за сутки (долговременная нестабильность).

Недостатком кварцевых эталонов является продолжительное время вхождения в режим. Квантовые меры входят в режим практически мгновенно.

Государственный первичный эталон времени и частоты представляет собой комплекс из следующих средств измерений:

- цезиевые квантовые меры (предназначены для воспроизведения единиц времени и частоты);

- водородные квантовые меры (предназначены для хранения единиц времени и частоты);

- группы квантовых часов (предназначены для хранения шкал времени);

- аппаратура для передачи размера единицы в оптический диапазон, состоящая из группы лазеров и СВЧ генератора;

- аппаратура для внутреннего и внешнего сличений единиц времени и частоты;

- средства обеспечения, включающие в себя термостаты, стабилизаторы напряжения, передатчики сигналов точного времени и т.д.

Обеспечивается погрешность не более 2*10^-14 за интервал времени от 100 с до 24 часов. СКО эталона времени и частоты составляет 5*10^-14. Это самый точный из всех существующих на сегодняшний день эталонов физических величин.

Для поверки местных мер частоты от государственного первичного эталона по радио передают сигналы образцов частот в нескольких диапазонах. Сличение с этими сигналами осуществляется посредством спецприемников, встраиваемых в местные меры частоты