ČAS
Definícia základnej jednotky - čas:
V jednotnej svetovej sústave jednotiek SI je čas základná jednotka, ktorá má definíciu:
Sekunda (s) je čas rovný 9 192 631 770 periódam žiarenia, ktoré zodpovedá prechodu medzi dvomi hladinami veľmi jemnej štruktúry základného stavu atómu cézia 133.
Slovenský metrologický ústav v Bratislave vlastní, uchováva a vykonáva medzinárodné porovnávacie merania etalónom, ktorý realizuje jednotku času 1 s podľa definície SI.
Princíp merania
Základným princípom merania je meranie časového intervalu alebo rozdielu fáze medzi meraným a etalónovým signálom. Meracie signály sú buď vo forme časovej stupnice, ktorá je reprezentovaná výstupnými 1 s elektrickými signálmi alebo priamo ako frekvenčný signál zdroja frekvencie. Pre meranie rozdielu časových stupníc, rozdielu fáze alebo priame meranie frekvencie sa najčastejšie používa elektronický čítač, zapojený vo vhodnej funkcii podľa vybratého spôsobu merania. Pre merania, pre ktoré nie je možné vybrať primeraný čas merania, používa sa pre zvýšenie rozlišovacej schopnosti elektronického čítača násobič frekvenčnej odchýlky a pre merania mim základný frekvenčný rozsah elektronického čítača sa používa vhodný delič frekvencie alebo zmiešavač frekevencií, ktoré sú v moderných prístrojoch súčasťou elektronického čítača.
Realizácia stupnice
Pre meranie a generovanie sa používa časová stupnica, ktorá je realizovaná 1 s elektrickými impulzami spravidla úrovne TTL na 50 ? záťaži. Rozlišovacia schopnosť merania a generovania časovej stupnice je 1 ns.
Pre meranie a generovanie elektrických signálov frekvencie sa používa elektronický čítač a syntezátor frekvencií. Horná hranica generovania frekvencie je t.č. 20 GHz, horná hranica merania frekvencie je 46 GHz.
Nadväznosť
SMU Bratislava má nadväznosť základnej jednotky 1 s , ktorá je realizovaná kvantovými hodinami HP 5071A, zabezpečenú priamo na svetový čas UTC. Čas UTC je realizovaný v BIPM Paríž a SMU má svoj etalón trvale, nepretržite nadviazaný celosvetovo využívaným systémom medzinárodných porovnávacích meraní cez družicový navigačný systém GPS Navstar. Výsledky etalónu SMU sú medzinárodne dostupné v jednomesačných intervaloch pre vyhodnocovací časový interval 5 dní v buletine BIPM - Circular T, ktorý je BIPM distribuovaný v papierovej forme a taktiež uvádzaný na internetovskej stránke BIPM - časový servis.
Medzinárodné porovnávacie merania
Medzinárodné porovnávacie merania etalónu SMU - kvantových hodín sa vykonávajú kontinuálne, nepretržite meraním dohodnutých signálov družicového systému GPS, podľa prijatého programu BIPM. Etalón SMU participuje na čase UTC ako člen medzinárodnej skupiny pre tvorbu tohto času.
Prenos etalónovej hodnoty
Prenos jednotky 1 s a z nej odvodenej časovej stupnice sa vykonáva meraním elektronickým čítačom referenčných etalónov alebo priamo meraním frekvencie refernčných etalónov. Pre prípad potreby merania/generovania iných hodnôt ako sú vybraté menovité hodnoty 1 s, 1 MHz, 5 MHz alebo 10 MHz sa použije syntezátor frekvencií, ktorého výstupná frekvencia je odvodená z etalónového signálu.
Metrologické služby
Základná ponuka metrologických služieb v oblasti času je meranie časového intervalu medzi časovými stupnicami, ktoré generujú etalónový a meraný prístroj. Základná rozlišovacia schopnosť merania je 1 ns resp. 100 ps.
V oblasti priameho merania frekvencie pracovisko je vybavené na meranie frekvencie menivitých hodnôt 1 MHz, 5 MHz a 10 MHz s komparátorom frekvencí. V takomto prípade neistota merania dosahuje hodnoty 2 · 10 -13 . Pre ostatné hodnoty meraných frekvencií je podľa rozsahu merania neistota merania 2 · 10 -12 .
Laboratórium času a frekvencie vykonáva ešte overovanie vo veličine priamočiara rýchlosť pre meradlá rýchlosti používané v cestnej doprave.
Jednotlivé oblasti poskytovaných služieb sú nasledovné:
- meradlá frekvencie mechanické, jazýčkové frekventomery 20 Hz až 600 Hz
- oscilátorové jednotky menovitej frekvencie 1 MHz, 5 MHz a 10 MHz, prime meranie
frekvencie a násobičom frekvenčnej odchýlky ( N=10, 100, 1000, 10 000)
- elektronické čítače, vnútorné časové základne,
- meranie frekvencie generátorov do 46 GMHz
- generovanie frekvencie do 20 GHz
- etalónové zdroje signálov riadené vysielačmi - DCF 77, GPS a pod.
- generátory frekvencie, syntezátory frekvencie, funkčné generátory
- časomerné zariadenia
- meradlá časového intervalu, elektronické ručné stopky
- zariadenie na meranie mechanických stopiek (ZS1-10)
- komparátory frekvencie s násobičom frekvencčnej odchýlky
- cestné radarové rýchlomery - RAMER 6,7
- meranie zariadení pre priamočiaru rýchlosť (na ceste)
- monitoring vysielacej stanice etalónových signálov DCF na frekvencii 77,5 kHz.
Základné vybavenie laboratória času a frekvecie SMU Bratislava
1. Slovenský národný etalón - primárny ceziový etalón času a frekvencie, atómové hodiny HP
5071A , trvalo nadviazané na medzinárodný čas UTC, rel. chyba frekvencie 3,5 · 10 -14 ,
neistota 0,7 · 10 -14.
2. Prijímač navigačnej sústavy GPS Navstar pre porovnávanie etalónov času Austron model
2200 rekonštruovaný po zmene Y2k . Denná meracia schopnosť 48 družíc fo formáte NIST.
3. Riadený oscilátor 10 MHz / 1 s zo signálu satelitného systému GPS HP 58503 pre účely
kontroly etalónového signálu a transportného prenosu etalónových hodnôt.
4. Elektronický čítač, komparátor frekvencií syntezátor, frekvencií pre meranie/generovanie
etalónových signálov do oblasti 46 GHz.
5. Zariadenie na meranie elektronických ručných stopiek.
6. Súprava meracích prístrojov pre meranie priamočiarej rýchlosti v laboratóriu a na ceste -
meranie frekvencie a výkonu do 46 GHz, simulátor dopllerovských frekvencií pre cestný
radarový rýchlomer typu Ramer 6 a 7, fotometrické hlavice pre násobné vytýčenie meracej
dráhy do 10 m.
Ďalšie služby:
Vykonávanie skúšok odbornej spôsobilosti v procese certifikácie, teoretických a praktických školení v oblasti času, frekvencie a rýchlosti. Spracovanie posudkov, experíz, úradných meraní. Výskum a vývoj zariadení podľa požiadaviek v danej oblasti.
Kontaktná adresa:
garant národného etalónu : Ing. Pavol D o r š i c
telefón : 07 / 602 94 359, 602 94 251, 602 94 306, 602 94 274
elektr. adresa : dorsic@smu.gov.sk