Оглавление:
Воспроизведение единиц физических величин
- Согласно основной формуле измерения (2), основная процедура измерения сводится к сравнению неизвестного размера с известным размером, который является размером соответствующей единицы СИ. Информация об этих единицах и их размерах содержится в стандартных и технических документах, в частности в ГОСТ 8.417 81 (СТ СЭВ 1052 78). Чем ближе размер единицы измерения, используемый для сравнения, к ее определению, тем точнее измеренное значение физической величины выражается в этих единицах. Это объясняет высокие требования к точности воспроизводимого устройства, и его удовлетворение является одной из важнейших областей непрерывного взвешивания.
Размер блока может быть воспроизведен в том же месте, где были сделаны измерения. Либо информация об устройстве должна быть отправлена из центрального хранилища. Соответственно, проводится различие между распределенной и централизованной репликацией единиц. Примером распределенной регенерации является регенерация площадью 1 м2. Многие производные единицы физических величин реплицируются распределенным образом (информация о размере базового блока отправляется из централизованного хранилища или места репликации). Централизованное дублирование блоков выполняется с использованием специальных технических средств, называемых стандартами.
Многолетние наблюдения и специальные исследования показали, например, что одежда и обувь отечественного производства в целом прочнее и долговечнее импортных. Людмила Фирмаль
Стандарт — это техническое устройство, которое обеспечивает дублирование и / или хранение единиц для отправки информации о размере в измерительный прибор, созданный в соответствии со специальными спецификациями и официально утвержденный в качестве установленного стандарта. Стандарт, который воспроизводит единицы с самой высокой точностью в Японии, называется первичным. Стандарт, который обеспечивает дублирование единицы в особых условиях и заменяет основной стандарт в этих условиях, называется специальным. Основные или специальные стандарты, официально утвержденные в качестве национального источника, называются государственными стандартами.
В настоящее время основной блок воспроизводится только в центре. Стандарты базовых единиц воспроизводят их в точности так, как они определены. Каждый стандарт состоит из части воспроизведения и устройства или устройства, которое обеспечивает удаление и передачу информации о размере устройства. Во всех случаях, без исключений, результаты воспроизведения являются случайными величинами. Международная система имеет семь основных единиц: секунды, метры, килограммы, Кельвины, канделы, амперы и родинки. Следовательно, должно быть семь основных стандартов для состояния базовой единицы.
Но стандарты молитвы не нужны. В 0,012 кг изотопа углерода 12 содержится 6,022-1023 атомов. Это Дерево называется Авогадро число. Если вам известно количество структурных элементов, из которых состоит вещество, разделите его на число Авогадро, чтобы отобразить количество этого вещества в молях. При необходимости один моль материала может быть воспроизведен как 6,02240 м его структурных элементов. Например, масса 1 моля водорода составляет 2 г, а масса кислорода составляет 32 г воды. Единицы времени и частоты Советского Союза и основные государственные стандарты шкалы времени воспроизводят базовые единицы СИ в секунду в соответствии с их определениями (см. Раздел 1.4).
Принципиальная схема стандартной части воспроизведения показана на рисунке. 45. 133 атома цезия выделяются из источника нагрева 1. Эти атомные пучки входят в область неоднородного магнитного поля, созданного магнитом 2. Угол отклонения атомов в таком магнитном поле определяется магнитным моментом. Таким образом, неоднородное магнитное поле может отделить атомы от пучка на определенном энергетическом уровне. Эти атомы направляются в резонатор резонатора 3, проходят через резонатор резонатора 3 и взаимодействуют с переменным высокочастотным электромагнитным полем. Частота электромагнитных колебаний в резонаторе может контролироваться в небольших пределах.
Когда она соответствует частоте, соответствующей энергии квантового перехода, микроволновая энергия поглощается, и атом цезия-133 переходит в основное состояние. Они направляются на детектор 5 отклоняющей магнитной системой 4. Ток детектора максимален, когда резонатор настроен на частоту квантового перехода. Значение 9192613770 Гц относится к этой частоте, и предполагается, что время, равное микроволновой частоте 91263131770 периодов, составляет 1 секунду. Выбор номера 9126231770 описывается следующим образом. До 1960 года второй был определен как 1/86400 часть среднего ясного дня (среднее значение дня года). Стандартное отклонение для этой случайной величины составляет 10-7 секунд.
Каждая секунда с 1960 по 1967 год занимала 1 / 31556925.9747 часть тропического года, промежутка времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через Равноденствие. Поскольку период тропического года не является постоянным, для расчета выбран конкретный 1900 год, и период вращения Земли вокруг Солнца является более стабильным, чем Земля вокруг оси. Поэтому стандартное отклонение в 1 секунду во время воспроизведения с новым определением было уменьшено до 10 , ° с. В связи с желанием еще больше повысить точность второго воспроизведения, в 1967 году Генеральная конференция по весу и измерениям XIII начала принимать стандартное отклонение 10-13 секунд.
Было принято решение не менять размер секунд. Этим объясняется число 9126231770, связывающее события элементарного и планетарного уровня. Rns. 46. Принципиальная схема атомного водородного мазера Долгосрочная стабильность стандарта частоты цезия незначительна. Поэтому водородные мазеры включены в ведущий государственный стандарт для хранения единиц времени и частоты. Принцип действия показан на рисунке. 46. Диссоциация молекул водорода происходит в стеклянной трубке 1 под воздействием высокочастотного разряда. Пучок атомов водорода, прошедший через коллиматор, попадает в неоднородное магнитное поле гексапольного магнита 2, где производится пространственная сортировка.
В результате последнего только атомы водорода, расположенные на высоких энергетических уровнях, достигают входа в накопительную ячейку 3, расположенную в объемном резонаторе 4. Внутри многослойного экрана 5 высокодобротный резонатор настроен на используемую частоту квантового перехода. Взаимодействие между возбужденным атомом и высокочастотным полем резонатора (примерно 1 секунда) приводит к переходу на низкоэнергетический уровень с одновременным излучением квантов энергии с резонансной частотой 1420405751,8 Гц. Это вызывает самовозбуждение генератора. Стабильность. Его значение периодически проверяется эталоном цезия.
Помимо водородного мазера для сохранения шкалы времени, основные стандарты штата по единицам времени и частоты и шкала времени Советского Союза включают группу квантово-механических часов. Это сложный технологический комплекс, который работает непрерывно, и его основной задачей является поддержание высокой стабильности чтения и длительных режимов работы. Кроме того, стандарт включает в себя оборудование (лазеры, микроволновые генераторы, квантовые часы) и вспомогательные инструменты для передачи информации о размерах блоков для внутренних и внешних сравнений. Диапазон временных интервалов, воспроизводимых стандартом, составляет от 10-9 до 108 секунд.
Новое определение счетчика, принятое на XVII Генеральной конференции по весам и измерениям 1983 года (см. Раздел 1.4), позволяет выражать эту единицу СИ в часах (1 секунда). Однако второе изображение воспроизводится в микроволновой области радиоволн, и измеритель должен воспроизводиться в оптической системе по определению. Оптическая частота на 3-4 порядка выше, чем у микроволн. В переносном смысле было необходимо построить мост из одного диапазона в другой, чтобы передать эталонную точность. Радиооптический частотный мост (RCMF), включенный во временные и частотные единицы и ведущие стандарты государственной шкалы времени Советского Союза, решает эту проблему в несколько этапов.
На каждом этапе, она использует принцип увеличения общей частоты для все синтезатора частот: гармоники смешивания опорного сигнала в нелинейном высокочастотном элементе. На первом этапе эталонная точность единичного воспроизведения переводится в субмиллиметровый диапазон. В этом случае длина волны . Частота 3557147,5 МГц O2O-лазера, работающего при = 84 мкм, комбинируется с использованием цианатного лазера NSA ( = 337 мкм) и клистрона с номинальными частотами 74 и 8,2 ГГц. Специальная система фазовой синхронизации с эталонной частотой цезия. На втором этапе эталонная точность передается от субмиллиметра к инфракрасному диапазону инфракрасного диапазона.
- Для этой цели используется стабилизированный СО2-лазер (% = 10,6 мкм), частота которого привязана к 8-й гармонике O2O-лазера и синхронизирована с эталонной частотой цезия. При использовании специальной системы фазовой автоподстройки частоты частота СО2-лазера с А = 10,2 мкм связана с этой частотой лазера. Его третья гармоника суммируется с клистронной частотой 48 кГц по сравнению с частотой мощного гелий-неонового лазера и нелинейными факторами и синхронизируется со стабилизированным He-He / CH4-лазером с длиной волны излучения X = 3,39 мкм. В результате измерений частоты биений последнее звено лазера ROCM-He-Ie / SNF сертифицировано в соответствии с основными цезиевыми эталонами.
В результате основной эталонный диапазон частот государства в единицах времени и частоты и шкала времени Советского Союза были расширены с 1 до 10 Гц. С ROCM вы не можете расширить диапазон воспроизведения единиц времени и частоты до видимой части электромагнитного спектра. С другой стороны, оптический диапазон наиболее удобен для перехода от интерферометрических длин волн электромагнитного излучения к краям и измерениям длины штрихов. Таким образом, He-Ne-лазер-127-, стабилизированный вдоль линии поглощения йодного насыщения, сертифицирован He-He / CH4-лазером. Излучение He-Lb / L-лазера уже указывает на видимую часть оптического диапазона (X = 0,633 мкм).
Когда строятся великолепные и красивые сооружения, об измерениях забывают, но они и их точность являются основой их прочности и красоты. Людмила Фирмаль
Используйте специальную настройку на основе интерферометра вакуумной модуляции Фабри-Перо для сравнения числа длин волн излучения лазеров He-No / CH и He-He / 1 , которые соответствуют элементу одинаковой длины , Длина волны лазерного излучения He — No. / 12 определяется его отношением к эталонной точности.
Затем, используя компаратор помех, на основе измерения порядка помех D , конец длины и измерение тире аутентифицируются в соответствии с соотношением 1 = М Поэтому воспроизведение единиц времени, частоты и длины осуществляется с помощью единого технологического комплекса — основного государственного стандарта единиц времени, частоты и длины. Его особенности включают в себя некоторые стандарты, такие как эталоны цезия, мазеры водорода, квантово-механические часы, РКМ и т. Д.
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений (НПО ВНИИФТРИ) под Москвой, Прибор, который измеряет отношение длин волн инфракрасного лазера к оптическому лазеру и другим частям, включая интерференционный компаратор, можно найти во ВНИИМ в Ленинграде. На такой территории Д.И.
Менделеева (стандартное несоответствие требует введения транспортируемого He-Lye / CHgLaser, длина волны его излучения задается выходным RFMC-лазером He-No / CH4, He-Lye / L-лазером Измеритель воспроизводится со стандартным отклонением 5 = 5-10 0 м, что является воспроизведением измерителя в соответствии со старым определением (4 10 м) с использованием криптоновой лампы. Почти на порядок меньше стандартного отклонения, по крайней мере, на порядок.
Массовая единица измерения — это платино-иридиевый сплав (90% P1 и 10% 1 г), изготовленный в 1883 году компанией Johnson Matthew Company из Англии в 1883 году и приобретенный в соответствии с Метрической конвенцией России в 1889 году ) Воспроизводится по весу. Гиря, его изображение показано на рисунке. 47. Хранится в кварцевой подставке под двумя цилиндрическими стеклянными колпачками с высотой основания и диаметром 39 мм. Рисунок 47. Масса платины-иридия. Часть основного государственного стандарта с единицей массы 1 килограмм. Внутри стального шкафа находится специальный сейф в комнате, контролируемой НПО ВНИИМ им термостат. Д. И. Менделеев: .
В дополнение к весу, конфигурация основного стандарта единиц массы включает в себя эталонную шкалу. Эталонная шкала использует манипулятор для удаленного сравнения эталона и копирования раз в 10 лет. Несмотря на все меры предосторожности, как показывают результаты международного сравнения, масса эталонной массы, воспроизводящей 10-8 кг стандартного отклонения (1 … 2), увеличилась на 0,02 мг за 90 лет. Это объясняется адсорбцией молекул из окружающей среды, накоплением пыли на поверхности массы и образованием тонкой коррозионной пленки.
В будущем существует бесчисленное количество атомов химического элемента, скорее всего Предполагается, что единица массы будет воспроизводиться с помощью высокого изотопа кремния 28. Однако для этой цели необходимо повысить точность определения числа Авогадро. В фокусе усилий метрологических лабораторий , Воспроизведение термодинамических температурных единиц Кельвина как 1 / 273,16 термодинамической температуры тройной точки воды не представляет трудностей. температура Может поддерживать 3 партии воды со стандартным отклонением 0,2 мК. Это определяет стандартное отклонение воспроизведения Кельвина. Это около 10 3К.
Трудности возникают, когда возникает необходимость измерить температуру, отличную от 273,16К. Отдельные части только мысленно. На практике количественные характеристики этого свойства определяются с использованием теплового расширения объекта (например, ртутных или спиртовых столбов) или изменения электрического сопротивления. Температурные характеристики различных веществ (газ, жидкость, твердое вещество) являются сложными методами и не точно отражают широкий диапазон термодинамических изменений температуры. Поэтому на шкале температуры установлены несколько контрольных точек.
Температура определяется газовым термометром с использованием идеального соотношения объема газа, давления и температуры. Это самые точные, но очень трудоемкие измерения, которые проводятся только в нескольких крупнейших метрологических лабораториях мира. Основная сложность Они должны принимать во внимание несоответствие между фактическим газом и идеалом. Между контрольными точками температуру измеряют с использованием материала для измерения температуры, откалиброванного в этих точках. С 1968 года, как определено Генеральной конференцией по XIII весу и измерению, Международная практическая температурная шкала (MPTS-68) имеет 11 опорных точек, значения температуры которых перечислены ниже.
Ориентир Тройная точка водорода Температура кипения водорода при давлении 33 330,6 Па Температура кипения водорода при нормальном давлении Неоновая точка кипения Тройной кислород Точка кипения кислорода RA / для U 13,81 17042 20,28 27,102. 54361 90,188 273,16 373,15 692,73 1235,08 1337,58 В диапазоне от 1,5 до 4,2 К воспроизведение температуры обеспечивается государственными специальными стандартами для единиц температуры по шкале 4He 1958 года. В диапазоне 4,2 … 13,81 К температура воспроизводится по специальному критерию состояния единицы температуры, основанному на шкале температур германиевого термометра сопротивления.
В диапазоне от 13,81 до 273,15 К шесть базовых точек воспроизводятся основным эталоном штата для единиц температуры, а значение температуры интервала между ними определяется эталонным платиновым термометром сопротивления. Все эти стандарты хранятся во Всесоюзной научной лаборатории НПО по физическим, техническим и радиотехническим измерениям. В диапазоне 273,15 … 1337,58 Д. И. Менделеева Тройная точка воды и точка замерзания олова, цинка, серебра и золота воспроизводятся в государственном стандарте единиц температуры, хранящемся в НПО. Между ними значение температуры задается платиновым термометром. Диапазон 1337,58.
В том же стандарте значение температуры определяется яркостью рабочего тела лампы температуры и изменяется ступенчато, непрерывно удваивая яркость черного тела при температуре затвердевания золота. Этот стандарт был одобрен как стандарт CMEA. 10000 дальности. , , Харьковская научная продукция 150 000К Институт метрологии разработал специальный стандарт условий для температурных единиц, предназначенный для обеспечения единообразия измерений температуры источников излучения плазмы. Перспектива дальнейшего совершенствования эталона в области контактного измерения температуры.
Смотрите также:
| Многократное измерение | Передача информации о размерах единиц средствам измерений |
| Обработка результатов нескольких серий измерений | Алгебраическое сложение результатов измерений |
