Euro-asian cooperation of national metrological institutions

Вид материала

Документы

Содержание «проведение исследований цезиевых реперов частоты» В области времени и частоты» В Болгарии В Казахстане Метрологические характеристики Взаимодействие с международными и региональными ОРГАНИЗАЦИЯМИ Работы по участию в реализации Соглашения о взаимном ПРИЗНАНИИ НАЦИОНАЛЬНЫХ ЭТАЛОНОВ, калибровок и сертификатов измерений, выдав

Подобный материал:

• Euro-asian jewish congress, 3948.4kb.
• Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации (еасс) euro-asian council, 1527.93kb.
• National Science Foundation), apra (Advanced Project Research Agency), nasa, национальные, 139.03kb.
• Семинара Тема доклада, 26.24kb.
• Семинара Тема доклада, 24.57kb.
• Selected National Issues and the Civic Program Поддержка: предоставление средств, 209.24kb.
• Lviv Polytechnic National University утворений відповідно до Конституції України, інших, 422.85kb.
• Novosibirsk Siberian University of Consumer’s Cooperation Appendix to the Diploma No., 62.78kb.
• Стоимость программы: € 3,850 Euro Скидка при условии оплаты: в апреле 5% Стоимость, 21.4kb.
• Atutory acts the problem of legal regulation of activity of higher educational institutions, 763.82kb.

В 2003 году проводились сличения шкалы времени UTC(SU) - Россия со шкалами времени UTC(BY) - Р.Беларусь, UTC(PL) – Польша и UTC(UA) –Украина. Осуществлялся взаимный обмен измерительной информацией.

Сличения шкал времени UTC(SU) и UTC(BY)  проводились с использованием одновременных приемов сигналов КНС ГЛОНАСС (несколько сеансов в сутки) и с использованием приемов сигналов КНС GPS (ежедневно). Однако следует отметить, что результаты приема сигналов КНС ГЛОНАСС из БелГИМ во ВНИИФТРИ поступали крайне нерегулярно. Поэтому сличения вышеперечисленных шкал проводились с использованием сигналов КНС GPS.

Сличения шкал времени UTC(SU) и UTC(GUM)  проводились с использованием приемов сигналов КНС GPS в дифференциальном режиме в соответствии с требованиями [1].

Сличения шкал времени UTC(SU) и UTC(UA)  проводились с использованием сигналов КНС GPS (ежедневно) и по радиометеорному каналу (1-2 сеанса в неделю).

Сличения шкал времени UTC(SU) и одного из водородных хранителей «КазИнМетр» проводились с использованием приемов сигналов КНС GPS в дифференциальном режиме в соответствии с требованиями [1]. Однако шкала UTC(KZ) в 2003 г. не формировалась.

От служб времени и частоты Болгарии и Словакии в 2003 году измерительная информация не поступала.

На приведенном ниже рисунке представлено взаимное положение шкал времени лабораторий участников в 2003 г. относительно международной шкалы координированного времени UTC.






В последующей таблице можно увидеть информацию о размерах единиц времени участниц по отношению к международной шкале координированного времени UTC и сведения об использованных каналах сличений.

	SU	PL	BY	UA
Расхождение шкал (нс) UTC - UTC(i) на 31.12.2003, MJD = 53004	-26.4	-22.0	-63.4	274.6
Расхождение размеров единиц f/f[UTC - UTC(i)]  10+14 среднее за год	-0.14	-0.861	0.092	0.92
Неопределенность сличений (нс)	<10	<10	20	20
Используемые каналы сличений	ГЛОНАСС, GPS, РМК	GPS	GPS, ГЛОНАСС	GPS РМК

В Харьковском институте метрологии ХГНИИМ, Украина, в 2003 г. по теме выполнялись следующие работы:

• сравнение национальной шкалы времени Украины с Международной шкалой координированного времени с использованием сигналов спутниковой радионавигационной системы GPS;
  
• сравнение шкал времени государственных эталонов единиц времени и частоты Украины и Российской Федерации с использованием сигналов GPS и радиометеорного канала связи;
  
• анализ результатов сравнения национальных шкал времени разных стран;
  
• подготовка, рассылка по электронной почте и размещение на сайте ХГНИИМ (http:\\www.metrology/kharkov.ua) еженедельных (оперативных) и ежемесячных (официальных) информационных бюллетеней Государственной службы времени и эталонных частот Украины с результатами сравнения шкал времени и другой частотно-временной информацией.
  

На протяжении всей эксплуатации Государственного первичного эталона времени и частоты Республики Казахстан проводились сличения с Государственным первичным эталоном Российской Федерации, с использованием приемов сигналов спутниковой навигационной системы GPS в дифференциальном режиме. Внешние сличения проводились в соответствии с расписанием, подготавливаемым и рассылаемым МБМВ. Производился обмен полученными результатами внешних и внутренних сличений для расчета шкалы времени UTC(KZ) и сравнения ее со шкалой UTC(SU).

В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 8.129-99 "Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты" сличения будут проводиться непрерывно. В дальнейшем представляет интерес сличения с национальными эталонами стран участников КООМЕТ.

От служб времени и частоты Болгарии и Словакии измерительная информация не поступала, так как у них нет никаких материалов – проектов или планов работ, разработанных другими участниками, по которым они могли бы судить о ходе работ в других странах.


ТЕМА 17/RU-a/92

«ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЦЕЗИЕВЫХ РЕПЕРОВ ЧАСТОТЫ»

(постоянная метрологическая работа)

Координатор:	ВНИИФТРИ, Россия.
Партнеры:	ПТБ, Германия; ВНИИФТРИ, Россия; СМУ, Словакия; ХГНИИМ, Украина

В 2003 г. во ВНИИФТРИ, Россия продолжались работы по модернизации первичного цезиевого репера частоты МЦР-102. В результате усилий последних лет прибор работал существенно более надежно давая около 60 определений частоты невозмущенного перехода атома Cs в год. Оцениваемая неопределенность типа В составляет   310^-14. Вместе с тем средняя разность размеров единиц между TAI и CS 102 за период 2001 – 2003 около 0.1310^-14. Долговременная стабильность прибора относительно TAI представлена на следующем рисунке.

В

2003 г. продолжались работы по цезиевому фонтану. Разработан и создан экспериментальный макет установки для охлаждения атомов. Проведены исследования по охлаждению и управлению движением атомов. Достигнута температура облака холодных атомов около 1 мкК. Атомное облако подбрасывалось лазерными лучами на высоту до 80 см (ограничена физическими размерами установки).

Разработан, изготовлен и исследован макет системы защиты пролетного пространства цезиевого атомного фонтана от внешних полей. Величина сдвига частоты невозмущенного перехода из-за неоднородности С-поля по оценкам не превышает 510^-16.

Разработана оригинальная схема формирования горизонтальных оптических лучей и экспериментально подтверждена эффективность ее работы.

После реорганизации, проведенной в физико-техническом институте (РТВ), Германия, за работу и оценку первичных цезиевых часов отвечает Рабочая группа по «Стандартам времени», входящая в состав отдела по времени и частоте. Поэтому в приоритетных направлениях работ имеются некоторые изменения. В течение 2003 г. в РТВ продолжались работы на цезиевых стандартах частоты CS1 и CS2 и на стандарте частоты на фонтане CSF1. Не проводилось исследований цезиевых атомных часов с тепловым пучком атомов. Вместо этого основное внимание в работах было направлено на исследования цезиевого стандарта на фонтане CSF1 и на разработку нового стандарта частоты, CSF2, который начнет работать в 2004 году. Далее в отчете работы, проводимые в РТВ, описаны более подробно.

Первичные часы. Установки CS1, CS2 и CS3 работали как часы, у которых управляемый кварцевый генератор является источником сигнала 5 МГц, используемого для сличений частоты, и источником импульсного сигнала 1Гц, Т (часы), который непрерывно сличался со шкалой UTC(РТВ). Рабочие параметры регулярно проверялись и подтверждались для того, чтобы иметь оценки неопределенности часов за любой заданный период 2003г. Это параметры: частота Зеемана, уровень СВЧ-мощности, ширина линии часового перехода, спектральная чистота СВЧ-сигнала возбуждения и некоторые характерные сигналы в электронной части. На установках CS1 и CS2 реверсировали направление пучка атомов. При этом не было обнаружено никаких признаков, указывающих на необходимость изменения величины неопределенности часов, а именно u_B = 810^-15 и 1210^-15 для CS1 и CS2 соответственно. Неопределенность установки CS3 больше не оценивается, а установка CS3 работает как любые другие промышленные часы. В последнее время нестабильность у CS3 была такая же, как у стандарта частоты CS1. К сожалению, в конце ноября 2003г. вышел из строя термостат и в данный момент атомный пучок в обратном направлении бесполезен. Ремонт стандарта CS3 будет проводиться по мере появления возможностей у Рабочей группы.

Цезиевый стандарт CS1 на фонтане. В течение 2003г. было накоплено в общей сложности 392 результатов сличений стандарта частоты CSF1 на фонтане с водородным мазером лабораторного типа. Общее время измерений составило 81.5% от 365 дней в году. Сличения со стандартом La Fontaine Mobile (FOM) Национального бюро метрологии (BNM)-SYRTE были начаты в декабре 2002г. и продолжались два месяца. В ходе этих сличений у обоих стандартов варьировались потенциальные параметры обуславливающие некоторые сдвиги частоты. В общем, между двумя фонтанами наблюдалась небольшая разность частот неизвестного происхождения порядка 4  10¹⁵ . Существенно что наблюдавшаяся разность частот не была функцией исследуемых экспериментальных параметров. Исследования, проводимые в РТВ с целью решения этой проблемы в первой половине 2003г., затруднялись из-за недостаточной стабильности и предсказуемости поведения водородных мазеров РТВ. На данный момент никаких объяснений несогласованности с FOM не найдено. В конце концов, решили отложить дальнейшие исследования до тех пор, пока не будем располагать более стабильным опорным генератором.

CSF1 продолжали эксплуатировать в так называемом обычном режиме работы, при котором неопределенность u_B составляет 110^-15, а кратковременная нестабильность частоты равна _y (=1 s) = 210 ^–13. В этом режиме работы выходная частота кварцевого генератора сличается с частотой водородных мазеров PTB с использованием промышленного фазового компаратора. В свою очередь мазеры сличают с первичными часами PTB и со шкалой UTC (PTB), а о результатах измерения сообщают в BIPM для включения их в процесс обработки ALGOS. Таким образом, значения частоты мазеров относительно шкалы TAI становятся известны за стандартный интервал в 5 суток. Всего в 2003 году было проведено два измерения (по 15 дней каждое) CSF1 – Мазер между стандартными датами BIPM. На течение каждого интервала измерений время работы установки CSF1 охватывало, по меньшей мере, 95 % всего времени и было абсолютно равномерно разбросано. Из – за непостоянной работы неопределенность является незначительной по сравнению с другими составляющими неопределенности.

Установку CSF1 средствами внешних сличений сравнивали со стандартами на фонтане NIST-F1 в NIST-е, , NPL-CSF1 в NPL, IEN-CSF1 в IEN, и с двумя стандартами на фонтане, которые находятся в BNM-SYRTE (OP), FOM и FO2. Только в двух случаях расхождение между двумя сличаемыми стандартами, превысило установленную 1 стандартную неопределенность измерения.

В будущем появится больше возможностей для проведения сличений стандартов на фонтане. Начиная с настоящего времени обычные дуплексные спутниковые сличения среди европейских лабораторий, оснащенных стандартами на фонтанах, BNM-SYRTE, IEN, и PTB и с NIST, выполняли четыре раза в день. Это позволяет лучше охарактеризовать неопределенность измерения, вводимую каналом сличения. Это также облегчает получение оценок сличений, так как интервалы измерения «фонтан минус мазер» (fountain minus maser) в обеих лабораториях и сличение частот между мазерами в обоих институтах в идеале должны бы быть точно одинаковыми. В противном случае, оценка становится более сложной, так как потребуется экстраполировать значения частоты, и обусловленную этим неопределенность будет нелегко оценить.

В ХГНИИМ, Украина, в 2003г. по теме был выполнен ряд работ, результаты которых заключаются в следующем:

• разработан и изготовлен измеритель частотных характеристик (ИЧХ), предназначенный для автоматизированного измерения основных метрологических характеристик цезиевого репера (нестабильности частоты, спектральной плотности мощности фазовых флуктуаций, паразитной и детерминированной флуктуации фазы и частоты и др.);
  
• проведена окончательная сборка цезиевого репера и проверка его на функционирование;
  
• исследованы метрологические характеристики репера при следующих условиях: температура источника и ионизационного детектора - 417 ^°К и 1373^°К соответственно, напряженность магнитного поля в зазоре фокусирующих магнитов – 7^.10⁴ А/м, напряженность С-поля 4,5 а/м.
  

В результате исследований получено, что нестабильность частоты репера, определяемая как средняя квадратическая относительная вариация частоты за времена 1 с, 19 с и 100 с составила 3.110^-12, 9.110^-13 и 510^-13 соответственно.


Из СМУ, Словакия, информация по теме не поступала.

ТЕМА 174/RU – 99

«СОСТОЯНИЕ ЭТАЛОННОЙ БАЗЫ СТРАН-ЧЛЕНОВ КООМЕТ

В ОБЛАСТИ ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫ»

Координатор:	ВНИИФТРИ, Россия.
Партнеры:	БелГИМ, Р.Беларусь; НМЦ, Болгария; РГП «КазИнМетр», Р.Казахстан; НЦСМС, Молдавия; ВНИИФТРИ, Россия; ХГНИИМ, Украина; СМУ, Словакия; ЦНИИМ, НДР Корея; ГП «Киргизский центр испытаний и сертификации», Республика Кыргызстан; ИНИМЕТ, Республика Куба

В Болгарии эталонная база не изменилась и состоит из: цезиевого эталона времени и частоты типа HP 5071 A Option 001 High Performance Tube, № US39301501 – фирмы HEWLETT PACKARD США; приемника сигналов навигационной системы Global Positioning System (GPS) с рубидиевым осциллятором типа MFS – фирмы Efratom Elektronik; измерителя интервалов времени, фазоизмерителя типа А 7 фирмы Quartzlock, Великобритания; компаратора частоты фирмы-производителя Adret, Франция, тип 4110А.

В Казахстане основу эталонного комплекса составляют хранители времени и частоты на основе двух активных водородных стандартов типа VCH 1005 и пассивного VCH 1004A, который может выполнять функцию транспортируемых квантовых часов. Аппаратура внутренних сличений представляет собой автоматизированную измерительную систему, в которую входят фазовый компаратор и коммутатор измеряемых сигналов, и системы размножения сигналов, состоящую из буферных усилителей и кварцевых синхронометров. Аппаратура внешних сличений состоит из управляющего компьютера с программным обеспечением и встроенным прецизионным измерителем интервалов времени GT 200, GPS приемника и антенны приемника. В состав аппаратуры передачи эталонных сигналов времени и частоты входят: синхронометр, формирователь сигналов проверки времени, измеритель текущих значений времени, радиоприемник.

Метрологические характеристики:

Диапазон значений интервалов времени, в котором воспроизводится единица, составляет 110^-9 ÷ 110⁸ с. Диапазон значений частоты, в котором воспроизводится единица, составляет 1 ÷ 510⁶ Гц. Эталон обеспечивает воспроизведение единиц со средним квадратическим отклонением результата измерений не превышающим 110^-13 за три месяца, суммарная погрешность эталона (неисключенная систематическая погрешность) не превышает 110^-13 , погрешность расхождения шкалы времени ГЭВЧ РК от шкалы времени Российской Федерации не превышает
1 мкс. Нестабильность эталона за интервалы времени составляет:

1 с 10 с 100 с 3600 с 1 сутки

1.510-12 410-13 110-13 210-14

В дальнейшем планируется увеличение ансамбля хранителей, в т.ч. оснащение цезиевым стандартом частоты. На базе эталона планируется создание по поверке и калибровки квантовых мер частоты и др. СИ времени и частоты.

В 2003 г. в России проводились исследования водородных стандартов частоты и средств сличений Государственного и вторичных эталонов ГСВЧ. Никаких существенных изменений в аппаратурном составе не произошло.

В Республике Украина произошли изменения в составе и характеристиках эталонной базы:

Модернизирован приемник сигналов GPS и ГЛОНАСС типа Navior-S (обновлено его программное обеспечение и обеспечена возможность работы от внешнего высокостабильного источника опорной частоты), в результате чего повышены метрологические характеристики этого приемника.

Проведена очередная аттестация вторичного эталона единиц времени и частоты УкрЦСМ. Эталон аттестован с прежними метрологическими характеристиками (суммарная погрешность эталона не более 410^-13, допускаемое расхождение шкалы координированного времени эталона с национальной шкалой времени не более ± 3 мкс).

В связи с реорганизацией УкрЦСМ и изменением его названия внесены соответствующие изменения в официальные документы вторичного эталона единиц времени и частоты. Его нынешнее место хранения – Всеукраинский государственный научно-производственный центр стандартизации, метрологии, сертификации и защиты прав потребителей (Укрметртестстандарт), г. Киев.

Состояние эталонной базы Республики Киргизстан: автоматическая установка для поверки мер частоты (АУПМЧ), стандарт частоты и времени (Ч1-74), синтезаторы частоты (Ч6-71 и Ч7-31), приемник – компаратор (Ч7-38).

Национальная служба времени и частоты Республики Куба обеспечивает решение следующих задач:

1. Шкала атомного и всемирного времени Республики Куба (ТA (RK) и UTC (RK))
   
2. Национальные калибровочные службы времени и частоты. Обеспечение единства измерений в стране
   
3. Исследования в области измерений времени и частоты
   
4. Передача размеров единиц времени и частоты в пределах всей страны через радиостанции
   
5. Законодательная метрология в области времени и частоты
   
6. Специальные и высокоточные измерения времени и частоты
   
7. Консультации по данной теме
   

Национальный стандарт времени и частоты Республики Куба состоит из:

• 3-х лучших Rb стандартов частоты
  
• 1-го резервный Rb стандарт
  
• 2-х приемников сигналов GPS
  
• 1-го цифрового фазовращателя
  
• 3-х вторичных кварцевых часов
  
• 1-го многоканальный частотный буферный усилитель
  
• 3-х усилителей временных сигналов
  
• 1-го счетчика временных интервалов
  

В будущем Государственный эталон времени и частоты будет готов к полностью автоматизированному процессу сбора данных (и математический процесс) со спутников системы GPS и проведения внутренних взаимных сличений. Также начнут процесс замены старых водородных мазеров.

Из Республики Молдова и Республики Беларусь информация по данной теме не поступала.

4. Взаимодействие с международными и региональными ОРГАНИЗАЦИЯМИ
   

Международное Бюро Мер и Весов (BIPM):		регулярный обмен данными для формирования TAI;
Консультативный Комитет по времени и частоте (CCTF):		участие в работе CCTF и его рабочих групп
Консультативный Комитет по длине (ССL)		Участие в выработке рекомендаций по переопределению секунды
Международный телекоммуникационный Союз (ITU):		участие в работе группы 7А;
Международная служба вращения Земли (IERS):		регулярный обмен данными;
Международная геодезическая служба (IGS):		обмен данными наблюдений и результатами их обработки;
Международная служба лазерной локации спутников (ILRS):		обмен данными наблюдений и результатами их обработки

5. Работы по участию в реализации Соглашения о взаимном ПРИЗНАНИИ НАЦИОНАЛЬНЫХ ЭТАЛОНОВ, калибровок и сертификатов измерений, выдаваемых нМИ (MRA)
   

Весной 2003 г. были подготовлены в соответствии с согласованным Рабочей группой и разосланным секретарем JCRB классификатором СМС файлы ВНИИФТРИ в области измерений времени и частоты. 30 мая 2003 г. они были представлены в Секретариат КООМЕТ для проведения внутри региональной экспертизы.

Одновременно было подготовлено 2 заседание Технического Комитета КООМЕТ ТК 1.11 «ВРЕМЯ и ЧАСТОТА», которое было проведено 3 по 4 сентября в БелГИМ, г. Минск. В рамках подготовки Заседания и в связи планировавшимся рассмотрением на нем Положения Заседание Технического Комитета КООМЕТ ТК 1.11 «ВРЕМЯ и ЧАСТОТА» членам Комитета КООМЕТ были разосланы запросы по поводу номинации представителей от национальных метрологических организаций для участия в работе ТК. К сожалению, ответы были получены только от Республики Беларусь, Федеративной республики Германия и Республики Куба. По видимому целесообразно повторить запрос при подготовке к проведению планируемого на конец мая 2004 г. 14 заседания Комитета КООМЕТ.

На заседании ТК были рассмотрены проблемы подготовки СМС файлов для проведения внутри региональной экспертизы. Было предложено до конца 2003 г. подготовить и представить на внутрирегиональную экспертизу СМС файлы в закрепленной области измерений и рассмотреть ее результаты на очередном, 3 заседании Технического Комитета КООМЕТ ТК 1.11 «ВРЕМЯ и ЧАСТОТА», которое планируется провести в конце февраля 2004 г.

Рассмотрено, принято, рекомендовано к утверждению Комитетом КООМЕТ и направлено в Секретариат КООМЕТ Положение о Техническом Комитете КООМЕТ ТК 1.11 «ВРЕМЯ и ЧАСТОТА».

Во время 35 ежегодного совещания «Системы и применение точного времени и временных интервалов», (PTTI в Хилтон Сан Диего, г. Сан Диего, Калифорния, США 2-4 декабря 2003 г. председатель ТК 1.11 принял участие в очередном заседании Рабочей Группы Консультативного Комитета по Времени и Частоте по MRA, под председательством г-на де Йонга. Основные вопросы, рассмотренные Рабочей Группой – подготовка к проведению 16 заседания Консультативного Комитета по Времени и Частоте, планируемого на 1-2 апреля 2004 г. в МБМВ, Севр, Франция в свете задач MRA. В частности, был затронут вопрос о неопределенности опорных величин, о методологии и процедуре получения оценок этих величин, о дополнительных сличениях и процедурные вопросы по поводу подготовки отчетов о проведении Ключевых Сличений их утверждении, учитывая специфические вопросы непрерывного формирования шкалы Всемирного Координированного Времени UTC.


ЛИТЕРАТУРА

1	Technical Directives for Standardization of GPS Time Receiver Software to be implemented for improving the accuracy of GPS common-view time transfer by the Group on GPS Time Transfer Standards, a Sub-Working Group of the CCDS Working Group on improvements to TAI, Rapport BIPM-93/6.