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