Государственный технический

Государственный первичный эталон (ГОСТ 8.022—75), предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи размера единицы силы постоянного электрического тока — ампера — рабочим средствам измерений с помощью образцовых средств измерений, заимствованных из других поверочных схем, образцовых амперметров с диапазоном измерений 1 • 10~6...ЗОА и мер малых токов от 1 • 10~12 до 1 • 10~6 А, представляет собой комплекс средств измерений, в состав которого входят: токовые весы, состоящие из электродинамической системы (последовательно соединенные неподвижный и подвижный соленоиды точно известных геометрических размеров, обтекаемые постоянным током 1,018646 А) и весов с дистанционным управлением (для уравновешивания силы взаимодействия между соленоидами силой тяжести гирь); мера электрического сопротивления, применяемая при передаче размера единицы (эталон сравнений).

Государственный первичный эталон единицы магнитного потока создан по типу катушки Кемпбелла. Первичная обмотка катушки состоит из двух одинаковых однослойных цилиндрических поясов (по 100 витков в каждому, соединенных последовательно; вторичная обмотка с большим радиусом расположена в плоскости симметрии этих поясов соосно с ними. Взаимная индуктивность катушек рассчитывается по геометрическим размерам. Номинальное значение постоян-

Государственный первичный эталон (ГОСТ 8.022—75), предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи размера единицы силы постоянного электрического тока — ампера — рабочим средствам измерений с помощью образцовых средств измерений, заимствованных из других поверочных схем, образцовых амперметров с диапазоном измерений 1 • 10~6...30 А и мер малых токов от 1 • 10~12 до 1 • 10~6 А, представляет собой комплекс средств измерений, в состав которого входят: токовые весы, состоящие из электродинамической системы (последовательно соединенные неподвижный и подвижный соленоиды точно известных геометрических размеров, обтекаемые постоянным током 1,018646 А) и весов с дистанционным управлением (для уравновешивания силы взаимодействия между соленоидами силой тяжести гирь); мера электрического сопротивления, применяемая при передаче размера единицы (эталон сравнений).

Государственный первичный эталон единицы магнитного потока создан по типу катушки Кемпбелла. Первичная обмотка катушки состоит из двух одинаковых однослойных цилиндрических поясов (по 100 витков в каждом), соединенных последовательно; вторичная обмотка с большим радиусом расположена в плоскости симметрии этих поясов соосно с ними. Взаимная индуктивность катушек рассчитывается по геометрическим размерам. Номинальное значение постоянной эталона 10~2 Вб/А с погрешностью не более 0,001 % [21].

Развитие многих направлений науки и техники определяется точностью 'измерения времени и частоты. Из семи основных физических величин (длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, сила света и количество вещества) эталоны времени и частоты являются самыми точными. Это свидетельствует о том внимании, которое проявляет общество в процессе научной и производственной деятельности к вопросам измерения времени и его производной — частоты. В настоящее время Государственный первичный эталон времени и частоты СССР, базирующийся на группе квантовых мер частоты (водородных, цезиевых, рубидиевых генераторов), обеспечивает воспроизведение единицы времени — секунды и единицы частоты — герца со СКО результата измерений, не превышающем 10~13, при НСП не более 10~12. Измерительная аппаратура для частотно-временных измерений представляет со-бой единый комплекс приборов, позволяющий осуществить измерения времени и частоты с привязкой к Государственному эталону. Следует заметить, что в настоящее время ведутся работы по созданию единого Государственного эталона длины, времени и 'частоты. Особенность частоты состоит в том, что эталонное значение может быть передано на рабочее место, минуя 'промежуточные этапы передачи размера частоты. Для этого используются каналы радиовещания и телевидения. Приборы для сличения частот в настоящее время выполняются в виде приборов общего применения. С по'мощью этих приборов осуществляется начальная установка и синхронизация часовых систем, разнесенных в пространстве, по сигналам эталонных частот и сигналам точного времени, передаваемым радиостанциями Государственной метрологической службы СССР.

Государственный первичный эталон состоят из комплекса средств .измерений: блока формирования сигналов, блока фильтров, квадратичного вольтметра, анализаторов спектра, источника гармонических сигналов. Размер единицы передается рабочему эталону, образцовым и далее рабочим средствам в соответствии с Государственной поверочной схемой средств измерения нелинейных искажений. Измерители нелинейных искажений созданы в виде аналоговых и цифровых приборов.

Воспроизведение единицы генри в абсолютной мере во ВНИИМ осуществляется при помощи соленоидов, индуктивность которых определяется расчетным путем. Так как формулы электродинамики предполагают идеализированную форму соленоидов, то при расчетах учитываются поправки на конечность сечения провода, неравномерность шага обмотки и др. Государственный первичный эталон единицы индуктивности (утвержден в 1970 г.) представляет собой комплекс средств измерений, в состав которого входят четыре катушки индуктивности и мост переменного тока, работающий на частоте 1000 Гц. Мост предназначен для сличения эталонных катушек и для передачи размера единицы рабочим эталонам. Среднее значение индуктивности катушек эталона, определяющее размер единицы, равно 0,0211570 Г. Средняя квадратическая погрешность воспроизведения генри во ВНИИМ имеет порядок 1-10~5. Средняя квадратическая погрешность передачи размера единицы составляет 5-10~в. Основными трудностями повышения точности эталона генри-являются: сложность создания соленоидов, удовлетворяющих высоким требованиям к их геометрическим размерам, влияние ряда факторов, не поддающихся точному расчету (поверхностный эффект, влияние внешних электромагнитных полей и др.). Все это привело к развитию метрологических работ, связанных с переходом от применения в качестве первичного эталона группового эталона единицы индуктивности к эталону единицы емкости, основанному на расчетном конденсаторе.

ГОСТ 8.095-81, Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции от 5х х!0~12 до 5 -10~2 Тл в диапазоне частот 0—0,1 Гц.

Эталон единицы силы электрического тока. Государственный первичный эталон ампера (регламентируется ГОСТ 8.022—75) — это комплекс средств измерений, в состав которого входят токовые весы и мера электрического сопротивления, применяемая при передаче размера ампера (эталон сравнения). С помощью токовых весов реализуется закон взаимодействия электрических токов — закон Ампера, положенный в основу определения ампера. В токовых весах, представляющих собой рычажные равноплечие весы, с одной стороны на коромысло действует сила взаимодействия двух соленоидов, один из которых подвижен и подвешен к этому коромыслу, с другой стороны — гиря известной массы. При протекании по этим катушкам постоянного тока возникает сила их взаимодействия, которая уравновешивается силой тяжести (например, массой гири).

Эталон единицы электродвижущей силы и напряжения. Государственный первичный эталон вольта (регламентирован ГОСТ 8.027—81) состоит из меры напряжения на основе эффекта Джозефсона (возникновение напряжения между двумя разделенными тонким слоем диэлектрика сверхпроводниками, помещенными в высокочастотное электромагнитное поле), группы нормальных элементов и компараторов для сличения нормальных элементов между собой и с мерой напряжения. В состав вспомогательного оборудования входит комплект, состоящий из компьютера и устройств контроля температуры нормальных элементов, автоматической регистрации результатов измерений и контроля вольт-амперных характеристик переходов Джозефсона. Таким образом, эталон базируется на стабильном эффекте Джозефсона и воспроизводит вольт абсолютным методом. Нормальные элементы, помещенные в термостат, обеспечивают хранение этой единицы. Первичный эталон вольта обеспечивает воспроизведение единицы ЭДС и электрического напряжения с относительным среднеквадратическим отклонением не более 5- КГ8 при относительной систематической погрешности, нелревышающей КГ6.

Государственный первичный эталон напряжения переменного тока для значений 0,1 ...10 В в диапазоне частот 20...3-107 Гц (ГОСТ 8.184—76) состоит из двух наборов термоэлектрических преобразователей напряжений, потенциометров постоянного тока, меры ЭДС, делителя напряжения и стабилизированных источников постоянного и переменного токов. Эталон воспроизводит единицу напряжения с относительным среднеквадратическим отклонением не более 5-10"5 при относительной систематической погрешности, не превышающей 8-1 (Г4.

Рецензент кафедра электрических машин ЛПИ им. М.И. Калинина (С.-Петербургский Государственный технический университет)

Рецензент кафедра электрических машин ЛПИим. М. И. Калинина (С.-Петербургский Государственный технический университет)

Льв.ПИ — Львовский политехнический институт МВТУ — Московское высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (ныне ГТУ — Государственный технический университет)

Министерство науки и образования РФ Архангельский государственный технический университет

Министерство науки и образования РФ Архангельский государственный технический университет

Министерство науки и образования РФ Архангельский государственный технический университет

Министерство образования Российской Федерации Архангельский государственный технический университет

Министерство образования РФ Архангельский государственный технический университет

Министерство образования Российской Федерации Архангельский государственный технический университет

Архангельский государственный технический университет, 2002

Министерство образования Российской Федерации Архангельский государственный технический университет