Перспективы развития эталонов

В связи с получением высоких показателей точности и надежности эталонов, построенных на использовании квантовых эффектов, в ближайшие годы ожидается создание новых эталонов. В частности, появился новый эталон ампера, использующий косвенный метод измерений (воспроизведения) единицы силы постоянного электрического тока как отношения единицы электрического напряжения к единице электрического сопротивления, воспроизводимых эталонами вольта (на основе квантового эффекта Джозефсона) и ома (на основе квантового эффекта Холла). Особенностью квантового эталона ампера является использование метода косвенного измерения, что ранее считалось невозможным при централизованном воспроизведении основных единиц физических величин, основанном на соответствующем определении основной единицы. Однако высокая степень неизменности погрешности воспроизведения единиц величин, получаемая с помощью «квантовых» эталонов и ограничиваемая в числе других причин точностью фундаментальных физических констант (в частности, заряда электрона и постоянной Планка), позволяет снять существовавшие ранее естественные ограничения.

Поэтому будут появляться эталоны, в том числе государственные, использующие для воспроизведения и хранения единиц производных величин квантовые эффекты. Фундаментальные физические константы с появлением новых методов и средств измерений уточняются. Например, проведенные совсем недавно измерения кванта магнитного потока (величина h/2e, имеющая размерность вебера), позволили уточнить суммарную погрешность до цифры 3 × 10^-7 (до 1986 г. она считалась равной 4 × 10^-6). Таким образом, соответственно будет возрастать точность квантовых эталонов. Способность воспроизводить единицу физической величины независимо от внешних условий, географического места, времени скоро позволит рассматривать квантовые эталоны как «вечные» меры.

Следует предвидеть принципиальный характер замены многих современных эталонов квантовыми, как тех, которые были рассмотрены, так и ряда других эталонов производных величин. Действительно, если вернуться к размерностям производных величин, то большинство их связано с основными величинами и единицами длины, массы, времени, силы электрического тока. Если удастся создать эталон массы на основе возможностей ядерной физики, то, очевидно, значительная часть эталонов будет представляться «вечными» мерами. При этом метрологическое обеспечение рабочих средств измерений, многие виды которых также будут основаны на применении квантовых эффектов, потеряют ту зависимость от процедуры поверки (калибровки), которая имеется в настоящее время. Это, прежде всего, во многих случаях позволит от централизованного способа поверки (калибровки), привязанного к государственным эталонам, перейти к децентрализованным способам, что обеспечит экономию значительных средств и времени, затрачиваемых на поверку (калибровку) в соответствии с «многоэтажной» поверочной схемой.

Глава 3. Основные вопросы измерений и средств измерений

Дата добавления: 2014-01-04