Время в порядке

Обеспечение единства измерений

Ключевые направления деятельности ВНИИФТРИ соотносятся с задачами, поставленными Метрической конвенцией, заключенной в 1875 году. Участие Российской Федерации в системе Метрической конвенции предъявляет высокие требования к точности, сопоставимости и технологичности эталонов, используемых в стране. За все годы работы во ВНИИФТРИ накопился богатый опыт в разработке, совершенствовании и применении государственных эталонов, в том числе эталонов, соответствующих международным стандартам и требованиям Международного бюро мер и весов.

Сегодня институт хранит и поддерживает эталонную базу, состоящую из 57 государственных первичных эталонов. Два государственных первичных эталона ВНИИФТРИ воспроизводят основные единицы Международной системы единиц (СИ) – секунду и кельвин.

Справка

Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) – это Государственный научный метрологический институт, расположенный в Московской области.

ВНИИФТРИ был основан в 1955 году в Подмосковном поселке Менделеево на базе Центрального научно-исследовательского бюро единой службы времени, ЦНИИ радиоизмерений и ЦНИИ физико-технических измерений. В 1994 году институту был присвоен статус Государственного научного центра Российской Федерации.

Сейчас ВНИИФТРИ является Государственным научным метрологическим институтом, который проводит фундаментальные и прикладные исследования в области метрологии, обеспечивая единство измерений, разработку и совершенствование государственных эталонов, а также новые методы измерений. Институт также выполняет функции Главного метрологического центра Государственной службы времени и частоты, обеспечивая воспроизведение национальной шкалы времени и удовлетворяя потребности государства в эталонных сигналах времени и частоты, а также в информации о параметрах вращения Земли. ВНИИФТРИ выполняет функции головной организации Росстандарта по ряду важнейших направлений.

подробнее

Также ВНИИФТРИ является разработчиком и обладателем уникального комплекса высокоточных измерений электромагнитных полей. Входящее в состав комплекса оборудование позволяет проводить высокоточные измерения радиотехнических характеристик антенных систем, а также высокоточные измерения параметров электромагнитной совместимости продукции.

Испытательный комплекс для высокоточных измерений радиотехнических характеристик антенн и антенных систем предназначен для проведения высокоточных антенных измерений вплоть до миллиметрового диапазона длин волн (в том числе для систем с большими размерами апертуры) и позволяет решать задачи калибровки и инструментальной настройки новейших и перспективных антенных систем.

Полубезэховая экранированная камера  для испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС), также входящая в состав комплекса, обеспечивает возможность проведения испытаний продукции на соответствие требованиям действующих стандартов в этой области принятыми в международной практике методами.

Комплекс средств для проведения высокоточных измерений параметров ЭМС позволяет проводить испытания медицинской техники, оборудования для атомных станций, авиационной и космической техники, а также испытания крупногабаритных объектов, включая автотранспорт с двигателями внутреннего сгорания, гибридные автомобили, электромобили, а также радиоэлектронные автомобильные компоненты.

Являясь эталонной площадкой для проведения испытаний на ЭМС, комплекс обеспечивает гарантированное признание за рубежом результатов испытаний, проведенных в РФ.

Развитие Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени (ГЭТ 1-2022), функционирующий на основе ансамбля высокоточных стандартов частоты, обеспечивает воспроизведение единиц времени и частоты, хранение и передачу национальной шкалы времени Российской Федерации, а также вносит вклад в формирование Международного координированного времени (UTC).

Комплекс воспроизведения единиц времени и частоты из состава ГЭТ 1-2022 включает в себя стандарты частоты фонтанного типа на основе атомов цезия и рубидия, а также оптические стандарты частоты на основе атомов стронция, что позволяет достигать стабильности и точности измерений на уровне современных мировых требований.

В рамках осуществления положений Метрической конвенции, сформировавшей основу для сотрудничества и сопоставимости измерений на глобальном уровне, ГЭТ 1-2022 ВНИИФТРИ регулярно участвует в международных сличениях. Это не только подтверждает высокую точность и надежность российского эталона, но и гарантирует соответствие национальной шкалы времени всемирной координированной шкале времени UTC, формируемой Международным бюро мер и весов (BIPM). В 2023 году, впервые с момента утверждения первого в истории России Государственного эталона времени, вклад российского эталона в формирование UTC превысил в процентном соотношении вклады эталонов других развитых стран и в настоящее время составляет около 23%.

Особое значение имеет участие ВНИИФТРИ в международных проектах, связанных с предстоящим переопределением единицы времени секунды – одной из базовых единиц СИ. Современное определение секунды основано на длительности периодов излучения атома цезия. Однако стремительное развитие оптических стандартов времени, в частности, создание атомных часов нового поколения на основе оптических переходов, подготовило основу для перехода от микроволнового к оптическому определению секунды. ВНИИФТРИ принимает активное участие в исследованиях и разработках, направленных на повышение характеристик оптических стандартов, обеспечивая связь российских результатов с международными.

Развитие термометрии и другие ключевые направления работы

Сегодня деятельность ВНИИФТРИ охватывает широкий спектр направлений. Институт играет важную роль в обеспечении единства измерений как в России, так и на мировой арене. Внедряя передовые технологии, поддерживая высокую квалификацию специалистов и развивая партнерские связи с зарубежными метрологическими институтами, институт способствует гармонизации национальных эталонов с международными требованиями.

Так, одним из важнейших международных проектов, в которых участвует институт, является совершенствование воспроизведения единицы термодинамической температуры – кельвина. В последние годы на международном уровне реализуется масштабный проект по внедрению нового определения единицы температуры, базирующегося на фундаментальных физических константах, и измерению расхождений значений абсолютной термодинамической температуры и действующей Международной температурной шкалы (МТШ-90).

Принцип работы акустических термометров основан на крайне точном измерении скорости звука в инертных газах, прежде всего в гелии, при различных температурах. Такой метод позволяет воспроизводить единицу температуры в соответствии с ее новым определением, минуя специфические характеристики отдельных веществ, используемых для фиксированных точек, и исключая систематические погрешности, присущие традиционным методикам.

Значение постоянной Больцмана, полученное во ВНИИФТРИ в 2017 году, согласуется со значениями, полученными в других зарубежных метрологических институтах, и со значением, зафиксированным в 2018 году для нового определения кельвина.

Внедрение АГТ позволило провести измерение отклонения температуры, определенной по Международной температурной шкале МТШ-90, от термодинамической температуры. Специалисты института систематически измеряют расхождения между температурой по МТШ-90 и термодинамической температурой для ряда температурных точек. Эти работы продолжаются и в настоящее время и имеют большое значение при совершенствовании Международной температурной шкалы.

Разработка акустических газовых термометров и получение новых экспериментальных данных позволили ВНИИФТРИ стать активным участником международного проекта, связанного с переопределением кельвина. Результаты российских работ входят в основу исследований, рассматриваемых в специализированных рабочих группах Международного бюро мер и весов, что имеет большое значение при совершенствовании Международной температурной шкалы.

Благодаря этой многогранной работе ВНИИФТРИ является надежной опорой научно-технического развития, укрепляет положение России на глобальной метрологической арене и вносит вклад в реализацию принципов Метрической конвенции – обеспечение сопоставимости и доверия к результатам измерений во всем мире.