Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



мерно текущее время. Сравнивая рассчитанные эфемериды на определенный момент времени с координатами тех же небесных тел, полученных по астрономическим наблюдениям, вычисляют поправку к всемирному времени, отражающую разницу мевду эфе-меридным и всемирным временем.

С первого января 1972 г. атомные шкалы времени во всем мире корректируют по всемирному астрономическому времени сдвигом на 1 с.

Наряду с использованием естественных астрономических процессов в технике измерения времени широко используются искусственные хронометрические процессы. Время еуток измеряют часами, а интервалы времени в науке и технике, как правило,-электронными измерителями интервалов времени.

Электронные средства измерения времени. Эти средства используются при формировании и хранении шкал времени UTC, базирующейся на атомном определении секунды; для синхронизации измеренных значений текущего времени в разнесенных по территории страны пунктах, обеспечивающих нужды геодезии, топографии, навигации и радиосвязи; для измерения интервалов времени с привязкой к текущему времени в радиоастрономии.

Основу номенклатуры электронных федств измерений (СИ) времени составляют синхронометры и транспортируемые квантовые часы. Современные синхрономефы являются многофункциональными приборами для измерения времени. В их состав входят устройства для формирования последовательности импульсных сигналов с периодом следования, кратным единицам измерения времени, обеспечения отсчета текущего времени и измерения интервалов времени в цифровой форме, выдачи значений времени в двоично-десятичном параллельном и ши-ротно-импульсном последовательном кодах.

Основной характеристикой электронных СИ времени является погрешность хранения шкалы времени ЛТ" за сутки, которая определяется изменением сдвига шкалы времени прибора относительно эталонной, которая воспроизводится Государственным эталоном времени и частоты. Передача эталонной шкалы потребителям осуществляется по радиоканалам в КВ, ДВ и СДВ диапазонах длин волн.

Погрешность AT определяется в основном нестабильностью частоты опорного генератора. Среднеквадратические значения погрешности для современных кварцевых и квантовых мер времени приведены ниже.

Тип генератора Погрешность,

мкс/сут

Кварцевый 41-40......10

Рубидиевый 41-50.....1

Цезиевый 41-47......0,1

Водородный 41-46.....0,01

На значение погрешности AT влияет также канал формирования сигналов времени. Эта погрешность обусловлена нестабильностью параметров изделий электронной техники, питающих напряжений, внешними факторами окружающей феды. Для современных синхронометров погрешность составляет десятки наносекунд.

Одновременно с основной шкалой времени (ШВ) (последовательностью импульсов с периодом следования 1 с) в синхронометре формируется вспомогательная шкала времени с изменяемой временной задержкой относительно основной ШВ в пределах от 1 мкс до 1 с с шагом в 0,1 мкс. Задфжка осуществляется дискретным методом. Вспомогательная шкала времени используется при синхро-низахши основной ШВ с эталонной, передаваемой по радиоканалам. В синхронометрах, предназначенных для передачи информации о текущем времени на расстояние более 200 м, в блоке формирования предусматривается преобразователь параллельного кода в последовательный. Последовательный код имеет длительность кодовой посылки 1 с и частоту повторения импульсов 100 Гц. Каждая кодовая посылка несет информацию о значении текущего времени. Кодовая посылка состоит из серии 100 импульсов, имеющих широтно-импульсную модуляцию. Логической 1 соответствуют импульсы длительностью 5 мкс, логическому О - импульсы 2 мкс. Программирующий синхроно-метр формирует сигнал для запрограммированного во времени включения измерительных приборов в автоматизированных измерительных системах. Сигнал запуска вырабатывается в момент совпадения значения текущего времени со значением, введенным кодовым переключателем в компаратор кодов. В основе работы компаратора кодов лежит фавнение одновременных битов информации двух чисел в двоичном коде.

Сигнал запуска в виде одиночного импульса кроме управления внешними устройствами включает реле времени синхрономе-тра, в результате чего на выходе прибора вырабатывается серия импульсов с запрограммированной частотой следования.

Преобразователь шкал времени представляет собой элекфонный фазовращатель, осуществляющий небольшие смещения фед-



Выход стандартных частот Опрос Команда

0,1Ги, Пи, ЮГ\ ЮОГи, 1кГи, 70кГц ГООкГц I Ж 700 кГц

ь ь ь ь ь ь ь ь ь ь

л л1 л1 л1 л

Л1 Л

>--=-V

Декада. МГц

Счетчик времени

n=70*f МО кГц

Цифровая индикация текущего времени

f/n

Схема пуска

шкалы времени

ЗГ?00кГц

Схема переменной задержки

7 МГц

5 МГц

700 кГц

и 7 МГц

7МГц

- F

- 700 кГц

7 МГц

5 МГц

Генератор 1-1 5МГц

Внутр.

Bhbulh.

5 МГц

С) Ci CI C

Шкалы Маркер Шкала времени времени

Рис. 9.1. Структурная схема синхронометра типа 47-15

7МГц

-в-<

100 кГи,

-в-<

ней частоты опорного генератора относительно номинального значения, что соответствует изменению размера секунды, формируемой сиихронометром. Синхронометры формируют ШВ в виде синхронных последовательностей импульсов 100, 10, 1 кГц, 100, 10, 1, 1/10, 1/60, 1/300, 1/3600, 1/86400 Гц в виде параллельного 12-разрядного двоично-десятичного кода 8-4-2-1, несущего информацию о часах, минутах, секундах, миллисекундах и микросекундах. Погрещность формирования ШВ с внутренним опорным кварцевым генератором + 250 мкс, с внешним квантовым стандартом + 1 мкс за сутки. Фазовая нестабильность сигналов времени - менее 0,1 мкс.

Разрешающая способность коррекции ШВ +0,1 мкс в пределах 0-24 ч.

Синхронометры имеют единое конструктивное исполнение, унифицированную счетную часть, опорные кварцевые генераторы, в них предусмотрено программное управление, возможность развертывания. Их можно использовать в комплекте с приемниками образцовых сигналов времени, а также встраивать в измерительные системы.

Синхронометр типа 47-15 (рис. 9.1) имеет встроенную аккумуляторную батарею.

переход на питание от которой осуществляется автоматически при снятии сетевого напряжения. Сбоев ШВ при переходе на аккумуляторное питание и обратно не происходит.

Синхронометр типа 47-14 предназначен для отсчета и визуальной индикации текущего времени, для управления работой переключающих и измерительных приборов, программирования работы измерительных систем в реальном масштабе времени.

Синхронометр 47-14 (рис. 9.2) имеет два независимых канала формирования сигналов времени. В первом канале осуществляется отсчет в реальном масштабе времени. Входная частота 5 или 1 МГц делится до 1 Гц декадными триггерными делителями частоты. Отсчет времени в секундах, минутах и часах также производится триггерными делителями с основаниями счета 10 и 6. Емкость счетчика может быть установлена 24 или 100 ч.

Сигналы с этих делителей счетчика времени через дешифраторы и ключи управляют цифровыми индикаторами текущего времени, а также в виде параллельного двоично-десятичного кода выдаются на выходные разъемы прибора.



Вход

Выход

f i I

Генератор кварцевый. ЯЗЧ-15

1- -гс ICSes- СП

YYYYYYYYYYYVVVY

ф ф ф ф ф

Ч !s> L \ 7 7 7 7 7 7

п=10


=10,10

?00кГц-?Гц

Формирователь меток времена

10с-т Ч

Цифровал индикация текущего времени

I Внешн. 1 Гц

JtBnymp. ?Гц

Формирователь импульсов запуска реле времени

1 Г1

Формирователь .

импульсов запуска реле времени

Счетчик времени

Установка времени

Пуск

-{Релевремени P" \т=100,100т,1,10с

п=10,10,10,10 п=6,60,600,В000 Т=1,10шч,1,10ч

Блок выбора сигналов запуска и опроса

На регистрирующее устройство -(JB-4-2-1

-i8-t-2-1 На выносной индикатор

Оповеща-тель

1- &

г- И

Блок выбора кода

С программирующего устройства В-Ч-г-1

/7=2,5

Дистанционное

Местное

J l.

Источник питания

. . Л. Опрос Запуск

Рис. 9.2. Структурная схема синхронометра типа 47-14

Второй канал прибора представляет собой реле времени, которое выдает сигналы запуска и опроса для временного программирования измерительных систем. Этот канал состоит из цепочки декадных делителей и умножителей частоты вьщаваемых сигналов (иа 2 и 5). Запуск реле времени может осуществляться вручную, полуавтоматически и автоматически. Период следования сигналов запуска и опроса устанавливается либо вручную с помощью кнопочных переключателей, расположенных на передней панели прибора, либо дистанционно с помощью сигналов, поступающих от внещнего управляющего устройства. При работе в автоматизированных измерительных системах прибор 47-14 управляет работой измерительного коммутатора, определяя начало измерительного цикла и продолжительность коммутации отдельных измерительных каналов. При регистрации результатов измерений одновременно может печататься значение текущего времени.

Транспортируемые квантовые часы. Для решения современных навигационных, радиоастрономических задач, задач уплотнения каналов в системах связи, а также для решения научно-технических задач геодезии

и картографии требуется иметь высокоточные квантовые часы, находящиеся друг от друга на расстояниях в тысячи н даже десятки тьюяч километров, показания которых в течение длительного времени должны совпадать с точностью не ху.же 1 мкс. Для синхронизации ШВ, формируемых двумя отделенными друг от друга часами, необходимо определить рассогласование шкал относительно эталонной шкалы и скорректировать их показания на значение измеренного рассогласования.

Сравнение ШВ часов, находящихся в одном месте, может быть вьшолнено с высокой точностью (100, 10 или 1 не) с помощью цифровых измерителей интервалов времени. Для синхронизации ШВ часов, удаленных друг от друга на значительные расстояния, используются каналы связи в КВ, ДВ и СДВ диапазонах длин волн, в СВ4 диапазоне с использованием искусственных спутников Земли или отражения радиоволн от метеорньпс следов, каналы телевидения, а также транспортируемые квантовые (рубидиевые или цезиевые) часы. При этом наивысшая точность синхронизации ШВ достигается применением транспортируемых квантовых часов (ТКЧ).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [109] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0127