izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-10-4-9izmertech-1741Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022: вклад в формирование шкалы Всемирного координированного времениThe state primary standard of units of time, frequency and the national time scale GET 1-2022: contribution to the formation of Coordinated Universal Timehttps://orcid.org/0009-0003-1060-3200НорецИ. Б.NoretzI. B.

Игорь Борисович Норец

Igor B. Noretz

norets_igor@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4049-0636КараушА. А.KaraushA. A.

Артём Андреевич Карауш

Artem A. Karaush

karaush_aa@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0005-2809-8155КупаловД. С.KupalovD. S.

Дмитрий Сергеевич Купалов

Dmitry S. Kupalov

kupalov@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1377-5545СмирновЮ. Ф.SmirnovYu. F.

Юрий Фёдорович Смирнов

Yury F. Smirnov

yfsmirnov@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0001-9288-3749ДонченкоС. И.DonchenkoS. I.

Сергей Иванович Донченко

Sergey I. Donchenko

director@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2943-2435ДенисенкоО. В.DenisenkoO. V.

Олег Валентинович Денисенко

Oleg V. Denisenko

denisenko@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0004-6850-3154СлюсаревС. Н.SlusarevS. N.

Сергей Николаевич Слюсарев

Sergey N. Slusarev

slyusarev@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0009-2462-7848ФедотовВ. Н.FedotovV. N.

Вячеслав Николаевич Федотов

Vyacheslav N. Fedotov

fedotov@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3290-0276ХромовМ. Н.KhromovM. N.

Максим Николаевич Хромов - заместитель начальника ГМЦ ГСВ по научной работе

Maxim N. Khromov

khromov@vniiftri.ruИгорь Борисович НорецRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, ФГУП «ВНИИФТРИ»Russian Federation20231711202301049Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1741

Измерения времени и частоты – одни из самых массовых видов измерений. Информация о точном значении времени и национальной шкале времени крайне востребована самыми различными потребителями, начиная от систем коммерческого учёта электроэнергии, где требуемая точность синхронизации составляет несколько секунд, до космических навигационных систем, предъявляющих требования по синхронизации на уровне единиц наносекунд. При этом требования потребителей к точности измерений времени и частоты, а также к оперативности получения частотновременной информации, неуклонно растут, что влечёт за собой необходимость модернизации средств воспроизведения, хранения и передачи единиц времени, частоты и шкалы времени. Для удовлетворения современным требованиям потребителей к точности измерений времени и частоты в состав Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022 введены технические средства воспроизведения, хранения и передачи единиц, позволяющие значительно увеличить вклад ГЭТ 1-2022 в формирование шкалы Всемирного координированного времени UTC. Дан краткий обзор состава ГЭТ 1-2022, проведён сравнительный анализ вклада национальных эталонов времени разных стран в формирование шкалы Всемирного координированного времени UTC, а также анализ нестабильности частоты и смещений шкал времени рассматриваемых эталонов относительно UTC. Показано, что с сентября 2022 г. по март 2023 г. вклад ГЭТ 1-2022 в формирование шкалы Всемирного координированного времени UTC значительно увеличился и превышал аналогичный показатель эталона Военно-морской обсерватории США, в настоящее время вклады данных эталонов сопоставимы. По таким показателям, как нестабильность частоты и средний вклад в формирование UTC, атомные стандарты из состава ГЭТ 1-2022 существенно превосходят аналогичные приборы из составов национальных эталонов других стран. Установлено, что национальная шкала координированного времени Российской Федерации UTC(SU) является одной из лучших национальных реализаций UTC, а национальная шкала атомного времени TA(SU) занимает лидирующие позиции по нестабильности среди шкал времени, реализованных ведущими зарубежными лабораториями времени.

Measurement of time and frequency is one of the most widespread types of measurements, information on the exact value of time, on the national time scale is extremely in demand by a wide variety of consumers, ranging from commercial electricity metering systems, where the required synchronization accuracy is a few seconds, to space navigation systems that impose requirements on synchronization at the level of units of nanoseconds. At the same time, consumer requirements for the accuracy of time and frequency measurements, as well as for the efficiency of obtaining time-frequency information, are steadily growing, which entails the need to modernize the means of reproducing, storing and transmitting units of time, frequency and time scale. To meet modern consumer requirements for the accuracy of time and frequency measurements, technical means of reproduction, storage and transmission of units have been introduced into the State primary standard of units of time, frequency and national time scale GET 1-2022, allowing to significantly increase the contribution of GET 1-2022 to the formation of the coordinated universal timescale UTC. A brief overview of the composition of GET 1-2022 is given, a comparative analysis of the contribution of time standards to the formation of the UTC timescale is carried out, as well as an analysis of the shifts of the time scales of the standards relative to UTC and the instability of the frequency standards. It is shown that from September 2022 to March 2023, the contribution of GET 1-2022 to the formation of the UTC increased significantly and exceeded that of the US Naval Observatory standard, and currently the contributions of these standards are comparable. In terms of frequency instability and average contribution to the formation of UTC, the atomic standards of GET 1-2022 are significantly superior to similar standard instruments from other countries. It has been established that the national coordinated time scale UTC(SU) is one of the best national implementations of UTC, and the national atomic time scale TA(SU) occupies a leading position among the time scales of leading foreign time laboratories in terms of instability.

измерения времени и частотыгосударственный первичный эталоншкала Всемирного координированного временинациональная шкала времениtime and frequency measurementsstate primary standardCoordinated Universal Timenational time scaleReferencesНорец И. Б., Смирнов Ю. Ф., Глазов Е. Ю., Федотов В. Н. Результаты совершенствования Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1 // Альманах современной метрологии. 2022. № 3(31). С. 8–21. https://www.elibrary.ru/jrrkyjNorets I. B., Smirnof Yu. F., Glazov E. Yu., Fedotov V. N., Results of improvement of the state primary standard of units of time, frequency and the national time scale GET 1, Al’manac of Modern Metrology, 2022, no. 3(31), pp. 8–21. (In Russ.)Блинов И. Ю., Бойко А. И., Домнин Ю. С., Костро- мин В. П., Купалова О. В. Бюджет неопределённости цезие- вого репера частоты фонтанного типа // Измерительная техника. 2017. № 1. С. 23–27. https://www.elibrary.ru/xrywcbBlinov I. Yu., Boiko A. I., Domnin Yu. S., Kostromin V. P., Kupalova O. V., Kupalov D. S., Measurement Techniques, 2017, vol. 60, no. 1, pp. 30–36. https://doi.org/10.1007/s11018-017-1145-zКупалов Д. С., Барышев В. Н., Блинов И. Ю., Бойко А. И., Домнин Ю. С., Иванченко Е. В. Бюджет неопределённости рубидиевого репера частоты фонтанного типа: результаты предварительных исследований // Измерительная техника. 2021. № 10. С. 28–33. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-10-28-33Kupalov D. S., Baryshev V. N., Blinov I. Yu., Boiko A. I., Domnin Yu. S., Ivanchenko E. V., Measurement Techniques, 2021, vol. 64, no. 10, pp. 817–823. https://doi.org/10.1007/s11018-022-02009-4Сутырин Д. В., Грибов А. Ю., Балаев Р. И., Горохина А. А., Пальчиков В. Г., Малимон А. Н, Слюсарев С. Н. На пути к формированию оптической шкалы времени во ВНИИФТРИ // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 6. С. 498–504. https://www.elibrary.ru/qdnkytSutyrin D. V., Gribov A. Y., Balaev R. I., Gorokhina A. A., Pal’chikov V. G., Malimon A. N., Slyusarev S. N., Quantum Electronics, 2022, vol. 52, no. 6. pp. 498–504. https://doi.org/10.1070/QEL18058Ushijima I., Takamoto M., Das M., Ohkubo T., Katori H., Nature Photonics, 2015, vol. 9, pp. 185–189. http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2015.5Ushijima I., Takamoto M., Das M., Ohkubo T., Katori H., Nature Photonics, 2015, vol. 9, pp. 185–189. https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.5Ablewski P., Bober M., Zawada M., Reducing blackbody radiation shift uncertainty in optical lattice clocks, Proc. European Frequency and Time Forum, Torino, Italy, 10–12 April, 2018, pp. 352–355.Ablewski P., Bober M., Zawada M., Reducing blackbody radiation shift uncertainty in optical lattice clocks, Proc. Euro- pean Frequency and Time Forum, Torino, Italy, 10–12 April, 2018, pp. 352–355.Ovsyannikov V. D., Pal’chikov V. G., Katori H. Takamoto M., Quantum Electronics, vol. 36, no. 1. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n01ABEH013098Ovsyannikov V. D., Pal’chikov V. G., Katori H. Takamoto M., Quantum Electronics, vol. 36, no. 1. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n01ABEH013098Hisai Y., Akamatsu D., Kobayashi T., Okubo S., Inaba H., Hosaka K., Yasuda M., Hong F., Optics Express, 2019, vol. 27, issue 5, pp. 6404–6414. https://doi.org/10.1364/OE.27.006404Hisai Y., Akamatsu D., Kobayashi T., Okubo S., Inaba H., Hosaka K., Yasuda M., Hong F., Optics Express, 2019, vol. 27, no. 5, pp. 6404–6414. https://doi.org/10.1364/OE.27.006404Schiller S., Gorlitz A., Nevsky A., Alighanbari S., Vasilyev S., Abou-Jaoudeh C., Mura G., Franzen T., Sterr U., Falke S., Lis- dat Ch., Rasel E., Kulosa A., Bize S., Lodewyck J., Tino G. Poli N., Schioppo M., Bongs K, Levi F., The Space Optical Clocks Project: Development of high-performance transportable and breadboard optical clocks and advanced subsystems, 2012 European Frequency and Time Forum, Gothenburg, Sweden, 2012, pp. 412– 418. http://doi.org/10.1109/EFTF.2012.6502414Schiller S., Gorlitz A., Nevsky A., Alighanbari S., Vasilyev S., Abou-Jaoudeh C., Mura G., Franzen T., Sterr U., Falke S., Lis- dat Ch., Rasel E., Kulosa A., Bize S., Lodewyck J., Tino G. Poli N., Schioppo M., Bongs K, Levi F., The Space Optical Clocks Project: Development of high-performance transportable and breadboard optical clocks and advanced subsystems, 2012 European Frequency and Time Forum, Gothenburg, Sweden, 2012, pp. 412–418. http://doi.org/10.1109/EFTF.2012.6502414Международное бюро мер и весов. Международная система единиц (SI): Пер. с англ. М.: Росстандарт, 2019. Издание 9-е. 100 с. 11. Воронцов В. Г., Беляев А. А., Демидов Н. А., Поля- ков В. А., Сахаров Б. А., Гладильщиков М. Л. Разработка активного водородного стандарта частоты и времени нового поколения для базового комплекса времени и частоты // Метрология времени и пространства: Материалы VIII Международного симпозиума. 14–16 сентября 2016 г., г. СанктПетербург. С. 55–57. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2016. https://www.elibrary.ru/ylyripBIPM. The International System of Units (SI). 9th ed. BIPM, 2019, 104 p.Allan D. W., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 221–230. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4634Vorontsov V. G., Belyaev A. A., Demidov N. A., Polyakov V. A., Sakharov B. A., Gladilschikov M. L., Development of an active hydrogen frequency and time standard of a new generation for the basic complex of time and frequency, Proc. VIII International Symposium “Metrology of Time and Space”, St. Petersburg, 14–16 September, 2016, Mendeleevo, Publ. VNIIFTRI, 2016, pp. 55–57. (In Russ.)Barnes J. A., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 207– 220. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4633Allan D. W., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 221–230. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4634Barnes J. A., Allan D. W., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 176–178. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4630Barnes J. A., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 207– 220. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4633Донченко С. И., Блинов И. Ю., Норец И. Б., Смир- нов Ю. Ф., Беляев А. А., Демидов Н. А., Сахаров Б. А., Воронцов В. Г. Характеристики долговременной нестабильности водородных стандартов частоты и времени нового поколения // Измерительная техника. 2020. № 1. С 35–38. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-1-35-38Barnes J. A., Allan D. W., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 176–178. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4630Panfilo G., Harmegnies A., Tisserand L., Metrologia, 2012, no. 49(1), pp. 49–56. https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/1/008Donchenko S. I., Blinov I. Y., Norets I. B., Smirnov Y. F., Belyaev A. A., Demidov N. A., Sakharov B. A., Vorontsov V. G., Measurement Techniques, 2020, vol. 63, no. 1, pp. 34–37. https://doi.org/10.1007/s11018-020-01746-8Panfilo G., Harmegnies A., Tisserand L., Metrologia, 2012, no. 49(1), pp. 49–56. https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/1/008Panfilo G., Harmegnies A., Tisserand L., Metrologia, 2012, no. 49(1), pp. 49–56. https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/1/008

The authors declare that there are no conflicts of interest present.