Государственный первичный эталон вольта четвёртого поколения

Представлены результаты научных исследований, направленных на усовершенствование Государственного первичного эталона единицы электрического напряжения ГЭТ 13-01, построенного на основе квантового эффекта Джозефсона. В процессе усовершенствования ГЭТ 13-01 решены следующие задачи: расширен диапазон воспроизведения постоянного напряжения в результате перехода от двух реперных точек с номинальными значениями напряжения 1 и 10 В к диапазону 1·10^–3–10 В; повышена помехоустойчивость воспроизводимого напряжения за счёт внедрения меры напряжения с безгистерезисной джозефсоновской микросхемой; обеспечена стабильность воспроизводимого напряжения; автоматизирован процесс передачи единицы напряжения как мерам напряжения, так и измерителям напряжения; обеспечен процесс установки заданного напряжения во временно́ й области. Усовершенствованный ГЭТ 13-01 утверждён с новым составом как Государственный первичный эталон единицы электрического напряжения ГЭТ 13-2023. В ГЭТ 13-2023 использованы квантовые меры напряжения на основе джозефсоновских микросхем разного типа. Исследованы метрологические характеристики ГЭТ 13-2023 в процессе сличений квантовых мер, входящих в его состав (с гистерезисной и безгистерезисной джозефсоновскими микросхемами). ГЭТ 13-2023 обеспечивает воспроизведение единицы электрического напряжения со средним квадратическим отклонением результата измерений не более 1·10^–9 В, неисключённой систематической погрешностью не более 1·10^–9 В в диапазоне напряжений 1·10^–3–1 В и обеспечивает воспроизведение единицы электрического напряжения со средним квадратическим отклонением результата измерений в диапазоне напряжений 1–10 В не более 10^–9, умноженное на значение воспроизводимого напряжения, неисключённой систематической погрешностью не более 10^–9, умноженное на значение воспроизводимого напряжения. Полученные результаты актуальны для обеспечения единства измерений в области постоянного напряжения и проведения международных ключевых сличений.

1. Александров В. С., Катков А. С., Телитченко Г. П. Новый государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы // Измерительная техника. 2002. № 3. С. 6–9.

2. Avrons D., Katkov A., Krzhimovsky V., Reymann D., Witt T. J. Bilateral comparison of 1.018 V standards between the VNIIM and the BIPM. Rapport BIPM-99/2, available at: https://www.bipm.org/documents/20126/27085544/bipm+publication-ID-368.pdf/5225962a6c67-94b7-2d18-06835ddc0970 (accessed: 05.07.2023).

3. Katkov A. S., Solve S., Stock M. Bilateral Comparison of 10 V Standards between the VNIIM (Russia) and the BIPM, August to October 2007 (part of the ongoing BIPM key comparison BIPM.EM-K11.b). Rapport BIPM-07/07, available at: https:// www.bipm.org/documents/20126/27085544/bipm+publicationID-1838.pdf/bbad746f-caf5-2f2a-4bae-ef1b43b0a698 (accessed: 05.07.2023).

4. Behr R., Katkov A. S. Metrologia, 2005, vol. 42, no. 1A, 01005. https://doi.org/10.1088/0026-1394/42/1A/01005

5. Solve S., Chayramy R., Stock M., Katkov A. Metrologia, 2011, vol. 48, 01007. https://doi.org/10.1088/0026-1394/48/1A/01007

6. Benz S. P., Burroughs C. J., Dresselhaus P. D., Christina L. A. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2001, vol. 50, no. 2, pp. 181–184. https://doi.org/10.1109/19.918096

7. Katkov A., Shevtsov V., Gubler G. Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 2018, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/CPEM.2018.8500892

8. Катков А. С., Ловцюс В. Э., Быков А. И., Шевцов В. И., Новодережкин Г. В. Воспроизведение вольта во ВНИИМ на основе СИС и СНС переходов Джозефсона // Измерительная техника. 2017. № 6. С. 45–48.

9. Mise en pratique for the defi nition of the ampere and other electric units in the SI, SI Brochure-9 the edition (2019) – Appendix 2, available at: https://www.bipm.org/documents/20126/41489676/SIApp2-ampere.pdf (accessed: 05.07.2023).

10. Solve S., Kim M. S., Palafox L., Behr R., Budovsky I., Gluber G. B. Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Denver, CO, USA, 2020, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/CPEM49742.2020.9191727