Устройство для организации базы эталонов единиц величин

Авторы патента:

Андрашитов Дмитрий Сергеевич (RU)

Филимонов Алексей Александрович (RU)

Галаев Сергей Алексеевич (RU)

G01R1/28 - Измерение электрических и магнитных величин (измерение физических величин любого вида путем преобразования их в электрические величины см. примечание 4 к кл. G01; измерение диффузии ионов в электрическом поле, например электрофорез, электроосмос G01N; исследование неэлектрических и немагнитных свойств материалов с помощью электрических и магнитных методов G01N; индикация точности настройки резонансных контуров H03J 3/12; контроль электрических счетчиков H03K 21/40; контроль работы системы связи H04)

Владельцы патента RU 2752800:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Заявленное изобретение относится к автоматическим и автоматизированным измерительным системам различного назначения и может быть использовано в качестве базы эталонов единиц величин. Устройство состоит из первого и второго блока деления, первого, второго и третьего блока формирования умножения, первого блока формирования суммы, при этом входы блоков деления 1.1, формирования умножения 2.1, второй вход блока деления 1.2, входы блоков формирования суммы 3.1, второй вход блоков формирования умножения 2.2 и 2.3 являются входами в устройство; выход блока деления 1.1 является первым выходом устройства; выход блока формирования умножения 2.1 является первым входом блока деления 1.2, выход которого является вторым выходом устройства; выход блока формирования суммы 3.1 является первым входом блока формирования умножения 2.2, выход которого является первым входом блока формирования умножения 2.3, выход которого является четвертым выходом устройства. При этом в него введены третий и четвертый блок деления 1.3 и 1.4, выход блока деления 1.2 является первым входом блока деления 1.3, выход блока формирования умножения 2.3 является вторым входом блока деления 1.3, выход которого является третьим выходом устройства, четвертый и восьмой входы устройства является вторым и первым входами блока деления 1.4 соответственно, выход которого является пятым выходом устройства. Технический результат - создание устройства для организации базы единиц частоты, времени, длины волны, силы тока, напряжения и сопротивления. 1 ил.

Устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано в автоматических и автоматизированных измерительных системах различного назначения в качестве базы эталонов единиц величин.

Известен способ метрологического обслуживания средств измерений в местах их эксплуатации, который поясняет порядок формирования эталонов напряжения и сопротивления по функциональной зависимости от частоты [1]. Государственная система обеспечения единства измерений использует первичный эталон электрического сопротивления на основе эффекта Холла. В работе [2] авторы рассматривают эталон единицы напряжения с выходом 1 В. Однако их описание ограничено только указанными эталонами, что существенно ограничивает область его применения.

Задачей изобретения является создание устройства для организации базы единиц частоты, времени, длинны, силы тока, напряжения и сопротивления. Указанный технический результат достигается устройством для организации базы эталонов единиц величин.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлены следующие блоки:

1.1 - первый блок деления;

1.2 - второй блок деления;

1.3 - третий блок деления;

1.4 - четвертый блок деления;

2.1 - первый блок формирования умножения;

2.2 - второй блок формирования умножения;

2.3 - третий блок формирования умножения;

3.1 - первый блок формирования суммы.

Входы блоков 1.1, 2.1, 2 вход блока 1.2, входы блоков 3.1, 2 вход блоков 2.2 и 2.3, входы блока 1.4 являются входами в устройство; выход блока 1.1 является 1 выходом устройства; выход блока 2.1 является первым входом блока 1.2, выход которого является 1 входом блока 1.3 и 2 выходом устройства; выход блока 3.1 является 1 входом блока 2.2, выход которого является 1 входом блока 2.3, выход которого является 2 входом блока 1.3 и 4 выходом устройства; выход блока 1.3 является 3 выходом устройства; выход блока 1.4 является 5 выходом устройства. Для пояснения принципа работы устройства приведем следующие выкладки [3].

В настоящее время в мире наметился переход от эталонов в качестве материальных объектов на более стабильные методы расчетов значений при помощи формул, основанных на физических константах (постоянных величинах, входящих в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи), то есть физические величины находят через зависимость от постоянных констант [4].

Требуемый технический результат достигается тем, что развитие измерительной техники позволяет воспроизводить единицу частоты ƒ [Hz] с погрешностью 10^-15-10^-13 Hz, что является наибольшей по точности среди других единиц величин. Применение преобразователей за счет косвенного метода делает возможным выразить остальные единицы величин через частоту с погрешностью не хуже погрешности используемых преобразователей. Согласно определению периода следования сигнала [5]

где Т - период следования сигнала [s], что эквивалентно единице времени.

Функциональная зависимость длинны волны λ [m] от производных реализует единицу длины [6]

где с = 1/299792458 [m/s] - скорость света.

В работе [7] автор определяет единицу силы тока I [A] как

где m - целое число, соответствующее синхронизации Блоховских колебаний m-ной гармоникой внешнего сигнала;

е = 1,602176634⋅10^-19[С] - элементарный электронный заряд.

Для получения эталона электрического напряжения U [V] будем руководствоваться формулой [7]

где т - целое число;

k_j = 483597,8484⋅10⁹ [Hz⋅V^-l] - фундаментальная константа Джозефсона.

Для получения эталона постоянного электрического сопротивления R [Ω], будем руководствоваться формулой [5]

Устройство работает следующим образом. На 4 вход устройства подается известное значение частоты с эталона частоты, которое поступает на 1 вход блоков 1.1, 2.1, 2 вход блоков 2.3 и 1.4; на 2 вход блока 1.1 поступает значение единицы, на выходе которого формируется значение которая представляет собой единицу времени и поступает на 1 выход устройства; на второй вход устройства, который является вторым входом блока 2.1 поступает значение n, на выходе которого формируется значение ƒ⋅n, которое поступает на 1 вход блока 1.2, на 3 вход устройства, который является 2 входом в блок 1.2, формируется значение которое представляет собой эталон единицы электрического напряжения и поступает на 2 выход устройства; входы устройства 5, 6 являются входами 1, 2 блока 3.1, на выходе которого формируется значение 2⋅m, которое поступает на 1 вход блока 2.2; вход 7 устройства является 2 входом блока 2.2, на выходе которого формируется значение 2⋅m⋅е. которое поступает на 1 вход блока 2.3, который является эталоном электрического сопротивления и поступает на 4 выход устройства, а также является 2 входом блока 1.3; выход блока 1.3 представляет собой единицу эталона электрического напряжения и поступает на 3 выход устройства; вход 8 устройства является 1 входом блока 1.4, на выходе которого формируется значение которое представляет собой эталонную единицу длинны и поступает на 5 выход устройства.

Литература

1. RU 2718147, 2020 г.

2. Гудков А.Л., Гогин А.А., Козлов А.И., Самусь А.Н., Краснополин И.Я. Эталон напряжения постоянного тока. Сверхпроводниковая ИС на основе переходов Джозефсона. - Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 2007, №6, с. 90-93.

3. Андрашитов Д.С., Гежа С.А., Филимонов А.А. Способ повышения точности измерений на борту космических аппаратов // Современные наукоемкие технологии, №5, 2020, С. -15-19.

4. Резолюции 26-й Генеральной конференции по мерам и весам // https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM-2018/26th-CGPM-Resolutions. pdf. Дата принятия 08 04.2019 (Дата обращения 26.07.2020).

5. Орир Дж., перевод Рудой Ю.Г., Берков А.В. Физика, Полный курс, примеры, задачи, решения. Учебник. Издательство «КДУ», 2010 г. 198 - 200 с.

6. Голубев А. В погоне за точностью: единый эталон времени-частоты-длины// Наука и жизнь, №12, 2009 г., с. 93-99.

7. Зорин А.Б. Когерентные явления в туннельных джозефсоновских переходах с малой емкостью и квантовые устройства на их основе: дис. … док. техн. наук: 01.04.07. - Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына, Москва, 2005 - 160 с.

Устройство для организации базы эталонов единиц величин, состоящее из первого и второго блока деления, первого, второго и третьего блока формирования умножения, первого блока формирования суммы, при этом входы блоков деления 1.1, формирования умножения 2.1, второй вход блока деления 1.2, входы блоков формирования суммы 3.1, второй вход блоков формирования умножения 2.2 и 2.3 являются входами в устройство; выход блока деления 1.1 является первым выходом устройства; выход блока формирования умножения 2.1 является первым входом блока деления 1.2, выход которого является вторым выходом устройства; выход блока формирования суммы 3.1 является первым входом блока формирования умножения 2.2, выход которого является первым входом блока формирования умножения 2.3, выход которого является четвертым выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены третий и четвертый блок деления 1.3 и 1.4, выход блока деления 1.2 является первым входом блока деления 1.3, выход блока формирования умножения 2.3 является вторым входом блока деления 1.3, выход которого является третьим выходом устройства, четвертый и восьмой входы устройства является вторым и первым входами блока деления 1.4 соответственно, выход которого является пятым выходом устройства.

Изобретение относится к диагностической технике и может быть использовано для определения технического состояния автомобильных вентильных генераторов. Технический результат заключается в возможности оперативного определения конкретных неисправностей автомобильных вентильных генераторов и стадии их развития непосредственно на автомобиле на основе формы полученных осциллограмм.

Декада сопротивлений // 2744036

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, в частности к декадам сопротивлений, применяемым в многозначных мерах электрического сопротивления и измерительных мостах. Технический результат заключается в уменьшении номенклатуры применяемых резисторов в декаде при сохранении общего числа резисторов и увеличении функциональных возможностей декады по устанавливаемым значениям сопротивлений от «0» до «11».

Устройство обнаружения и измерения электрического разряда высоковольтного оборудования // 2737516

Изобретение относится к электроизмерительной технике и касается устройства обнаружения и измерения электрического разряда высоковольтного оборудования. Устройство включает в себя наблюдательную и измерительную ветви, дальномер и блок обработки и отображения информации.

Способ формирования ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора и имитатор сигналов тензорезистора // 2724321

Изобретения относятся к измерительной технике и предназначены для формирования заданного количества дискретных приращений сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора при проведении метрологических исследований, калибровки и поверки быстродействующих измерительных систем в автоматическом режиме.Техническим результатом настоящих изобретений является расширение функциональных возможностей четырехпроводного имитатора сигналов тензорезистора, имеющего в своем составе n резисторов ступеней имитации, для обеспечения проведения с требуемой точностью метрологических исследований, поверки и калибровки быстродействующих измерительных систем за счет увеличения количества сформированных в имитаторе ступеней приращения сопротивления с n+1 до [(m+1)n+1], где m число дополнительно сформированных ступеней приращения сопротивления в пределах одного расчетного шага ступени приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора.

Преобразователь электрического тока // 2724304

Изобретение может быть использовано для обнаружения электрического тока в проводниках электротехнических устройств. Преобразователь электрического тока содержит разъемный корпус 1 с отверстием 2 для размещения контролируемого проводника.

Способ увеличения прочности зондов многозондовых головок // 2724301

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, а именно к технологии контроля функциональных и динамических параметров многовыводных кристаллов БИС. Задача изобретения состоит в увеличения прочности зондов ЖЗГ.

Приспособление для изготовления усов токоприемника викс // 2722283

Изобретение относится к средствам для изготовления расходного материала при обслуживании контактной сети - усов токоприемника ВИКС. Технический результат - облегчение труда человека, сокращение времени на работу, повышение безопасности работающего, снижение расхода материала.

Телеуправляемый разъединитель индикаторного типа // 2719552

Изобретение относится к области электротехники, в частности к линейным разъединителям. Технический результат заключается в обеспечении быстрой локализации места повреждения, улучшения показателей надежности электроснабжения и снижения недоотпуска электроэнергии от аварийного простоя сети.

Печатная плата с контактирующим устройством // 2719303

Изобретение относится к контролю и испытанию электронных схем, в частности, к тестовым системам для контроля электронных соединений электронных узлов с контролируемой печатной платой. Предложена печатная плата (6), содержащая память (10) данных, коммуникационный модуль (9), соединенный с памятью (10) данных, контактирующее устройство.

Цепь измерения для электронной схемы сигнализации // 2718695

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки работы датчика схемы сигнализации, в частности его резистора. Сущность: цепь (18) измерения для электронной схемы (4) сигнализации содержит измерительные резисторы (30, 31), выполненные с возможностью включения в схему (4) сигнализации, цепи (42) получения данных, содержащие средства (50) измерения напряжения, соединенные с контактами измерительных резисторов (30, 31).

Электронно-управляемый резистор // 2760031

Электронно-управляемый резистор (ЭУР), предназначенный для управляемого изменения сопротивления участка цепи. Технический результат - ЭУР даёт возможность получать широкий диапазон значений номинального сопротивления ЭУР, вплоть до предельно малых значений, при этом обеспечивается устойчивость к воздействию дестабилизирующих факторов, включая температуру. ЭУР снабжён выводом для подключения к первому источнику управляющего напряжения и содержит преобразователь напряжения, измерительный резистор и вычитающее устройство. Дополнительно ЭУР содержит вывод для подключения ко второму источнику управляющего напряжения, а также включённый последовательно с измерительным резистором исполнительный элемент с тремя выводами. Первый вывод подсоединён к первому выводу измерительного резистора, второй вывод подсоединён к выходу вычитающего устройства, а третий вывод подсоединён к высокопотенциальному выводу ЭУР. Преобразователь напряжения представляет собой электронный компонент, выполненный с возможностью преобразования входящих управляющих сигналов от источников управляющего напряжения и от высокопотенциального вывода ЭУР в промежуточный сигнал, подаваемый на выход преобразователя напряжения. Значение указанного промежуточного сигнала эквивалентно произведению значения напряжения на высокопотенциальном выводе ЭУР на частное от деления значений управляющих напряжений друг на друга. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.