Характеристики долговременной нестабильности водородных стандартов частоты и времени ГЭВЧ

С. Ю. Антропов, Е. Ю. Глазов, А. В. Наумов, И. Б. Норец, Ю. Ф. Смирнов

ФГУП «ВНИИФТРИ», пос. Менделеево, Моск. обл., Россия

Применение водородных стандартов частоты и времени (ВСЧВ) позволило существенно снизить погрешность хранения шкалы времени по сравнению с другими квантовыми стандартами частоты (КСЧ). Оценки среднемесячных значений относительных разностей частот КСЧ, участвующих в формировании TAI, а также соответствующие относительные веса ежемесячно публикуются BIPM, что позволяет провести сравнительную оценку характеристик нестабильности КСЧ в системе TAI.

В 2014 г. BIPM был принят новый алгоритм взвешивания часов и прогнозирования хода часов в системе TAI [1]. При этом оценки относительных весов ВСЧВ, вносящих вклад в формирование TAI, увеличились почти на порядок по сравнению с аналогичными оценками, выполненными по предыдущему алгоритму формирования TAI. С принятием нового алгоритма взвешивания часов и прогнозирования хода часов суммарный вклад отдельной лаборатории времени в формирование TAI стал пропорционален количеству водородных стандартов в лаборатории.

С целью повышения точностных характеристик формирования национальной шкалы времени UTC(SU) в 2020 г. эталоны Государственной службы времени, частоты и определения ПВЗ (ГСВЧ) были оснащены ВСЧВ нового поколения, разработанными ЗАО «Время-Ч» [2].

Был проведен анализ характеристик долговременной нестабильности СЧВВ нового поколения ГЭВЧ и КСЧ из состава ведущих лабораторий времени США в системе TAI. Отмечено, что на интервалах времени измерения от 1 месяца до 4 месяцев нестабильность частоты ВСЧВ нового поколения на порядок меньше, чем для водородных стандартов типа NHM2010, и в три раза меньше, чем для рубидиевых стандартов частоты фонтанного типа из состава лаборатории USNO [3].

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени (ГЭВЧ) имеет в своем составе 16 активных водородных стандартов различных типов, из которых 6 являются ВСЧВ нового поколения. С января 2014 г. по август 2022 г. ГЭВЧ занимал второе место по относительному вкладу в формирование TAI, уступая лишь Военно-морской лаборатории США (USNO), которая в своем составе имеет более 50 КСЧ, из которых около 30 водородных стандартов частоты и времени типа NHM2010.

Ввод ВСЧВ нового поколения и новых средств воспроизведения и хранения единиц времени и частоты в состав ГЭВЧ привел к существенному улучшению метрологических характеристик эталона. С сентября 2022 г. ГЭВЧ по относительному вкладу в формирование TAI занимает первое место в мире [4], а шкала времени UTC(SU) входит в число лучших национальных реализаций UTC [5].

Литература

1) Panfilo G., Harmegnies A. A new weighting procedure for UTC // Metrologia. 2014. no. 51. P. 285–292.

2) Воронцов В. Г., Беляев А. А., Демидов Н. А. и др. Разработка активного водородного стандарта частоты и времени нового поколения для базового комплекса времени и частоты // Материалы VIII Международного симпозиума Метрология времени и пространства, 14–16 сентября 2016, г. Санкт-Петербург. 2016. С. 55–57.

3) Донченко С. И., Блинов И. Ю., Норец И. Б. и др. Характеристики долговременной нестабильности водородных стандартов частоты и времени нового поколения // Измерительная техника. 2020. № 1. С. 35–38.

4) BIPM Time Department FTP server. BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES INTERNATIONAL ATOMIC TIME

5) [Электронный ресурс]. URL: https://webtai.bipm.org/ftp/pub/tai/other-products/weights/w22.09 (дата обращения: 15.03.2023).

6) BIPM. CIRCULAR T 422. ISSN 1143–1393. [Электронный ресурс]. URL: https://webtai.bipm.org/ftp/pub/tai/Circular-T/cirthtm/cirt.422.html (дата обращения: 15.03.2023).