Patrí do nej všetko, čo sa týka merania, od meracích jednotiek až po meradlá, od najvyšších štátnych etalónov až po všetky prevádzkové meradlá. Etalón (štátny, primárny, sekundárny) je zariadenie, ktoré realizuje hodnotu príslušnej veličiny. Týmto môže byť buď jednotka. jej násobok, pripadne podiel alebo iná hodnota stanovená s požadovanou presnosťou. Takéto zariadenie, ktoré je oficiálne schválené ako etalón danej hodnoty, sa používa na určovanie hodnôt všetkých ostatných etalónov (nižšieho metrologického rádu) danej veličiny v štáte. Úlohou štátnej metrológie je zabezpečiť štátne etalóny pre všetky významné veličiny a určiť ako preniesť jednotky od týchto etalónov na prevádzkové meradlá. Československý metrologický ústav v Bratislave úspešne reprezentuje našu metrológiu v zahraničí. Hoci ústav ešte nemá bohatú históriu, výsledky, ktoré v niektorých oblastiach dosiahol, sú na svetovej úrovni. Ide predovšetkým o vedeckovýskumnú činnosť, zameranú na zlepšenie úrovne československej etalonáke fyzikálnych a technických jednotiek. Na vedeckovýskumnú prácu nadväzujú práce technického rozvoja, ktoré spočívajú v realizácii a zdokonaľovaní štátnych etalónov, v konštrukcii a výrobe unikátnych zariadení a ich uvádzaní do prevádzky. Tieto zariadenia však nestačí len vyvíjať a realizovať, treba ich ako etalóny medzinárodne porovnať a tak zjednotiť československý systém meracích jednotiek so systémami iných štátov. V ústave vytvárajú československé metrologické predpisy, overujú etalóny nižších metrologických rádov, robia typové skúšky, vyhotovujú posudky a expertízy. Problematika realizácie a uschovania etalonóv je taká rozmanitá, že prakticky každý z nich si vyžaduje samostatné oddelenie a laboratórium s dokonalým technickým vybavením. Bolo nám jasné, že všetky nemôžeme navštíviť. A tak rozhodol blížiaci sa Nový rok 1980, presnejšie deň, od ktorého už definitívne používame sústavu Sl. Nech nám ostatné základné veličiny SI prepáčia, rozhodli sme sa pre dĺžku, čas a teplotu.
KDE ODMERAJÚ AJ NEVIDITEĽNÉ
Už dávno neplatí to známe: cól sem — cól tam. V mnohých oblastiach je milimeter obrovskou vzdialenosťou a mikrometer bežne používaným termínom. Presné meranie sa najmä v strojárskom priemysle stalo základným predpokladom kvalitnej produkcie. Oddelenie metrológie dĺžok, ktorého vedúcim je inžinier Vlastimil Navrátil, zabezpečuje primárnu etalonáž dĺžky a prenos jednotky na sekundárne etalány. Zameriavajú sa tu na koncové i čiarkové dĺžkové miery. Presné meranie dĺžok koncových etalónov (vzdialenosť medzi protiľahlými "vyleštenými" stenami telies) sa uskutočňuje optickými interferenénými metódami. Využívajú tu vlnovú d´žku rôznych zdrojov, okrem iných aj vlnovú dĺžku žiarenia lasera. Etalón pripnú na doštičku a vytvoria tzv. spojenie na optický kontakt (dotykové plochy oboch telies sú natoľko rovné, že sa molekuly priťahujú). Časť svetla dopadá na hornú čast etalónu, čast sa odráža od doštičky. V interferenčnom komparátore pomocou interferenčných prúžkov možno jednoznačne určiť dĺžku etalónu. V roku 1976 začali v oddelení použivať dĺžkový komparátor CLC-20, ktorý umožňuje porovnávať dva čiarkové dĺžkové etalóny až do 1 m, umiestené vedľa seba. Komparátor má dva fotoelektrické mikroskopy, ktoré sú schopné merať posuv 10 nm (pre porovnanie — predstavuje to asi 0,0002 hrúbky vlasu). Komparátor bol pôvodne určený na porovnanie dvoch čiarkových etalónov. Aby mohli porovnať čiarkový etalón priamo s vlnovou dĺžkou laserového žiarenia, spojili ho s laserinterferometrom LA 3000, ktorý vyrába n. p. Metra Blansko. Tým zvýšili presnosť, rozšírili rozsah merania a výrazne urýchlili merací proces.
KDE NEZÁLEŽÍ NA TELEVÍZNOM PROGRAME
Z vyše stovky atómových hodín, ktoré na svete „tikajú", majú jedny v oddelení metrológie frekvencie a akustických veličín. Je to céziový primárny etalón frekvencie. ktorý umožňuje nezávisle a podľa platnej definície reprodukovať jednotku frekvencie a jej násobky s požadovanou presnosťou (pripomeňme si, že 1 Hz = =1 ss a teda 1s = 1 Hz ').
V laboratóriu, do ktorého nás priviedol vedúci oddelenia. Ing. Július Groch, CSc., sú rozžiarené obrazovky televíznych prijímačov. Televízny program však neslúži na spríjemnenie pracovného času: slúži na porovnanie času. Mali sme šťastie, že sme prišli tesne pred dvanástou hodinou. Presne o 12.00 sa začalo porovnávacie meranie s Budapešťou. Obrazové synchronizačné impulzy z televízneho štúdia totiž prijímajú v bratislavskom i budapeštianskom laboratóriu na televíznych prijímačoch prakticky v rovnakom čase (malý rozdiel spôsobuje rozdielny čas šírenia signálu) a pretože počítače impulzov presne vyčíslia rozdiel medzi bratislavskou i budapeštianskou dvanástkou (ktoré nemusia byt totožné) a najbližším impulzom, porovnaním sa zistí, aký je medzi hodinami rozdiel údajov. Presnosť porovnania je zaručená. Potvrdzuje to aj inžinier Groch slovami:
— Nezaujímajú nás sekundy, o tie sa nemôžeme pomýliť, zaujímajú nás mikrosekundy. Na základe týchto presných merani určujeme presné hodnoty frekvencie primárneho etalónu frekvencie. Meranie času a frekvencie je v súčasnosti najpresnejším meraním vo fyzike. Atómový čas sa vytvára celosvetovo ako priemer z vyše 100 atómových hodín na celom svete. Presný čas v ČSSR určujú už 12 rokov atómové hodiny československej akadémie vied v Prahe, ktorá úzko spolupracuje s bratislavským ústavom. Okrem toho u nás pracuje vysielacia stanica OMA 50, ktorá vysiela etalónový kmitočet 50 kHz a časové údaje. Jej vysielanie prijímajú všetky astronomické pracoviská, priemyselné podniky, lietadlá i letiskové služby. Šikovní rádioamatéri si robia „digitálky" na prijem tejto stanice, OMA riadi aj špeciálne pouličné hodiny, ktoré vyrába Pragotron (zatiaľ ukazujú čas v Prahe a Košiciach).
Jednotku času pomocou atómových hodín určili v roku 1967 tak, aby sa čo najpresnejšie približovala k astronomickému času. Aj tak však medzi nimi narastá rozdiel. Preto sa medzinárodne dohodlo, že ak bude treba, urobí sa o polnoci na Silvestra alebo 30. júna zmena o jednu sekundu. Majitelia presných digitálnych hodiniek to mohli spozorovať aj začiatkom tohto roku. Hovoriť o čase znamená súčasne hovoriť o frekvencii a práve v tejto oblasti poskytuje oddelenie neoceniteľnú službu rôznym podnikom. Overuje a testuje generátory frekvencie, ktoré ako sekundárne etalóny frekvencie kontrolujú rôzne prístroje v našich priemyselných podnikoch.
KTO MERIA TEPLOTU A TEPLO, TEN ŠETRÍ
Ťažko nájsť vhodnejší citát, ktorý by dokumentoval dôležitosť presného merania teploty a tepla. Na mnohých zariadeniach malá odchýlka od predpísanej teploty zhoršuje výkon, pevnosť a predlženie materiálov tiež závisí od teploty. Teplotu však nestačí iba merať, treba ju merať presne. Vedúci sektoru metrológie teplo technických veličín Ing. Milan Borovička nás upozorňuje na špecifickú vlastnosť teplotnej stupnice.
— U väčšiny veličín sa definuje základná jednotka a potom jej násobky. U teplotnej stupnici treba definovať celý jej priebeh.
— Medzinárodná praktická teplotná stupnica je tak definovaná, aby si ju mohla realizovať každá krajina samostatne, v rozsahoch, aké potrebuje,
— dodáva inžinier Ján Demian, vedúci oddelenia metrológie teploty a tepla.
— Presnosť však závisí od technických možností a schopností pracovníkov. Teplotná stupnica pre ČSSR je realizovaná a uchovávaná v ústave a na jej základe vybudovali primárnu etalonáž v rozsahu 54,361 K až 2573 K (-218,789 až 2299,85 *C). Teplotnú stupnicu určujú viaceré pevné definičné body, ako napríklad trojný bod kyslíka (rovnováha medzi pevnou a kvapalnou fázou a parou kyslíka),
— 54.361 K, trojný bod vody,
— 273.16 K, bod tuhnutia striebra —1235.08 K, bod tuhnutia zlata —1337,58 K a pod.
Ďalšími bodmi sú druhotné referenčné body, z ktorých najvyššiu teplotu — 2042 K — má bod tuhnutia platiny. V ústave majú rôzne zariadenia — kryostaty, banky, pece — v ktorých dokážu realizovať tieto teplotné body, inými slovami, „vyrobiť" tieto známe teploty. A pretože je známa závislosť niektorých elektrických vlastnosti látok od teploty, pomocou odporových, termistorových či termo-elektrických teplomerov (zvolený typ závisí od intervalu, v ktorom merajú a od presnosti, ktorú potrebujú dosiahnuť) dokážu určiť teplotu medzi týmito bodmi. V prípade vysokých teplôt pracujú s bez dotykovými teplomermi — pyrometrami. Teplotu tu stanovujú z teplotného žiarenia. ktoré vzniká tepelnými pohybmi hmotných častíc meranej látky. To všetko umožňuje overovať teplomery používané v praxi a prispieť tak k spestreniu merania teploty. Hoci u nás len začíname merať spotrebu tepla, v ústave už robia typové skúšky rôznych meračov tepla, ktoré by mali priniesť úspory 20 až 30 %. O vysokej úrovni oddelenia svedči to, že americká firma Yellow Springs Instruments Co., si dala overiť svoje termistory, ktorými vybavuje družice, okrem iných významných svetových metrologických pracovisk, aj ústavu v Bratislave. S výsledkami bola veľmi spokojná.
Zdroj: Časopis Elektrón
