Patří do ní vše, co se týká měření, od měřicích jednotek až po měřidla, od nejvyšších státních etalonů až po všechna provozní měřidla. Etalon (státní, primární, sekundární) je zařízení, které realizuje hodnotu příslušné veličiny. Tímto může být buď jednotka. její násobek, připadne podíl nebo jiná hodnota stanovená s požadovanou přesností. Takové zařízení, které je oficiálně schváleno jako etalon dané hodnoty, se používá k určování hodnot všech ostatních etalonů (nižšího metrologického řádu) dané veličiny ve státě. Úkolem státní metrologie je zajistit státní etalony pro všechny významné veličiny a určit jak přenést jednotky od těchto etalonů na provozní měřidla. Československý metrologický ústav v Bratislavě úspěšně reprezentuje naši metrologii v zahraničí. Přestože ústav ještě nemá bohatou historii, výsledky, kterých v některých oblastech dosáhl, jsou na světové úrovni. Jde především o vědeckovýzkumnou činnost, zaměřenou na zlepšení úrovně československé etalonáce fyzikálních a technických jednotek. Na vědeckovýzkumnou práci navazují práce technického rozvoje, které spočívají v realizaci a zdokonalování státních etalonů, v konstrukci a výrobě unikátních zařízení a jejich uvádění do provozu. Tato zařízení však nestačí jen vyvíjet a realizovat, je třeba je jako etalony mezinárodně porovnat a tak sjednotit československý systém měřicích jednotek se systémy jiných států. V ústavě vytvářejí československé metrologické předpisy, ověřují etalony nižších metrologických řádů, dělají typové zkoušky, vyhotovují posudky a expertízy. Problematika realizace a uschování etalonů je tak rozmanitá, že prakticky každý z nich vyžaduje samostatné oddělení a laboratoř s dokonalým technickým vybavením. Bylo nám jasné, že všechny nemůžeme navštívit. A tak rozhodl blížící se Nový rok 1980, přesněji den, od kterého již definitivně používáme soustavu Sl. Ať nám ostatní základní veličiny SI prominou, rozhodli jsme se pro délku, čas a teplotu.
KDE ODMEŘUJÍ I NEVIDITELNÉ
Už dávno neplatí to známé: coul sem - coul tam. V mnoha oblastech je milimetr obrovskou vzdáleností a mikrometr běžně používaným termínem. Přesné měření se zejména ve strojírenském průmyslu stalo základním předpokladem kvalitní produkce. Oddělení metrologie délek, jehož vedoucím je inženýr Vlastimil Navrátil, zajišťuje primární etalonáž délky a přenos jednotky na sekundární etalány. Zaměřují se zde na koncové i čárkové délkové míry. Přesné měření délek koncových etalonů (vzdálenost mezi protilehlými "vyleštěnými" stěnami těles) se provádí optickými interferovanými metodami. Využívají zde vlnovou délku různých zdrojů, mimo jiné i vlnovou délku záření laseru. Etalon připnou na destičku a vytvoří tzv. spojení na optický kontakt (dotykové plochy obou těles jsou natolik rovné, že se molekuly přitahují). Část světla dopadá na horní část etalonu, část se odráží od destičky. V interferenčním komparátoru pomocí interferenčních proužků lze jednoznačně určit délku etalonu. V roce 1976 začali v oddělení používat délkový komparátor CLC-20, který umožňuje porovnávat dva čárkové délkové etalony až do 1 m, umístěné vedle sebe. Komparátor má dva fotoelektrické mikroskopy, které jsou schopny měřit posuv 10 nm (pro srovnání - představuje to asi 0,0002 tloušťky vlasu). Komparátor byl původně určen k porovnání dvou čárkových etalonů. Aby mohli porovnat čárkový etalon přímo s vlnovou délkou laserového záření, spojili jej s laserinterferometrem LA 3000, který vyrábí n. p. Metra Blansko. Tím zvýšily přesnost, rozšířily rozsah měření a výrazně urychlily měřící proces.
KDE NEZÁLEŽÍ NA TELEVIZNÍM PROGRAMU
Z více než stovky atomových hodin, které na světě „tikají“, mají jedny v oddělení metrologie frekvence a akustických veličin. Je to cesiový primární etalon frekvence. který umožňuje nezávisle a podle platné definice reprodukovat jednotku frekvence a její násobky s požadovanou přesností (připomeňme si, že 1 Hz = =1 ss a tedy 1s = 1 Hz'). V laboratoři, do které nás přivedl vedoucí oddělení. Ing. Július Groch, CSc., jsou rozzářené obrazovky televizních přijímačů. Televizní pořad však neslouží ke zpříjemnění pracovní doby: slouží k porovnání času. Měli jsme štěstí, že jsme přišli těsně před dvanáctou hodinou. Přesně ve 12:00 začalo srovnávací měření s Budapeští. Obrazové synchronizační impulsy z televizního studia totiž přijímají v bratislavské i budapešťské laboratoři na televizních přijímačích prakticky ve stejnou dobu (malý rozdíl způsobuje rozdílný čas šíření signálu) a protože počítače impulsů přesně vyčíslí rozdíl mezi bratislavskou i budapešťskou dvanáctkou (které nemusí být porovnáním, které nemusí být jaký je mezi hodinami rozdíl údajů. Přesnost srovnání je zaručena. Potvrzuje to i inženýr Groch slovy:
— Nezajímají nás vteřiny, o ty se nemůžeme zmýlit, zajímají nás mikrosekundy. Na základě těchto přesných měření určujeme přesné hodnoty frekvence primárního etalonu frekvence. Měření času a frekvence je v současnosti nejpřesnějším měřením ve fyzice. Atomový čas se vytváří celosvětově jako průměr z více než 100 atomových hodin na celém světě. Přesný čas v ČSSR určují už 12 let atomové hodiny československé akademie věd v Praze, která úzce spolupracuje s bratislavským ústavem. Kromě toho u nás pracuje vysílací stanice OMA 50, která vysílá etalonový kmitočet 50 kHz a časové údaje. Její vysílání přijímají všechna astronomická pracoviště, průmyslové podniky, letadla i letištní služby. Šikovní radioamatéři si dělají „digitálky“ na příjem této stanice, OMA řídí také speciální pouliční hodiny, které vyrábí Pragotron (zatím ukazují čas v Praze a Košicích).
Jednotku času pomocí atomových hodin určili v roce 1967 tak, aby se co nejpřesněji přibližovala k astronomickému času. I tak však mezi nimi narůstá rozdíl. Proto se mezinárodně dohodlo, že pokud bude třeba, udělá se o půlnoci na Silvestra nebo 30. června změna o jednu sekundu. Majitelé přesných digitálních hodinek to mohli zpozorovat i začátkem letošního roku. Mluvit o čase znamená současně mluvit o frekvenci a právě v této oblasti poskytuje oddělení neocenitelnou službu různým podnikům. Ověřuje a testuje generátory frekvence, které jako sekundární etalony frekvence kontrolují různé přístroje v našich průmyslových podnicích.
KDO MĚŘÍ TEPLOTU A TEPLO, TEN ŠETŘÍ
Těžko najít vhodnější citát, který by dokumentoval důležitost přesného měření teploty a tepla. Na mnoha zařízeních malá odchylka od předepsané teploty zhoršuje výkon, pevnost a prodloužení materiálů také závisí na teplotě. Teplotu však nestačí pouze měřit, je třeba ji měřit přesně. Vedoucí sektoru metrologie teplo technických veličin Ing. Milan Borovička nás upozorňuje na specifickou vlastnost teplotní stupnice.
— U většiny veličin se definuje základní jednotka a poté její násobky. U teplotní stupnice je třeba definovat celý její průběh.
— Mezinárodní praktická teplotní stupnice je tak definována, aby si ji mohla realizovat každá země samostatně, v rozmezích, jaké potřebuje,
— dodává inženýr Ján Demian, vedoucí oddělení metrologie teploty a tepla.
— Přesnost však závisí na technických možnostech a schopnostech pracovníků. Teplotní stupnice pro ČSSR je realizována a uchovávána v ústavě a na jejím základě vybudovali primární etalonáž v rozsahu 54,361 K až 2573 K (-218,789 až 2299,85 *C). Teplotní stupnici určuje několik pevných definičních bodů, jako například trojní bod kyslíku (rovnováha mezi pevnou a kapalnou fází a párou kyslíku),
— 54.361 K, trojní bod vody,
— 273.16 K, bod tuhnutí 2ta35, bod tuhnutí 5. —1337,58 K a pod.
Dalšími body jsou druhotné referenční body, z nichž nejvyšší teplotu — 2042 K — má bod tuhnutí platiny. V ústavě mají různá zařízení - kryostaty, banky, pece - ve kterých dokáží realizovat tyto teplotní body, jinými slovy, "vyrobit" tyto známé teploty. A protože je známa závislost některých elektrických vlastností látek na teplotě, pomocí odporových, termistorových či termo-elektrických teploměrů (zvolený typ závisí na intervalu, ve kterém měří a na přesnosti, které potřebují dosáhnout) dokáží určit teplotu mezi těmito body. V případě vysokých teplot pracují s bez dotykovými teploměry - pyrometry. Teplotu zde stanovují z teplotního záření. které vzniká tepelnými pohyby hmotných částic měřené látky. To vše umožňuje ověřovat teploměry používané v praxi a přispět tak ke zpestření měření teploty. Přestože u nás teprve začínáme měřit spotřebu tepla, v ústavu již dělají typové zkoušky různých měřičů tepla, které by měly přinést úspory 20 až 30 %. O vysoké úrovni oddělení svědčí to, že americká firma Yellow Springs Instruments Co., si dala ověřit své termistory, kterými vybavuje družice, mimo jiné významné světové metrologické pracoviště, i ústavu v Bratislavě. S výsledky byla velmi spokojena.
Zdroj: Časopis Elektrón
