Čas in frekvenca

Že od začetka človeštva so ljudje znali razlikovati med dnevom in nočjo, letnimi časi in ostalimi časovnimi enotami, z nastankom prvih civilizacij pa so preko opazovanja Sonca in ostalih nebesnih teles že iznašli prve ure. Čas je postal praktično najpomembnejša in najbolj poznana enota. Kaj je čas in kaj pravzaprav predstavlja ta parameter? Na SIQ znamo ne le odgovoriti na to vprašanje, temveč znamo čas tudi natančno pomeriti.

Najpogosteje s časom povezujemo uro. Ura je pravzaprav merilna naprava, ki meri, shranjuje ali generira določen interval. Zgodovina razvoja merjenja časa se je začela z najstarejšimi urami na osnovi pretakanja vode, ki so jih poznali že v babilonskih in staroegipčanskih časih in kasneje tudi v grških in rimskih časih. Prvi večji preskok se je zgodil v srednjem veku z iznajdbo ure na nihalo. V letih 1. svetovne vojne so raziskali piezoelektrične lastnosti kvarca (angl. quartz) in le-ta je kot osnova najtočnejše ure služil do leta 1960, ko so se pojavile prve atomske ure, na katerih še dandanes temelji najbolj točno merjenje časa. Še več, zaradi točnosti atomskih ur je ravno čas fizikalna veličina, ki jo lahko dandanes najbolj točno merimo.

Tudi SIQ ima v lasti cezijevo atomsko uro, ki je vključena v Mednarodni urad za uteži in mere (BIPM) v Franciji, ki je mednarodna organizacija za standardizacijo z nalogo vzdrževanja mednarodnega sistema enot. Vključenost v sistem BIPM pomeni, da tudi atomska ura iz SIQ prispeva k izračunu pravega časa, ki ga uporabljamo po celem svetu. Na SIQ kot nosilci nacionalnega etalona za čas in frekvenco skrbimo tudi za distribucijo najtočnejšega časa v Sloveniji. Naša atomska ura ima trenutno relativno odstopanje frekvence 6×10^-15. To z drugimi besedami pomeni, da bi v 5 milijonih let prehitela ali zaostala za manj kot 1 sekundo.

Naše vsakodnevno življenje je zelo močno odvisno od točnosti merjenja časa, ne da bi se tega sploh zavedali:

• vedno hočemo vedeti koliko je ura, poznati želimo uro v različnih časovnih pasovih za potrebe potovanj, vsakodnevnih urnikov in sestankov
• merjenja časa v športu
• sinhronizacija meritev na različnih lokacijah (država/kontinent), npr. sinhrono merjenje napetosti omrežja na različnih lokacijah
• velike svetovne banke se pri borznem trgovanju vse bolj zanašajo avtomatsko trgovanje na osnovi zmogljivih računalnikov in kompleksnih trgovalnih algoritmov in zakonodaja nekaterih držav zahteva izredno natančen zapis časa opravljene transakcije, tudi z resolucijo do 1 μs
• vedno več instrumentov ima svojo notranjo časovno bazo, od katere je odvisna točnost instrumenta (števci frekvence in ostalih veličin, povezanih s časom, funkcijski generatorji, signalni generatorji, osciloskopi, spektralni analizatorji, vektorski analizatorji, itd.)
• Dandanes smo se že vsi srečali z GPS navigacijo, a le malo ljudi ve, da je točnost prikaza lokacije na Zemlji pravzaprav odvisna od točnosti atomskih ur na satelitih, ki krožijo okoli Zemlje. Naprednejše atomske ure omogočajo določanje pozicije na Zemlji z manjšo resolucijo oz. večjo točnostjo.

Na SIQ se ukvarjamo z merjenjem časa na vseh nivojih točnosti, od kalibracije običajnih analognih in digitalnih štoparic, kalibracijo merilnih časov nekaterih drugih instrumentov (npr. preizkuševalniki visoke napetosti, multifunkcijski  instrumenti, akustični dozimeteri, itd.), izvajamo pa tudi najbolj točne kalibracije, pri katerih se zanašamo na našo atomsko uro (npr. števci frekvence, GNSS sprejemniki, merilniki časovnih intervalov/pulzov/period, generatorji časovnih intervalov/pulzov/period, frekvenčni delilniki), kalibriramo časovne baze najrazličnejših merilnih instrumentov (funkcijski generatorji, signalni generatorji, osciloskopi, spektralni analizatorji, vektorski analizatorji, itd.). Frekvenco lahko merimo direktno od 1 mHz do 15 GHz, od 15 GHz do 26,5 GHz pa preko ti. metode frekvenčne modulacije (ang. beat modulation).