"ГОСТ 8.540-2015. Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 09.10.2015 N 1517-ст)

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 сентября 2015 г. N 80-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 октября 2015 г. N 1517-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.540-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2016 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 8.540-2011

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.

Настоящий стандарт распространяется на государственный первичный специальный эталон и государственную поверочную схему для средств измерений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс (рисунок А.1 приложения А), и устанавливает назначение государственного первичного специального эталона единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс, комплекс основных средств измерений, входящих в его состав, основные метрологические характеристики эталона и порядок передачи единиц напряженностей импульсных электрического - вольт на метр (В/м) и магнитного - ампер на метр (А/м) полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс от государственного первичного специального эталона единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс с помощью вторичных (рабочих) эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей, неопределенностей и основных методов поверки.

2.1.1 Государственный первичный специальный эталон предназначен для воспроизведения и хранения единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс и передачи единицы при помощи вторичных (рабочих эталонов) рабочим средствам измерений с целью обеспечения единства измерений.

2.1.2 В основу измерений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс должны быть положены единицы, воспроизводимые указанным эталоном.

2.1.3 Государственный первичный специальный эталон состоит из комплекса следующих технических средств, вспомогательных устройств и специальных инженерных сооружений:

- полеобразующая система ПС-1 типа ТЕМ-ячейки с двумя рабочими зонами в наносекундном диапазоне;

- полеобразующая система ПС-2 типа ТЕМ-ячейки в субнаносекундном диапазоне;

- генератор импульсов высокого напряжения экспоненциальной формы с источником питания Г-1;

- высоковольтный генератор ступенчатых импульсов с кабельным накопителем Г-2;

- высоковольтный полупроводниковый генератор ступенчатых импульсов Г-3;

- комплект генераторов ступенчатых импульсов напряжения Г-4;

- компаратор напряженности импульсного электрического поля экспоненциальной формы КЕ-1;

- компаратор напряженности импульсного магнитного поля экспоненциальной формы КН-1;

- компаратор напряженности импульсного электрического поля ступенчатой формы КЕ-2;

- компаратор напряженности импульсного электрического поля ступенчатой формы КЕ-3;

- система стабилизации и управления;

- система регистрации и обработки результатов измерений в составе:

- специальных лабораторных экранированных помещений с требуемыми климатическими условиями.

Государственный первичный специальный эталон обеспечивает режимы работы в соответствии со схемами воспроизведения, приведенными в таблице 1.

2.1.4 Диапазоны значений импульсных напряженностей электрического E и магнитного H полей, в которых воспроизводятся единицы, с указанием длительности фронта импульсов между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности, постоянной времени спада на уровне 0,367 от установившегося значения напряженности и длительности импульса на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности, приведены в таблице 2.

2.1.5 Первичный специальный эталон обеспечивает воспроизведение единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс со средним квадратическим отклонением S_o результата измерений, не превышающим 0,4·10^-2 при импульсах экспоненциальной и ступенчатой формы при 50 независимых наблюдениях.

Границы неисключенной систематической погрешности , стандартной неопределенности u_A, оцененной по типу A, стандартной неопределенности u_B, оцененной по типу B, суммарной стандартной неопределенности u_С и расширенной неопределенности U_Р при доверительной вероятности 0,99 и коэффициенте охвата 1,71 для установленных режимов работы эталона при воспроизведении импульсных напряженностей электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс не превышают установленных значений, приведенных в таблице 3.

Нестабильность государственного первичного специального эталона v за год составляет 2·10^-3.

2.1.6 Для обеспечения воспроизведения единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс с указанной точностью должны соблюдать правила содержания и применения эталона, утвержденные в установленном порядке.

2.1.7 Государственный первичный специальный эталон применяют для передачи единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс вторичным (рабочим) эталонам непосредственным сличением и методом прямых измерений и рабочим средствам измерений методом прямых измерений. Расширенные неопределенности передачи единиц U_ро при доверительной вероятности 0,95 и коэффициенте охвата к = 1,65 составляют от 1·10^-2 до 4·10^-2, относительные погрешности при доверительной вероятности 0,95 составляют от 1·10^-2 до 4·10^-2.

2.2.1 В качестве вторичных (рабочих) эталонов единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей применяют:

а) меры напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 1·10² до 5·10⁵ В/м с длительностью фронта импульсов от 0,5·10^-6 до 5,0·10^-6 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью импульсов от 1·10^-3 до 1 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

б) меры напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 1·10² до 5·10⁵ В/м с длительностью фронта импульсов от 1·10^-10 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью импульсов от 1·10^-9 до 1·10^-3 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

в) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 1·10² до 5·10⁵ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-9 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-8 до 1·10^-3 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

г) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 1·10² до 5·10⁵ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-9 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-9 до 1·10^-7 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

д) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 1 до 5·10⁵ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 0,8·10^-10 до 5·10^-10 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-9 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

е) меры напряженностей импульсных электрического поля и магнитного полей в диапазонах от 1 до 3·10⁶ В/м и от 2,6·10^-3 до 8,0·10³ А/м с длительностью фронта импульсов от 5,0·10^-11 до 5·10^-10 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью импульсов от 1·10^-10 до 1·10^-9 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

ж) меры напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 0,25 до 1,0·10³ А/м с длительностью фронта импульсов от 0,5·10^-6 до 5,0·10^-6 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью импульсов от 1·10^-3 до 1 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

и) меры значения напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 2,6·10^-3 до 8,0·10³ А/м с длительностью фронта импульсов от 5·10^-11 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью импульсов от 1·10^-10 до 1·10^-3 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

к) измерительные преобразователи напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 0,25 от 1,0·10³ А/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-9 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-8 до 1·10^-3 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

л) измерительные преобразователи напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 0,25 до 1,0·10³ А/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-9 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-9 до 1·10^-7 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности.

2.2.2 Расширенные неопределенности вторичных (рабочих) эталонов U_р при доверительной вероятности 0,95 и коэффициенте охвата к = 1,65 составляют от 2·10^-2 до 6·10^-2, относительные погрешности при доверительной вероятности 0,95 составляют от 3·10^-2 до 8·10^-2.

2.2.3 Вторичные (рабочие) эталоны применяют для передачи единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей рабочим средствам измерений методом прямых измерений и сличением с помощью компаратора. Расширенные неопределенности U_ро передачи единиц при доверительной вероятности 0,95 и коэффициенте охвата к = 1,65 составляют от 1,5·10^-2 до 7·10^-2, относительные погрешности при доверительной вероятности 0,95 составляют от 2·10^-2 до 10·10^-2.

3.1 В качестве рабочих средств измерений применяют:

а) высокоточные измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 10 до 1·10⁶ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 5·10^-11 до 1·10^-6 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 5·10^-10 до 1·10^-3 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

б) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 10 до 5·10⁵ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-6 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-3 до 1 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

в) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 10 до 5·10⁵ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-9 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-6 до 1·10^-2 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

г) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 10 до 5·10⁵ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-9 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-9 до 1·10^-7 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

д) измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля в диапазоне от 1 до 3·10⁶ В/м с временем нарастания переходной характеристики от 5·10^-11 до 1·10^-9 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-9 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

е) измерительные преобразователи максимального значения напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 0,25 до 1,5·10³ А/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-6 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·10^-3 до 1 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

ж) измерительные преобразователи максимального значения напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 2,6·10^-3 до 8,0·10³ А/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-7 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и с длительностью переходной характеристики от 1·10^-7 до 1·10^-2 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

и) измерительные преобразователи максимального значения напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 0,25 до 1,5·10³ А/м с временем нарастания переходной характеристики от 1·10^-10 до 1·10^-9 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 1·0^-9 до 1·10^-7 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности;

к) высокоточные измерительные преобразователи напряженности импульсного магнитного поля в диапазоне от 0,25 до 2,5·10³ А/м с временем нарастания переходной характеристики от 5·10^-11 до 1·10^-6 с между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения напряженности и длительностью переходной характеристики от 5,0·10^-10 до 1·10^-3 с на уровне 0,5 от установившегося значения напряженности.

3.2 Расширенные неопределенности измерений напряженностей E и H полей рабочих средств измерений U_р при доверительной вероятности 0,95 и коэффициенте охвата к = 1,65 составляют от 5·10^-2 до 15·10^-2, относительные погрешности рабочих средств измерений при доверительной вероятности 0,95 составляют от 7·10^-2 до 20·10^-2.

Обозначения:

- длительность фронта импульса между уровнями 0,1 - 0,9;

- длительность импульса на уровне 0,5;

- время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1 - 0,9;

- длительность переходной характеристики на уровне 0,5;

- постоянная времени спада на уровне 0,367;

- нестабильность за год;

S_о - среднее квадратическое отклонение;

U_PE, U_PH - расширенные неопределенности для значений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей соответственно;

, - неисключенные систематические погрешности для значений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей соответственно;

U_ро - расширенная неопределенность передачи единиц;

U_Р - расширенная неопределенность измерений напряженностей E и H полей средства измерений;

- погрешность передачи единиц;

- погрешность измерений напряженностей E и H полей средства измерений