Раздел «Метрология»

В настоящее время значительные изменения магнитного поля Земли, происходящие, в первую очередь, во время интенсивных солнечных вспышек, провоцируют магнитные бури, относящиеся к категории опасных гелиогеофизических явлений (ОГЯ). Магнитные бури по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять серьезную угрозу энергетическим системам, протяженным трубопроводам, системам связи, навигации, космическим аппаратам, другим высокотехнологичным системам. Как результат воздействия — магнитные бури представляют угрозу здоровью и жизни населения и могут наносить значительный материальный ущерб.

Поэтому роль магнитных наблюдений в мониторинге и прогнозе ОГЯ чрезвычайно важна. Магнитные наблюдения являются важнейшей частью государственной наблюдательной сети (ГНС). В связи с этим, современный уровень использования магнитных данных для государственных нужд определяет более строгий подход к качеству и точности наблюдений, что требует обязательного проведения комплекса работ по метрологическому обеспечению, в соответствии с действующим законодательством.

Научная основа метрологического обеспечения магнитных наблюдений

Научной основой метрологического обеспечения магнитных наблюдений является метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Организационная основа метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений:

Технические средства магнитной наблюдательной сети

Магнитные наблюдения ГНС состоят из двух крупных сегментов — космического и наземного, которые имеют свои особенности и специфику.

Космический сегмент магнитных наблюдений

Космический сегмент магнитных наблюдений базируется на типовых космических аппаратах гидрометеорологического назначения типа «Электро», «Метеор», «Арктика», «Ионосфера». На данных аппаратах устанавливаются магнитометры для измерения трех компонент вектора магнитной индукции Земли с целью диагностики и контроля состояния внешнего магнитного поля Земли на орбитах порядка 800-40000 км.

Наземный сегмент магнитных наблюдений

Для выполнения абсолютных и вариационных магнитных измерений пункты наблюдений Росгидромета наземного сегмента оснащаются:

Система обеспечения единства измерений в области магнитных наблюдений

Система обеспечения единства измерений в области магнитных наблюдений представляет собой комплекс установленных стандартами взаимосвязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений характеристик магнитного поля Земли.

Характеристики магнитосферы, входящие в сферу государственного регулирования обеспечения единства измерений

Таблица 2. Выписка из перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений в области гидрометеорологии и смежных с ней областях (в части магнитных наблюдений) (Приказ министерства природных ресурсов и экологии РФ от 07.12.12 №424)
№ п/п	Измерения	Диапазон измерений	Предельно допустимая погрешность или неопределенность
№ п/п	Измерения	Обязательные метрологические требования к измерениям
Основные измерения при осуществлении деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях
35	Измерение магнитной индукции на земной поверхности	От 10 до 10⁵ нТл	δ = 5%

Повышением качества магнитных наблюдений на ГНС являются классический и инновационный подходы к обеспечению единства измерений магнитных наблюдений, учитывающий специфику ГНС, заключающиеся в следующем:

Реализация и применение рассмотренных методов объективно приведёт к легитимности выдаваемой продукции Росгидрометом, повышению достоверности измерений и улучшению качества прогнозов и диагнозов ОГЯ на ГНС в части магнитных наблюдений.

Для проведения калибровочных работ на магнитной сети наблюдений Росгидромета в ФГБУ «ИПГ» а также для обеспечения единства измерений космического сегмента магнитных наблюдений в настоящее время создана мера магнитной индукции, прошедшая калибровку в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» и соответствующая по своим характеристикам рабочему эталону 2 разряда (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Мера магнитной индукции. Калибровка технологического образца бортового магнитометра ФМ-ВЭ

Технические характеристики меры магнитной индукции


Диапазон воспроизведения магнитной индукции постоянного магнитного поля по каждой компоненте, нТл	от 30 до 70000
Постоянная колец ТКС, мкТл/А
Х	124,5 ± 1,2
Y	133,6 ± 1,2
Z	143,0 ± 1,2
Пределы абсолютной погрешности определения постоянной ТКС, %	…0,2
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения магнитной индукции постоянного магнитного поля, мкТл (где В – установленное значение магнитной индукции, мкТл)	(0,005·В+0,01)
Размеры рабочей области (длина х ширина х высота), мм	100×100×100
Неоднородность магнитной индукции в рабочей области, %, не более	0,2
Остаточное значение магнитной индукции, нТл, не более	10
Неортогональность осей ТКС, град, не более	0,1
Минимальный шаг изменения магнитного поля, Тл	3×10^-8
Габаритные размеры, Ш/Г/В, мм3	750×800×1000
Масса, кг, не более	40

Установка для калибровки магнитометров состоит из трехкомпонентной колечной системы (рис.1) и трехканального, программно-аппаратного комплекса управления токами в обмотках колечной системы.

Метрологическое обеспечение и стандартизация ионосферных, магнитных и гелиогеофизических наблюдений

Метрологическое обеспечение магнитных наблюдений