MIKES ja Geodeettinen laitos toteuttavat maailman tarkimpia perusviivamittauksia

Kvartsimetri Pasi LaukkanenPerusviiva on maastoon mitattu, yleensä muutaman sadan metrin mittainen matka, jonka pituus on metrologisesti jäljitettävissä metrin määritelmään. Kuuluisin ja maailman tarkin perusviiva on Geodeettisen laitoksen (GL) ylläpitämä Nummelan 864 m pitkä normaaliperusviiva, joka on kansainvälisesti ainutlaatuinen mittanormaali pituusmetrologiassa. Vuodesta 1947 perusviivan koko 864 m:n pituus on vaihdellut alle 0,6 mm ja yhden mittauksen epävarmuus on 0,1 mm luokkaa. Aiemmin Nummelan normaaliperusviiva antoi mittakaavan Suomen kartoille, mutta nykyisin käyttötarve on muuttunut: perusviivalla kalibroidaan maailman tarkimpia elektronisia etäisyysmittareita. Näitä käytetään mm. mittakaavan siirtomittauksissa tavallisten maanmittauskojeiden kalibrointiperusviivoja ja testikenttiä varten. Nummelan mittakaavan GL on siirtänyt maailmanlaajuisesti 10 maahan viimeisten 10 vuoden aikana; viimeisimmät mittaukset tehtiin Saksassa. Kesällä 2014 kalibroitiin Saksan metrologian laitoksen PTB:n perusviiva.

Nummelan mittausten suuri tarkkuus perustuu akateemikko Yrjö Väisälän jo 1930-luvulla kehittämään mittalaitteeseen, valkoisen valon interferenssiä käyttävään komparaattoriin. Vaikka tekninen kehitys on ollut kuluneiden vuosikymmenten aikana huimaa, eivät nykyiset maailman tarkimmat elektroniset etäisyysmittarit yllä satojen metrien matkoilla Väisälän menetelmän tarkkuuteen. Kvartsimetri – Väisälän interferenssikomparaattorin peruspilari - on yksinkertaistettuna kuvaillen valkoinen, metrin pituinen kvartsilasista tehty sauva, jonka päät on pyöristetty siten, että toisen pään kaarevuussäde on 1000 mm ja toisen 5000 mm. Kvartsimetrejä käytetään Väisälän komparaattorissa antamaan tarkka mittakaava.

Kvartsimetri Pasi Laukkanen 2Perusviivan jäljitettävyys perustuu metrin määritelmään MIKESin kalibroimien kvartsimetrien kautta. Nummelan normaaliperusviivan mittauksissa käytetään kvartsimetriä n:o VIII, jonka pituus tunnetaan absoluuttikalibroinneista ja vertailumittauksista noin 0,000 000 035 m eli 35 nm standardiepävarmuudella. Väisälä-komparaattorilla tämä pituus moninkertaistetaan peilipintojen välisiksi etäisyyksiksi havaintopilareilla ja nämä projisoidaan edelleen maanalaisten kiintopisteiden välisiksi etäisyyksiksi.

MIKESissä on juuri ollut absoluuttikalibroinnissa neljä GL:n kvartsimetriä. Kalibrointi tapahtuu MIKESin pitkien päätemittojen interferometrilla, joka käyttää hyväkseen valkoisen valon ja 633 nm laservalon interferenssejä. Valkoisen valon interferenssin käytön etuna on se, että kalibroinnissa ei tarvita ennakkotietoa päätemitan pituudesta. Päätemittojen interferometrin jäljitettävyys saadaan kalibroimalla niissä käytettyjen HeNe-laserin aallonpituus MIKESin jodistabiloiduilla lasereilla.

Lisätiedot: Apul.tutkija Pasi Laukkanen, etunimi.sukunimi@vtt.fi p. 029 5054 472, Prof. Markku Poutanen, etunimi.sukunimi@fgi.fi p. 029 530 8070​

 Pitkien matkojen jäljitettävyys Suomessa