Эталоны единиц физических величин. Свойство эталона. Передача размера единицы от эталонов рабочим средствам измерений
Эталон - средство измерений (или комплекс СИ), предназначенные для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме СИ и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Эталон должен обладать минимум тремя взаимосвязанными свойствами: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Неизменность — свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени, при этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания "естественных" эталонов различных величин, основанных на физических постоянных.
Воспроизводимость — возможность воспроизведения единицы ФВ (на основе ее теоретического определения) с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается путем постоянного исследования эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок.
Сличаемостъ — возможность обеспечения сличения с эталоном других СИ, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличений..
Различают следующие виды эталонов
• первичный - обеспечивает хранение и воспроизведение с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами) точностью. Они составляют основу государственной системы обеспечения единства измерений;
• международный - эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимы и хранимых национальными эталонами;
• государственный или национальный - это первичный эталон, официально утверждённый в качестве исходного для страны. Государственные эталоны подлежат периодическому сличению с государственными эталонами других стран;
• вторичный эталон - хранит размер единицы, полученной путём сличения с первичным эталоном соответствующей ФВ. Создаются для организации поверочных работ и для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона. Совокупность государственных первичных и вторичных эталонов – есть эталонная база страны (114 госуд. и более 250 вторичных);
По своему метрологическому назначению вторичные эталоны делятся на следующие:
• эталон-копия — предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам. Он создается в случае необходимости проведения большого числа поверочных работ с целью предохранения первичного или специального эталона от преждевременного износа. Эталон-копия представляют собой копию государственного эталона только по метрологическому назначению, поэтому он не всегда является его физической копией;
• эталон сравнения — применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом;
• эталон-свидетель — предназначен для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты. В настоящее время только эталон килограмма имеет эталон-свидетель. Его основное назначение — обеспечивать возможность контролироля постоянства основного эталона;
• рабочий эталон — применяется для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Это самые распространенные эталоны. С целью повышения точности измерений ФВ рабочие эталоны применяются во многих территориальных метрологических органах и лабораториях министерств и ведомств.
Передача размеров единиц от эталонов рабочим мерам и измерительным приборам осуществляется посредством образцовых средств измерений.
Образцовые СИ представляют собой меры, измерительные приборы или измерительные преобразователи, предназначенные для поверки и градуировки по ним других средств измерений и в установленном порядке утвержденные в качестве образцовых.
Образцовые СИ хранят и применяют органы государственной метрологической службы и органы отраслевых (ведомственных) метрологических служб. На образцовые СИ выдаются свидетельства с указанием метрологических параметров и разряда по поверочной схеме (1-го, 2-го, 3-го, 4-го, и т.д.).
На рисунке показана метрологическая цепь передачи размеров единиц от первичных эталонов рабочим эталонам, а от них разрядным образцовым средствам измерений и далее - рабочим мерам и измерительным приборам.
Передача размера единицы величины представляет собой приведение размера единицы, хранимой поверяемым СИ, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном. Передача размера осуществляется при сличении этих единиц.
В качестве методов передачи информации о размере единиц используют методы непосредственного сличения (т.е. сличения меры с мерой или показаний двух приборов), а также сличения с помощью компаратора.
Процесс передачи размера единиц происходит при поверке и калибровке СИ. Поверка и калибровка представляют собой набор операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям.