Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Эталоны и их классификация





Эталон единицы физической величины представляет собой сред­ство измерений (высокоточная мера) или комплекс средств измерений, предназначенных для воспроизведения и (или) хранения единицы ве­личины с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схе­ме средствам измерений и утвержденных в качестве эталона в установ­ленном порядке. От эталона единица величины, как правило, передает­ся разрядным эталонам, а от них — рабочим средствам измерений

Конструкция эталона, его свойства и способы воспроизведе­ния единицы определяются природой данной физической величи­ны и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками — не < i менностью, воспроизводимостью и сличаемостыо


Глава 3 2 Средства измерении 177

Эталоны классифицируются на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы физической величины с наивысшей точностью, возможной в дан­ной области измерений на современном уровне научно-техничес­ких достижений. Такой эталон может быть национальным (госу­дарственным) и международным.

Государственный (национальный) первичный эталон призна­ется решением уполномоченного государственного органа в ка­честве исходного на территории страны. Например, на территории Российской Федерации национальным органом по метрологии ут­верждены государственные эталоны метра, килограмма, секунды, ампера, кельвина, канделы, ньютона, паскаля, вольта, беккереля.

Международный эталон принимается по международному сог­лашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых националь­ными эталонами.

Международные эталоны хранит и поддерживает Междуна­родное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая функция МБМВ состоит в систематических сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с между­народными эталонами, а также между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий внешнеэкономических связей. Сличению под­лежат эталоны как основных, так и производных величин системы СИ. Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электричес­кие и световые эталоны — раз в 3 года.

Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (раз­рядные) эталоны.

Вторичный эталон получает размер единицы непосредствен­но от первичного эталона данной единицы. Такие эталоны могут утверждаться либо Госстандартом, либо государственными науч­ными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.

Рабочий эталон предназначен для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Такие эталоны воспринимают раз-


178 Раздел 3. Организационно-методические основы метрологии

мер единицы от вторичных эталонов. При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды (1-й, 2-й и т.д.), как это было принято для ОСИ (образцовых средств измерений). В таком слу­чае передача размера единицы осуществляется через цепочку со­подчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом размер еди­ницы последнего в этой цепочке рабочего эталона передается ра­бочему средству измерений.

Кроме того, различают следующие виды эталонов:

1) эталоны сравнения, которые по тем или иным причинам не
могут быть непосредственно сличены друг с другом;

2) исходные эталоны, обладающие наивысшими метрологи­
ческими свойствами из имеющихся (в данной лаборатории, орга­
низации, на предприятии) эталонов, от которых получают размеры
единиц соответствующих средств измерений;

3) одиночные эталоны, в составе которых имеется одно сред­
ство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установ­
ка) для воспроизведения и (или) хранения единицы;

4) групповые эталоны, в состав которых входят совокупности
средств измерений одного типа, номинального значения или диа­
пазона измерений, применяемых совместно для повышения точ­
ности воспроизведения единицы или ее хранения;

5) эталонные наборы, состоящие из совокупности средств из­
мерений, которые позволяют воспроизводить и (или) хранить еди­
ницу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов ука­
занных средств;

6) транспортируемые эталоны, предназначенные для их тран­
спортировки к месту поверки (калибровки) средств измерений или
сличений эталонов данной единицы;

7) эталонные установки — измерительные установки, входя­
щие в состав эталонов. Например, в состав государственного пер­
вичного эталона единицы активности радионуклидов входит
шесть эталонных установок;

8) поверочные установки — измерительные установки, уком­
плектованные рабочими эталонами и предназначенные для повер­
ки рабочих средств измерений и подчиненных рабочих эталонов


Глава 3 2 Средства измерений 179

Самыми первыми официально утвержденными эталонами были прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции. В 1799 году их передали на хранение в Национальный архив. Поэтому эти стороны стали называть «метр Архива» и «килограмм Архива». С 1872 года ки­лограмм стал определяться как равный массе «килограмма Архива».

В 1889 году изготовили 31 экземпляр эталона метра из плати-но-иридиевого сплава (эталон метра равен одной десятимиллионной части четверти дуги парижского меридиана. Четверть меридиана рав­на 10 млн. 1954,4 метра). Оказалось, что эталон № 6 при температуре 0°С точно соответствует длине «метра Архива». Именно этот экземпляр эталона по решению ГКВМ был утвержден как международный эталон метра, который хранится в Севре (Франция). Остальные 30 эталонов бы­ли переданы разным государствам. Россия получила № 28 и № 11, при­чем в качестве государственного был принят эталон № 28.

Погрешность платино-иридиевых эталонов метра, равная ±1,1 • 10-7м, уже в начале XX в. оценивалась как неудовлетворитель­ная. В 1960 году ГКВМ выработала другое определение метра — в длинах световых волн, основанное на постоянстве длины волны спектральных линий излучения атомов. Такова основа криптоново­го эталона метра. Его погрешность намного меньше, чем платино-иридиевого, и составляет 5-10-9 м.

Однако в космический век даже такая точность оказалась не­достаточной. Новейшие достижения науки позволили ГКВМ в 1983 году принять новое определение метра как длины пути, про­ходимого светом за 1/299792458 доли секунды в условиях вакуу­ма. Погрешность эталона снизилась более чем на порядок.

Не менее интересна история эталона единицы массы. «Кило­грамм Архива», который был принят за эталон массы в 1872 году, представляет собой платиновую цилиндрическую гирю, высота и диаметр которой равны 39 мм. Прототипы (вторичные эталоны) для практического применения были выполнены из платино-ири-диевого сплава. За международный прототип килограмма тогда приняли платино-иридиевую гирю, по точности в наибольшей сте­пени соответствующую массе «килограмма Архива».

По решению ГКВМ из 42 экземпляров прототипов килограмма России были переданы № 12 и № 26. Причем № 12 утвержден в ка-


180 Раздел 3. Организационно-методические основы метрологии

честве государственного эталона массы. Прототип № 26 использо­вался как вторичный эталон.

Национальный (государственный) эталон массы в настоящее время хранится в НПО «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» (Санкт-Пе­тербург) на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпака­ми в стальном сейфе, температура воздуха в котором поддержива­ется в пределах 20±3°С, а относительная влажность — 65%. Один раз в 10 лет с ним сличают два вторичных эталона.

При сличении с международным эталоном российский нацио­нальный эталон массы получил значение 1,0000000877 кг. Для пе­редачи размера единицы массы от прототийа № 12 вторичным эта­лонам используются специальные весы № 1 и № 2 на 1 кг с дистан­ционным управлением. Весы № 1 изготовлены фирмой «Рупрехт», а № 2 — НПО «ВНИИМ им Д.И.Менделеева». Погрешность вос­произведения килограмма составляет 2-10" кг.

За последующие годы получены более высокие точность и на­дежность эталонов, создаваемых на основе использования кванто­вых эффектов. Это позволяет предположить возможность созда­ния в ближайшем будущем новых эталонов.

С использованием квантовых эффектов был создан современ­ный эталон ампера и ома. Квантовые эталоны характеризуются высокой степенью стабильности значений погрешности воспроиз­ведения единиц величин. С помощью новых методов и средств из­мерений уточняются функциональные физические константы, по­этому точность квантовых эталонов будет возрастать.

Ученые полагают, что квантовые эталоны можно будет считать «вечными мерами», так как способность воспроизведения единиц физических величин у таких эталонов не подвержена влиянию внешних условий, географического местонахождения и времени.

Если будет создан эталон массы на основе новых открытий в области ядерной физики, многие существующие эталоны пе­рейдут ,в разряд «вечных», поскольку размерности их величин так или иначе связаны с массой. В таких условиях изменится и система поверки и калибровки, которая привязана к государственнымхэта-лонам, произойдет ее децентрализация, что обеспечит значитель­ный экономический эффект.


Глава 3.3. Организационно-правовые основы метрологии 181






Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 405. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.087 сек.) русская версия | украинская версия