Эталоны единиц физических величин. Виды эталонов.

Эталон представляет собой средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведения и хранения единиц физических величин (или одну из этих функций) с целью передачи размера единицы образцовым, а от них рабочим средствам измерений и утверждённое в качестве эталона в установленном порядке.

Первичным эталоном называется эталон, который воспроизводит единицу физической величины с наивысшей в стране точностью. Для воспроизведения единиц в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от существующих эталонов технически неосуществима с требуемой точностью (высокие и сверхвысокие частоты, энергии, давления, температуры, особые состояния веществ, крайние участки диапазона измерений и т.п.) создаются и утверждаются специальными эталонами.

Специальные эталоны воспроизводят единицу в особых условиях и заменяют в этих условиях первичный эталон.

Пример: специальный эталон мощности электромагнитных волн при частотах 2.59;…;37.5 ГГц в волноводных трактах.

Первичный или специальный эталон, официально утверждённый в качестве исходного для страны, называется государственным эталоном.

Дополнительные, производные, а при необходимости и внесистемные единицы, исходя из соображений технико-экономической целесообразности, воспроизводятся одним из двух способов:

1) централизовано – с помощью единого для всей страны государственного эталона;

2) децентрализовано – по средством косвенных измерений, выполняемых органами метрологической службы, с помощью образцовых средств измерений.

Централизовано воспроизводится большинство важнейших производных единиц СИ (ньютон, джоуль, паскаль, Ом, вольт, генри, вебер и другие), а децентрализовано – производные единицы, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном (например, единица площади), или, если поверка мер посредством косвенных измерений проще, чем их сравнение с эталоном и обеспечивает необходимую точность (например, меры вместимости объёма). При этом, когда для воспроизведения единицы необходимо специально предназначенное оборудование, создаются поверочные установки высшей точности. Пример: тахометрическая установка, сравнивающая частоту вращения исследуемого объекта с частотой образцового генератора.

Кроме первичных эталонов в метрологической практике широко используются вторичные эталоны, значения которых устанавливаются по первичным эталонам. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ и для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона.

Примеры: эталон копия единицы массы (килограмма) в виде платиноиридиевой гири №26 и рабочий эталон килограмма, изготовленный из нержавеющей стали.

По своему метрологическому назначению вторичные эталоны делятся на:

Эталон-копия представляет собой вторичный эталон, представленный для хранения единицы и передачи её размера рабочим эталонам. Он не всегда может быть физической копией государственного эталона.

Эталоны-сравнения – вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемыми другом с другом. Пример: группа нормальных элементов, применяемых для сличения государственного эталона вольта с эталоном вольта Международного бюро мер и весов.

Эталон-свидетель – вторичный эталон, применяемый для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты. Эталон-свидетель применяется только тогда, когда государственный эталон является невоспроизводимым.

Рабочий-эталон – вторичный эталон, применяемый для хранения единицы и передачи её размера образцовым мерам и измерительным приборам.

Допускается применение государственного эталона в качестве рабочего, если это предусмотрено правилами хранения и применения эталона.

В отличие от государственных эталонов, которые всегда осуществляются в виде комплекса средств измерений и вспомогательных устройств, вторичные эталоны могут осуществляться в виде:

- комплекса средств измерений -одиночных эталонов -групповых эталонов -эталонных наборов

Одиночный эталон состоит из одной меры, одного измерительного прибора, или одной измерительной установки, обеспечивающих воспроизведение или хранение единицы самостоятельно, без участия других средств измерений того же типа. Пример: вторичные эталоны единицы массы – килограмма в виде и стальных гирь.

Групповой эталон состоит из совокупности одноимённых мер, измерительных приборов или других средств измерений, применяемых как одно целое для повышения надёжности хранения единицы.

Размер единицы, хранимый групповым эталоном, определяется как среднее арифметическое из значений, воспроизводимых отдельными мерами и измерительными приборами, входящими в состав группового эталона. Основные меры и измерительные приборы, входящие в групповой эталон, могут применятся в качестве одиночных рабочих эталонов, если это допустимо по условиям хранения единицы. Групповые эталоны могут быть постоянного и переменного состава. В групповые эталоны переменного состава входят меры и измерительные приборы, периодически заменяемые новыми.

Эталонный набор представляет собой набор мер или измерительных приборов, позволяющий хранить единицу или измерять величину в определённых пределах. Эти меры или измерительные приборы предназначены для различных значений или различных областей значений – измеряемой величины.