Эталоны единиц величин, их классификация

Эталон единицы величины — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения еди­ницы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений.

Эталоны классифицируются на первичные, вторич­ные и рабочие.

Первичный эталон единицы величины — это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наи­высшей точностью. Первичный эталон может быть наци­ональным (государственным) и международным(Рис.1).

Рис.1. Классификация эталонов

Государственный эталон единицы величины — это эталон единицы величины, находящейся в федеральной собственности. Государственные первичные эталоны не подлежат приватизации.

Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов мет­рологических лабораторий с международными эталона­ми, что необходимо для обеспечения достоверности, точ­ности и единства измерений как одного из условий меж­дународных экономических связей. Установлены опреде­ленные периоды сличения.

Например, первичные эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эта­лоны — один раз в 3 года.

Эталон, получающий размер единицы путем сличе­ния с первичным эталоном рассматриваемой единицы, на­зывается вторичным эталоном единицы величины.

Эталон должен отвечать трем основным требованиям: неизменности, воспроизводимости и сличаемости.

Неизменность – это способность удерживать неизменным раз­мер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени.

Воспроизводимость – это воспроизведение единицы с наименьшей погрешностью.

Сличаемость – это спо­собность не изменяться и не вносить каких-либо искаже­ний при проведении сличений.

Государственные эталоны единиц величины пред­ставляют национальное достояние и поэтому должны хра­ниться в метрологических институтах страны в специаль­ных эталонных помещениях, где поддерживается стро­гий режим по влажности, температуре, вибрациям и т. д.

По решению I Генеральной конференции по мерам и весам России из 42 экземпляров прототипа килограмма были переданы № 12 и № 26, причем № 12 утвержден в качестве государственного эталона массы (рис. 2). Про­тотип № 26 использовался как вторичный эталон.

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

Рис. 2. Эталон килограмма

В 1889 г. был изготовлен 31 экземпляр эталонов мет­ра из платино-иридиевого сплава. Россия получила № 28 и № 11, причем в качестве государственного был принят эталон № 28.

Государственный первичный эталон единицы длины утвержден Приказом Росстандарта от 23 декабря 2010 г. № 5377. В основу эталона положено определение единицы длины: "метр - длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299792458 доли секунды (точно)". Практическая реализация осуществляется через определение частоты стабилизированного лазера по пикам поглощения сверхтонкой структуры молекулы йода-127. Передача размера вещественным мерам длины осуществляется посредством лазерного интерференционного компаратора, в основу которого заложен принцип интерференции света.

В состав первичного эталона единицы длины входят:

- источник эталонного излучения - He-Ne/I2 лазер, стабилизированный по линии насыщенного поглощения в молекулярном йоде 127, № 02; - установка для измерений разности частот источников лазерного излучения,№02У; - компаратор универсальный интерференционный метровый № 01-2009; - компаратор лазерный интерференционный для измерений длины в субмикронном и нанодиапазоне, № 01-2010; - интерферометр гетеродинный, № 02-2009; - компаратор лазерный интерференционный тридцатиметровый, № 01-2008.

Самыми распространенными по численности парка вторичными эталонами являются рабочие эталоны — 1, 2, 3-го разрядов.

От рабочих эталонов низшего разряда размер переда­ется рабочим средствам измерения (РСИ). Число РСИ по каждому из видов измерений достигает сотен тысяч и даже миллионов экземпляров (например, весы, термомет­ры, манометры).