3. Эталоны единиц величин

Эталон единицы величины (эталон) – средство измерений или комплекс средств измерений, предназначенных для воспроизведения и (или) хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.

Конструкция эталона, его физические свойства и способ воспроизведения единицы определяются физической величиной, единица которой воспроизводится, и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать следующими взаимосвязанными существенными признаками: неизменность, воспроизводимость, сличаемость.

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.

Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины 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.

Точность воспроизведения единицы и передачи ее размера должна соответствовать уровню лучших мировых достижений и удовлетворять потребностям народного хозяйства страны.

Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерений. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результат сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличений.

Сличение эталонов единиц величин – совокупность операций, устанавливающих соотношение между единицами величин, воспроизводимых эталонами единиц величин одного уровня точности и в одинаковых условиях.

В течение всего срока службы эталонов необходимо исследовать их свойства с целью обеспечения неизменности размеров воспроизводимых и (или) хранимых ими единиц и повышения точности эталонов.

Эталоны по подчиненности подразделяют на первичные (исходные) и вторичные (подчиненные).

Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение и (или) хранение единицы величины с наивысшей в стране степенью точности.

Первичные эталоны в зависимости от условий воспроизведения единицы могут иметь разновидность – специальные первичные эталоны.

Специальные эталоны воспроизводят единицы в условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью технически неосуществима (высокие и сверхвысокие частоты; малые и большие энергии, давления или температуры, особые состояния веществ и т.п.).

Первичные и специальные эталоны являются исходными для страны и их утверждают в качестве государственных эталонов. Им присваивают наименование «Государственный первичный эталон» или «Государственный специальный эталон».

Государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, находящийся в федеральной собственности.

Государственный первичный эталон единицы величины – государственный эталон единицы величины, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу единицы величины с наивысшей в Российской Федерации точностью, утверждаемый в этом качестве в установленном порядке и применяемый в качестве исходного на территории Российской Федерации.

Вторичный эталон – эталон, получивший размер единицы величины путем сличения с первичным.

Совокупность государственных первичных и вторичных эталонов, являющаяся основой обеспечения единства измерений в стране, составляют эталонную базу страны.

Число эталонов не является постоянным, а изменяется в зависимости от потребностей экономики страны. Обычно прослеживается увеличение их числа во времени.

Россия располагает самой современной эталонной базой. Она входит в тройку самых совершенных наряду с эталонными базами США и Японии.

В состав государственных эталонов включают средства измерений, при помощи которых:

воспроизводят и (или) хранят единицу;

контролируют условия измерений и неизменность воспроизводимого и хранимого размера единицы;

осуществляют передачу размера единицы.

Допускается включать в состав эталонов другие специально для него созданные технические средства (в том числе устройства для автоматической регистрации и обработки показаний).

К вторичным эталонам относят эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны.

Эталоны-копии предназначены для передачи размера единицы рабочим эталонам.

Эталоны сравнения предназначены для взаимного сличения эталонов, которые по тем или иным причинам нельзя непосредственно сличать друг с другом.

Рабочие эталоны предназначены для поверки рабочих средств измерений. Они применяются для передачи размера единицы величины рабочим средствам измерений. Это самые распространенные эталоны.

При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, ..., n-й).

Различают также эталоны-переносчики и эталоны-свидетели.

Эталон-переносчик – пригодный для транспортирования эталон, конструктивно предназначенный для передачи шкалы или размера единицы поверяемому или калибруемому рабочему эталону или средству измерений на месте его эксплуатации.

Эталон-свидетель предназначен для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты. Его основное назначение – обеспечивать возможность контроля постоянства основного эталона.

Государственные эталоны подлежат международным сличениям.

Международный эталон – эталон, принятый по международному соглашению в качестве первичного международного эталона и служащий для согласования с ним шкал и размеров единиц измерений, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами. Пример – международный прототип килограмма, хранимый в Международном бюро мер и весов, утвержденный первой Генеральной конференцией по мерам и весам.

В соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» в Российской Федерации должны применяться эталоны, прослеживаемые к государственным первичным эталонам соответствующих единиц величин. В случае отсутствия соответствующих государственных первичных эталонов должна быть обеспечена прослеживаемость средств измерений к национальным эталонам иностранных государств.

Прослеживаемость – свойство эталона или средства измерений, заключающееся в документально подтвержденном установлении их связи с государственным первичным эталоном соответствующей единицы величины посредством сличения эталонов, поверки, калибровки средств измерений.

Работами по созданию и хранению эталонов в России руководит Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). Государственные первичные эталоны единиц величин хранятся в государственных научных метрологических институтах.

Хранение эталонов является научной деятельностью, направленной на изучение и учет всех возможных изменений свойств эталонов и обеспечение неизменности размера единицы, воспроизводимой и (или) хранимой эталоном.

Для наблюдения за правильным хранением, сличением и исследованием эталонов, а также выполнением требований к эталонам назначают ученых – хранителей эталонов.