2.5.2. Эталоны и образцовые средства измерений

При проведении научных исследований, проектировании, в производстве и торговле требуется обеспечение единства, правильности и экономичности измерений. Под единством измерений в настоящее время принято понимать такое их состояние, при котором результаты измерений выражаются в узаконенных единицах физических величин, а погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Понятие «единство измерений» охватывает важнейшие задачи метрологии, в частности,

унификацию (от лат. unus (uni) - один + facere - делать), т.е. приведение к единообразию единиц физических величин. Как мы уже видели, унификация единиц достигается обязательным внедрением систем единиц во все сферы человеческой деятельности;

- разработку систем воспроизведения единиц и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью.

Понятие "правильности измерений" будет рассмотрено позже. Система воспроизведения единиц ФВ и передачи их размеров нижестоящим средствам измерений основывается на эталонной базе страны - совокупности первичных эталонов, являющейся основой обеспечения единства измерений (рис.2.11).

Широко распространенное слово "эталон" (от фр. etalon - образец, мерило чего-либо) в метрологии имеет совершенно определенный смысл и обычно употребляется с "расширением", например, эталон единицы физической величины, первичный эталон, государственный эталон, эталон-копия и т.д.

Создание единой системы эталонов страны, группы стран или всего мира является исключительно сложной, кропотливой и дорогой задачей. Решением этой задачи занимаются специальные службы внутри страны и международные организации, деятельность которых регламентируется особыми едиными правилами. Работа с эталонами (создание эталонов, основанных на новых принципах, и поверочных установок высшей точности; сличение эталонов; хранение эталонов; применение эталонов и т.д.) является весьма специфическим родом деятельности в метрологии и описание ее выходит за рамки настоящего пособия.

А КОНЫ И

ИСПЫТАНИЯ

СЕРТИФИКАЦИЯ

АККРЕДИТАЦИЯ

Рис. 2.10. Схема обеспечения единства измерений в РФ на основе государственных

эталонов единиц физических величин

Ниже приведены лишь некоторые сведения об эталонах, носящие чисто справочный характер. Следует прежде всего подчеркнуть, что в семействе эталонов как нигде действует строгая иерархия (гр. hieros - священный + arche - власть) - порядок подчинения низших эталонов высшим. На вершине иерархической эталонной пирамиды находится эталон единицы физической величины - средство измерений или комплекс средств измерений, предназначенные для воспроизведения и хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, и утвержденные в качестве эталона в установленном порядке. Каждая из основных единиц физических величин, образующих систему SI (табл.1.1), имеет свой эталон, описание которых можно найти в соответствующей литературе, приведенной в конце первой главы.

Классификацию эталонов можно сделать по разным признакам, мы далее будем придерживаться иерархического принципа классификации эталонов (рис. 2.11).

Если эталон единицы физической величины обеспечивает воспроизведение этой единицы с наивысшей в стране точностью, то он называется первич-

ным эталоном. Это обычно уникальные и сложные средства измерений, обеспечивающие единство измерений в стране.

Эталон, получающий размер единицы путем сличения с первичным эталоном рассматриваемой единицы, называется вторичным эталоном. Среди вторичных эталонов наиболее распространенными являются рабочие эталоны, основным назначением которых является передача размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности, а в отдельных случаях и наиболее точным рабочим средствам измерений (рис.2.11).

Эталон должен обладать тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками:

-неизменностью, т.е. способностью удерживать неизменным размер воспроизводимой единицы в течение длительного интервала времени. Влияние внешних условий должно быть строго определено и легко фиксируемо;

-воспроизводимостью, т.е. возможностью воспроизведения единицы ФВ с наименьшей погрешностью для данного уровня развития техники;

-сличаемостью, т.е. возможностью обеспечения сличения с эталоном других нижестоящих средств измерений.

В Советском Союзе в свое время было создано большое количество государственных эталонов (ГСЭ), имеющих прямое отношение к материаловедению. Описание некоторых ГСЭ можно найти в прекрасно изданном каталоге «Государственные эталоны России» (ГСЭ Единиц твердости по шкалам Бринелля, ГСЭ Единиц твердости по шкалам Роквелла и супер – Роквелла, ГСЭ Единиц твердости по шкалам Виккерса, ГСЭ Единицы электрического сопротивления, ГСЭ Единицы магнитной индукции, ГСЭ Единицы начальной магнитной проницаемости, ГСЭ Единицы температуры в диапазоне (0,8 – 273,16) К, ГСЭ Единицы теплопроводности, ГСЭ Единицы удельной теплоемкости, ГСЭ Единицы температурного коэффициента линейного расширения твердых тел (ТКЛР)).

На этом и заканчивается краткое описание системы эталонов, и мы переходим к образцовым средствам измерения.