9. Система воспроизведения единиц величин (Эталон).

Система воспроизведения единиц величин и передачи информации об их размерах всем без исключения средствам измерения в стране составляет техниче­скую базу обеспечения единства измерений.

Измерительная про­цедура сводится к сравнению неизвестного размера с известным, в качестве которого выступает размер соответствующей единицы Между­народной системы. Воспроизведение единицы представляет собой совокупность операций по материализации единицы величины с наи­высшей в стране точностью с помощью государственного эталона или исходного рабочего эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц (децентрализованный способ), либо инфор­мация о них должна передаваться с централизованного места их хране­ния или воспроизведения (централизованный способ).

Централизованное воспроизведение единиц осуществляется с помо­щью специальных технических средств, называемых эталонами. Эталоны являются высокоточными средствами измерения, а поэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы. Размер единицы передается «сверху вниз», от более точных СИ к менее точным «по цепочке»: первичный эталон — вторичный эталон — рабочий эталон 0-го разряда — рабочий эталон 1-го разряда... — рабочее средство измерений.

Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью, называется первичным эталонам. Первичные эталоны — это уникальные средства измерений, часто представляющие собой сложнейшие измерительные комплексы, созданные с учетом новейших достижений науки и техники на данный период. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и служащий для этих условий, называется специальным эталонам. Официально утвержденные в качестве исходного для страны первичный или специальный эталоны называются Государственными.

Эталон, получающий размер единицы путем сличения с первичным эталоном рассматриваемой единицы, называется вторичным эталоном. Эталон должен отвечать трем основным требованиям: неизменность (способность удерживать неизменным размер воспроизводимой им еди­ницы в течение длительного интервала времени); воспроизводимость (воспроизведение единицы с наименьшей погрешностью для данного уровня развития измерительной техники); сличаемость (способность не претерпевать изменений и не вносить каких-либо искажений при про­ведении сличений).

Передача размера осуществляется в процессе поверки СИ. Целью поверки является установление пригодности СИ к применению. Соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к РСИ, устанавливается в поверочных схемах СИ.

Россия располагает самой современной эталонной базой. Она входит в тройку самых совершенных наряду с базами США и Японии. Эталон­ная база в дальнейшем будет развиваться в количественном и главным образом в качественном отношении.

Многообразие СИ обусловливает необходимость применения специ­альных мер по обеспечению единства измерений. Как указывалось выше, одно из условий соблюдения единства измерений — установление для СИ определенных (нормированных) метрологических характеристик.

Государственные эталоны представляют собой национальное досто­яние и поэтому должны храниться в метрологических институтах стра­ны в специальных эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим по влажности, температуре, вибрациям и другим параметрам. Для обеспечения единства измерений величин в международном масштабе большое значение имеют международные сличения национальных госу­дарственных эталонов. Эти сличения помогают выявить систематические погрешности воспроизведения единицы национальными эталонами, уста­новить, насколько национальные эталоны соответствуют международно­му уровню, и наметить пути совершенствования национальных ( государ­ственных) эталонов.

По размеру единицы, воспроизводимому государственным этало­ном, устанавливаются значения величин, воспроизводимые вторичны­ми эталонами. Среди вторичных эталонов различают: эталоны-сравнения, приме­няемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом; эталоны-свидетели, предназначенные для проверки сохранности и неизменности государ­ственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты; этало­ны-копии, используемые для передачи информации о размере единицы рабочим эталонам.

Самыми распространенными по численности парка вторичными эталонами являются рабочие эталоны различных разрядов — 1,2,3-го (иногда 4-го) (на­пример, термометры, манометры).

Рабочие СИ обладает различной точностью измерений: наиболее точные РСИ при поверке (калибровке) получают размер от вторичных эталонов или рабочих эталонов 1-го разряда; наименее точные — от эталонов низшего разряда (3-го или 4-го).

В качестве методов передачи информации о размере единиц использу­ют методы непосредственного сличения (т.е. сличения меры с мерой или показаний двух приборов), а также сличение с помощью компаратора.

Непосредственное сличение применяют, как правило, для менее точ­ных мер. Непосредственно сличать можно только штриховые меры длины (линейки, брусковые метры, рулетки), меры вместимости (измери­тельные цилиндры, мерные колбы и т.п.). Для более точной поверки используют приборы-сравнения — компарирующие ус­тройства. Наиболее часто применяют следующие компараторы: образцо­вые весы различных разрядов (при поверке гирь), мосты постоянного и переменного тока (при сличении мер сопротивления и ЭДС нормальных элементов).

Поверочные схемы СИ представляют собой документ, который уста­навливает соподчинение СИ, участвующих в передаче размера едини­цы от эталона к рабочим СИ, с указанием методов и погрешности при передаче. Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственные схемы регламентируют передачу информации о разме­ре единицы всему парку СИ в стране. Во главе этой схемы находится го­сударственный эталон.

Государственные поверочные схемы закладываются в основу госу­дарственных стандартов. Локальные поверочные схемы распространя­ются на СИ, подлежащие поверке, организуемой МС министерства (ве­домства) или МС юридического лица. Систему передачи образно представляют в виде пирамиды (рис. 1): в основании находится совокупность РСИ; вершину занимает государ­ственный эталон; на промежуточных плоскостях — рабочие эталоны раз­личных разрядов. От основания к вершине уменьшается погрешность СИ, растет их стоимость, снижается «тираж» изготовления.

Рис.1. Схематическое изображение системы передачи размера

единицы величины

Процесс передачи размера единиц происходит при поверке и калиб­ровке СИ. Поверка и калибровка представляют собой набор операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия СИ Установленным техническим требованиям.