1.5 Эталоны
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемыми средствами измерений. Схема реализации передачи размеров в метрологии представлена на рисунке 1.1. Воспроизведение, хранение и передачу размеров единиц осуществляют с помощью эталонов и образцовых средств измерений. Следовательно, высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны.
Эталон – это средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке.
Воспроизведение единицы осуществляют одним из двух способов, выбираемых исходя, из технико-экономических соображений, централизованное – с помощью единого для всей страны государственного эталона – или децентрализованное, когда требуемая точность воспроизведения может быть обеспечена посредством косвенных измерений, выполняемых в органах метрологической службы с помощью образцовых средств измерений.
Первым способом воспроизводят все основные единицы Международной системы единиц (СИ) и большую часть производных. Главными условиями для централизованного воспроизведения производных единиц являются: широкая распространенность средств измерений, градуируемых в данной единице, техническая возможность прямых сравнений с эталоном и высокий уровень точности поверки, требующий наличия специального, сложного и дорогого оборудования, которое целесообразно создавать и использовать в нескольких местах.
Второй способ применим к производным единицам, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном (например, единица площади – квадратный метр) или если поверка мер посредством косвенных измерений проще, чем их сравнение с эталоном, и обеспечивает необходимую точность (например, мера вместимости – кубический метр).
В некоторых случаях требуемая точность измерений может быть обеспечена только при наличии специально сконструированных измерительных установок – поверочных установок высшей точности.
Так, для поверки тахометров служат тахометрические установки, основанные на сравнение измеряемой частоты вращения с частотой образцового генератора. Существуют установки для воспроизведения единиц светочувствительности фотоматериалов, их разрешающей силы; теплопроводности твердых, жидких и газообразных веществ; тангенса угла потерь, потерь на перемагничивание магнитных материалов и т.д.
Первичным называют эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью. Первичные эталоны – наиболее точные из всех видов эталонов данной единицы, служащие для ее воспроизведения в наиболее благоприятных условиях.
Специальным называют эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон.
Первичный или специальный эталон, официально утвержденный Госстандартом в качестве исходного для страны, называется государственным.
Вторичные эталоны создают и утверждают в случаях необходимости организации поверочных работ и предохранения государственного эталона от излишнего износа. Действительное значение величины, воспроизводимой вторичным эталоном (действительное значение эталона), устанавливается по результатам его сличений с соответствующим государственным эталоном. По метрологическому назначению вторичные эталоны делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие.
Эталон-копию применяют вместо государственного эталона для хранения единицы и передачи ее размера рабочим эталонам. Он всегда является физической копией государственного эталона, а применяется в качестве копии только по метрологическому назначению.
Эталон сравнения применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом (находятся в различных органах метрологической службы и их нельзя транспортировать).
Рабочий эталон применяют для хранения единицы и передачи ее размера образцовым средствам измерения высшего разряда и при необходимости наиболее точным рабочим мерам и измерительным приборам. Допускается применение государственного эталона в качестве рабочего, если это предусмотрено правилами хранения и применения эталона.
Вторичные эталоны выполняют в виде комплекса средств измерений, одиночного эталона, группового эталона или эталонного набора.