4. Физические величины, эталоны

Понятие «физическая величина» применяется для описания материальных систем, объектов, изучаемых в любых областях.

Единица физической величины — применяемая для количественного выражения однородных физических величин фиксированная физическая величина, которой условно присвоено значение, равное единице.

В 1960 г. 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему единиц физических величин, названную Международной системой единиц СИ (SI — франц. Syst'eme International).

В системе СИ в качестве основных приняты семь единиц:

метр — единица длины;

килограмм — единица массы;

кельвин — единица температуры;

кандела — единица силы света;

ампер — единица силы тока;

секунда — единица времени;

моль — количество вещества.

Остальные единицы являются производными.

Различают централизованное и децентрализованное воспроизведение единиц физических величин.

Централизованное воспроизведение осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами, а для передачи размера единиц используются образцо­вые средства измерений.

Децентрализованное воспроизведение — единица производной физической величины воспроизводится на месте через единицы основных физических величин. Последние хранятся и воспроизводятся только централизованно в соответствии с их определением.

Производная единица — единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными. Производная единица называется когерентной, если в этом уравнении числовой коэффициент равен единице.

Качественным отображением измеряемых величин является их размерность (Dim). Значение величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения:

Q =X · [Q],

где Q — значение величины;

X — числовое значение измеряемой величины в принятой единице;

[Q] — выбранная для измерения единица. Для обеспечения единства измерений необходима тожде­ственность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Для этого применяют средства измерений, хранящие и воспроизводящие установленные единицы физических величин и передающие их соответствующим средствам измерений (эталоны).

Эталон — предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины высокоточная мера. С помощью эталона размер единицы передается нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.

Различают следующие виды эталонов.

Первичный эталон — эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.

Вторичный (или специальный) эталон — воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условия первичный эталон. Он создается и утверждается в тех случаях, когда это необходимо для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.

Вторичные эталоны по своему назначению делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия — предназначен для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Он не всегда является физической копией государственного эталона.

Первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государ­ственным.

Эталон-свидетель — предназначен для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталон сравнения — применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.

Рабочий эталон — воспроизводит единицу от вторичных эталонов и служит для передачи размера эталону более низко­го разряда.

Образцовое средство измерения — мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащий для поверки по нему других средств измерений и утвержденный в качестве образцового.

Рабочее средство измерений — средство измерения, пред­назначенное для измерений, не связанных с передачей разме­ров единиц.