Эталоны основных единиц СИ. Состав и метрологические характеристики. Справочное пособие

Стандартная неопределенность, оцениваемая по типу В: не более

0,05°C в точке 1234,93 K (961,78°C) и 0,18°C в точке 3273,15 K

(3000°C).

Температура – одна из наиболее часто измеряемых величин практически во всех областях науки и техники. Существуют сотни типов термометров (парк термометров – миллионы штук). ГПЭ единицы температуры возглавляет поверочную схему и обеспечивает единство измерений температуры в стране на совремённом уровне точности.

Потребность в точных измерениях температуры существует во многих областях науки и производственной деятельности. Это, прежде всего:

∙химическая и металлургическая промышленность;

∙нефтеперерабатывающая промышленность;

∙атомная энергетика и др.

Воснову ГПЭ-I положена температурная зависимость электрического сопротивления чистой платины и сплава родия с железом на основе первичных измерений термодинамических температур фазовых переходов в ряде веществ. Эталон воспроизводит единицу температуры – кельвин по Международной температурной шкале МТШ90 в соответствии с её спецификацией.

Воснову ГПЭ-II положен метод воспроизведения температур фазовых переходов чистых веществ (реперных точек МТШ-90), позволяющий определить точные значения сопротивлений стабильных платиновых интерполяционных термометров в реперных точках МТШ-90.

– 32 –

Рис. 16. Государственный первичный эталон единицы силы постоянного электрического тока – ампера ГЭТ 4-91

Основу данного комплекса средств измерений составляет многозначная мера силы тока, в состав которой входят мера линейно изменяющегося электрического напряжения с набором герметизированных конденсаторов, прибор для измерения напряжения, прибор для измерения времени и компарирующее (сравнивающее) устройство.

При сравнении токов производится компенсация электрического заряда, образуемого на одной из пластин конденсатора измеряемым (калибруемым) током , зарядом, создаваемым на дру-

гой пластине конденсатора эталонным током . При равенстве зарядов калибруемому источнику тока передается размер единицы эталонного источника тока.

Итак, в первом комплексе размер ампера воспроизводится через ом и вольт, а во втором – через фарад, вольт и секунду с использованием методов электрометрии.

– 34 –

ГПЭ применяется для передачи размера единицы силы постоянного электрического тока вторичным эталонам, образцовым поверочным установкам 1-го разряда для средств измерения малых постоянных токов, рабочим мерам и калибраторам постоянного тока методами прямых измерений (аппаратура на основе квантовых эффектов) и сличением при помощи компаратора (аппаратура на основе методов электрометрии).

В качестве эталона сравнения применяется мера напряжения на основе эффекта Джозефсона совместно с мерой электрического сопротивления и нуль-индикатором [23].

6.2. Метрологические характеристики ГПЭ единицы силы постоянного электрического тока

Диапазоны значений силы постоянного электрического тока, воспроизводимых эталоном, составляют:

∙1·10–3 ; 1 А посредством реализации квантовых эффектов;

∙1·10–16 ÷ 1·10–9 А посредством реализации методов электрометрии.

ГПЭ единицы силы тока обеспечивает воспроизведение единицы с СКО результата измерений, не превышающим 5·10–8 при номинальных значениях силы тока 1·10–3 ; 1 А (аппаратура на основе квантовых эф-

фектов) и 10·10–3 ÷ 2·10–4 в диапазоне 1·10–16 ÷ 1·10–9 А (аппаратура на основе методов электрометрии) при десяти независимых наблюдениях. НСП не должны превышать 2·10–7 при номинальных значениях силы постоянного электрического тока 1·10–3 , 1 А (аппаратура на основе квантовых эффектов) и 25·10–3 ÷ 5·10–4 в диапазоне 1·10–16 ÷ 1·10–9 А (аппаратура на основе методов электрометрии).

Применение ГПЭ: потребность в точных измерениях силы постоянного электрического тока существует во многих областях науки и производственной деятельности. В первую очередь это:

∙электронные, космические и оборонные технологии;

∙приборостроение и точное машиностроение и др.

–35 –

7.ЭТАЛОН ЕДИНИЦЫ СИЛЫ СВЕТА

ИСВЕТОВОГО ПОТОКА НЕПРЕРЫВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Согласно ГОСТ 8.023-2014 «Государственная поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучений» [24]:

ГПЭ единиц силы света и светового потока предназначен для воспроизведения и передачи единиц силы света и светового потока вторичным эталонам единиц силы света и освещенности непрерывного излучения и единиц силы света и освещенности импульсного излучения сличением с помощью компаратора и вторичным эталонам единицы светового потока непрерывного излучения и единицы яркости методом косвенных измерений.

7.1. Состав ГПЭ единица силы света и светового потока непрерывного излучения (ГЭТ 5-2012)

В состав ГПЭ ГЭТ 5-2012 (рис. 18) входит следующий комплекс средств измерений:

∙высокотемпературная широкоапертурная модель черного тела (ВШМЧТ);

∙система измерений термодинамических параметров ВШМЧТ;

∙групповой фотометр, состоящий из трех фотометрических головок (ФГ) с усилителями;

∙система измерений спектральных характеристик ФГ;

∙интегрирующая сфера;

∙системы прецизионных диафрагм;

∙системы питания и регистрации;

∙системы автоматизированного механического перемещения и юстировки;

∙гониофотометрический комплекс для измерения силы света, пространственного распределения силы света, светового потока

(рис. 19);

–37 –

(2800±15) К, (2860±15) К, или шесть групп светодиодов, переменных по своему составу, с номинальными значениями силы света в диапазоне 1¸70 кд;

·группы из трех фотометров с диапазоном измерений от 1 до

1×105 лк;

·оптического стенда;

·системы питания, стабилизации, регистрации и контроля. Вторичный эталон единицы силы света и освещенности импуль-

сного излучения состоит из следующих средств измерений и специального оборудования:

· группы из пяти излучателей с системой формирования импульса (переменных по своему составу) номинальными значениями силы света в диапазоне от 1×103 до 5×104 кд;

·фотометра;

·интегрирующей сферы;

·оптического стенда;

·системы питания, регистрации и контроля.

Вторичный эталон единицы яркости состоит из следующих средств измерений и специального оборудования:

·протяженного равномерного источника яркости при цветовой температуре (2860±15) K в диапазоне яркости от 1×102 до 1×104 кд/м2

(см. прил. 1);

·фотометра (фотометрической головки);

·системы питания, регистрации, контроля.

Вторичный эталон единицы пространственного распределения силы света непрерывного излучения состоит из следующих средств измерений и специального оборудования:

·гониофотометрической головки;

·комплекта эталонных полупроводниковых источников излу-

чения.

–39 –