Розділ 2. Метрологія і технічні вимірювання Забезпечення єдності вимірювань

Для забезпечення єдності вимірювань потрібна тотожність одиниць, в яких проградуїровані усі засоби вимірювання однієї й тієї ж фізичної величини. Це досягається шляхом відтворення і збереження одиниць фізичних величин та передачі їх розмірів засобам вимірювань, які використовуються в різних галузях народного господарства. Відтворення і збереження одиниць фізичних величин – основна умова забезпечення єдності вимірювань. Єдність вимірювань залежить від правильності використання мір та проведення вимірювань. Це належить до головного завдання державної метрології.

Відтворення одиниць фізичних величин здійснюється шляхом порівняння невідомого розміру з відомим і вираження першого через другий. Відомим розміром виступає відповідна одиниця фізичної величини. Чим ближче використовуваний для порівняння розмір одиниці фізичної величини до її визначення, тим точніше в цих одиницях буде виражено значення величин, що вимірюються. Цим пояснюються високі вимоги до точності відтворювання одиниць, що складає один із найважливіших напрямків постійних метрологічних робіт. Інформація щодо одиниць і їх розмірів, які використовуються в країні, надана у ДСТУ 3651.0, ДСТУ 3651.1, ДСТУ 3651.2.

Розміри одиниць можуть відтворитись там же, де виконуються вимірювання (децентралізовано), або інформація про них повинна передаватись з місця їх зберігання або відтворення (централізовано). Основні одиниці фізичних величин на даний час відтворюються тільки централізовано. Централізоване відтворення, збереження і передача розміру одиниць фізичних величин здійснюється за допомогою спеціальних технічних засобів, які називаються еталонами. Розмір еталона повинен відтворюватися з найвищою метрологічною точністю, яке досягається при даному стані науки і техніки. Еталони є матеріально-технічною базою забезпечення єдності вимірювань в країні.

Еталон одиниці фізичної величини - це засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення і зберігання одиниці фізичної величини та передавання її розміру відповідним засобам, які стоять нижче за повірочною схемою, офіційно затверджений як еталон. Еталони, які відтворюють одиницю з найвищою в країні точністю, називаються первинними. Еталони, які забезпечують відтворення одиниці в особливих умовах і замінюють в цих умовах первинний еталон, називаються спеціальними. Офіційно затверджені як вихідні для країни первинний і спеціальний еталони називають державними.

Кожний еталон складається із відтворювальної частини та пристосування чи обладнання, яке забезпечує зняття і передачу інформацію про розміри одиниці. В усіх без винятку випадках результат відтворення є випадковою величиною. Розвиток науки і техніки сприяє зміні у визначенні одиниць і підвищенню точності їх відтворювання. Наприклад, з переходом на відтворення одиниць довжини метра зі зразкової міри до фізичної постійної (довжина хвилі оранжевої лінії ізотопу К_ч ⁸⁶) точність відтворювальної одиниці підвищувалася в 1,5 рази. Велику точність вдалося отримати при переході від астрономічної визначеної одиниці часу (секунди) до визначення за допомогою частоти цезієвого атомного резонатора. Відтворення цього первинного еталона здійснюється єдиним технічним комплексом, який знаходиться в ДНВО "Метрологія" (м. Харків).

У Міжнародній системі одиниць фізичних величин СІ встановлено сім основних одиниць, відповідно повинно було б бути стільки ж державних еталонів основних одиниць. Однак у еталоні моля немає потреби, тому, що в 0,012 кг ізотопу вуглецю 12 з'єднується 6,022 • 10²³ атомів. Це число називається числом Авогадро. Якщо число структурних елементів, що складає речовину відоме, то ділення його на число Авогадро дає кількість цієї речовини в молях.