2.3.Техническая основа обеспечения единства измерений

Технической основой МО выступает эталонная база средств измерений(совокупность государственных первичных и вторичных эталонов), являющаяся основой обеспечения единства измерений в стране.

Эталон – средство измерений (комплекс СИ), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы величины и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, достигнутой в данной области измерений, называется первичным.

Первичный эталон, утвержденный в качестве исходного СИ для страны, называется государственным (национальным). Первичному эталону соподчиняются вторичные и рабочие эталоны.

Вторичный эталон – это эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Утверждается он также Госстандартом России.

К вторичным эталонам относятся эталоны сравнения, которые используются для сличения государственных эталонов с международными или другими эталонами, если по тем или иным причинам они непосредственно не могут быть сличены друг с другом.

Вторичные эталоны могут быть не только в Госстандарте РФ, но и в других ведомствах, где являются исходными СИ и называются ведомственными эталонами. До 1994 года (более200 лет) использовался термин “образцовые средства измерений”, которые были промежуточными между эталонами и рабочими СИ. Сейчас эти СИ называются рабочими разрядными эталонами (1-го; 2-го; 3-го и 4-го разрядов) [10].

Международными называются эталоны, хранимые в Международном бюро мер и весов.

Национальные эталоны метра и килограмма сличаются с международными эталонами один раз в 20…25 лет, а эталоны Вольта и Ома один раз в три года [1,8].

Рабочие эталоны подчиняются вторичному эталону и от него передают размер единицы другим рабочим эталонам или рабочим СИ. Рабочие эталоны подразделяются на 4 разряда. Первый самый точный, четвертый − наиболее грубый.

Рис. 1.1. Схематичное изображение системы передачи размера

единицы величины

В Главные центры государственных эталонов:

- ВНИИМ – величины длины и массы, механические величины, теплофизические, электрические, магнитные величины, ионизирующих излучений, величины давления;

- ВНИИФТРИ – времени и частоты, радиотехнических, акустических и гидроакустических величин, давления и твердости;

- ВНИИМС – геометрические и электрические величины, давления и электромагнитной совместимости;

• ВНИИОФИ – оптические и оптико-физические величины и др.

Процесс передачи размера единицы от эталона рабочим СИ происходит при поверке или калибровке СИ. Схема дана на рис. 1.1 [8, 15].

1875 году 17 государств (включая Россию) подписали метрическую конвенцию и создали Международное бюро мер и весов (МБМВ). Метрическая система мер узаконена более чем в 110 странах мира. Эталоны постоянно совершенствуются, а точность их повышается. Погрешность платиноиридиевых штриховых эталонов метра − 1,1×10⁻⁷ м. Единый эталон частоты − времени − длины имеет погрешность 1×10⁻¹¹ м.

Требования к повышению точности эталона единицы длины позволили в 1960 году на ХI Генеральной конференции по мерам и весам принять новое определение и воспроизведение эталона метр – длина равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2Р10 и 5d5 атома криптона – 86 (оранжевая линия). Этот (криптоновый) эталон воспроизводится интерференционным методом с помощью излучения в газоразрядной трубке. Погрешность – 5×10^-9 м.

В век ракетно-космической техники такая погрешность для многих потребителей оказалась слишком большой, и ученые искали новые пути создания эталона длины на других принципах.

В 1983 году ХVII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра – длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299792458 доли секунды. Разработка высокостабильных лазеров позволила уточнить значение скорости света, которая равна 299792,458 км/с.

Радиооптический частотный мост позволил создать единый эталон частоты – времени – длины с погрешностью 1×10^-11 м. Единый эталон метра – секунды – герца введен в действие как государственный с 1992 года [8,10].

В перспективе намечается развитие квантовых эталонов как “вечных” мер, что значительно изменит построение поверочных схем и организацию работ по поверке и калибровке. Появятся новые процедуры – сличение “ключевых” эталонов на уровне МБМВ и регионов (Азиатско-Тихоокеанский, Центральной и Восточной Европы, Европейского союза, Северной Америки, Интерамериканский). С международными эталонами будут сличаться только “ключевые” эталоны