Метрология — наука об измерениях

Вторичные эталоны нашли широкое распространение в метрологической практике. Они создаются (при необходимости) для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона, в том числе и при сопоставлении с международными и другими национальными эталонами, и для лучшей организации поверочных работ.

Кроме того, в метрологической практике встречаются понятия эталон сравнения, транспортируемый эталон и рабочий эталон.

Эталон сравнения применяют для сличения эталонов, которые не могут быть сличены непосредственно друг с другом, например, из-за нетранспортабельности эталонной установки (первичного эталона).

Транспортируемый эталон - эталон (иногда специальной конструкции), предназначенный для его транспортирования к местам поверки (калибровки) средств измерений или сличений эталонов данной единицы

Рабочий эталон - эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.

Термин «рабочий эталон» с введением РМГ 29 распространяется не только на собственно вторичный эталон, он должен также заменить ранее использовавшийся термин «образцовое средство измерений». Цель замены - упорядочение терминологии для сближения ее с международной. Передачу размера единицы рабочим средствам измерений осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов.

При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, ..., n-й), как это было принято для ОСИ. В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений

Кроме того, в метрологической литературе встречаются такие понятия, как эталон-свидетель, эталон-копия и специальный эталон.

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

Эталон-копия представляет собой вторичный эталон, предназначенный для передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим эталонам. Он часто не является физической копией первичного эталона, поскольку его главная функция - передача размера единицы. Например, передачу размера единицы от меры к мере удобнее осуществлять с помощью прибора сравнения (компаратора), а передавать единицу от прибора к прибору удобнее с помощью меры.

Специальный эталон разрабатывается в случае необходимости воспроизведения единицы в особых условиях. В метрологической литературе специальные эталоны относят к первичным эталонам.

Соподчиненность эталонов можно представить в виде схемы (рисунок 13.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теоретически для воспроизведения всех единиц некоторой системы единиц физических величин достаточно воспроизвести с помощью эталонов только основные единицы этой системы. Однако фактически эталоны широко используют как для воспроизведения основных единиц физических величин системы, так и для воспроизведения ряда производных единиц, например, эталоны единиц электрических величин: ЭДС, сопротивления, емкости, индуктивности и др. При создании эталонов производных единиц обеспечивается их связь с эталонами основных единиц. Эталоны производных единиц в ряде случаев обеспечивают повышение точности, с которой размеры этих единиц воспроизводятся и передаются нижестоящим средствам измерений, по сравнению с точностью косвенного воспроизведения тех же единиц через основные.

Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области. Для воспроизведения эталонных значений физической величины изготавливают и применяют одиночные и групповые эталоны, а также эталонные наборы.

Одиночный эталон - эталон, в составе которого имеется одно средство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и (или) хранения единицы.

Групповой эталон - эталон, в состав которого входит совокупность средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерений, применяемых совместно для повышения точности воспроизведения единицы или ее хранения.

Групповые эталоны подразделяют на групповые эталоны постоянного или переменного составов.

За результат измерений принимают обычно среднее арифметическое значение результатов измерений однотипными средствами измерений или эталонными установками

Эталонный набор - эталон, состоящий из совокупности средств измерений, позволяющих воспроизводить и (или) хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств.

Примечание - Эталонные наборы создаются в тех случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины.

Пример - Эталонные разновесы (наборы эталонных гирь) и эталонные наборы ареометров.

51. Хранение и поддержание эталонов. Эталонная база Республики Беларусь

Совокупность государственных первичных и вторичных эталонов, являющаяся основой обеспечения единства измерений в стране, составляют эталонную базу страны. Число эталонов, входящих в эталонную базу, изменяется в зависимости от потребностей промышленности, научных и технологических возможностей. Обычно число эталонов со временем увеличивается, что связано с постоянным развитием средств измерений. Воспроизведение основных единиц Международной системы (SI) должно осуществляться с помощью государственных эталонов.

Эталоны используют для воспроизведения, хранения и передачи размера единицы величины.

Размер единицы физической величины - количественная определенность единицы физической величины, воспроизводимой или хранимой средством измерений.

Размер единицы, хранимой подчиненными эталонами или рабочими средствами измерений, может быть установлен по отношению к национальному первичному эталону. При этом может быть несколько ступеней сравнения (через вторичные и рабочие эталоны)

Воспроизведение единицы физической величины - совокупность операций по материализации единицы физической величины с помощью государственного первичного эталона.

Воспроизведение производных, а в случае необходимости и внесистемных единиц осуществляется одним из двух способов, определяемых, исходя из соображений технико-экономической целесообразности:

1) централизовано - с помощью единого для всей страны Государственного эталона;

2) децентрализовано - посредством косвенных измерений, выполняемых в органах метрологической службы с помощью рабочих эталонов первого и более низких разрядов.

Способ централизованного воспроизведения применяется для большинства важнейших производных единиц СИ (ньютона, джоуля, паскаля, ома, вольта, генри, вебера и др.).

Способ децентрализованного воспроизведения применяется для производных единиц, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном, например, для единицы площади (квадратного метра) или в тех случаях, когда поверка средств измерений посредством косвенных измерений проще, чем процесс сравнения с эталоном, или когда такая поверка обеспечивает необходимую точность.

Хранение единицы физической величины - совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений. Хранение единицы величины, очевидно, подразумевает хранение эталона - выполнение всех мероприятий, необходимых для поддержания метрологических характеристик эталона в установленных пределах.

Хранение первичного эталона сопряжено с выполнением ряда исследований, включающих оценку стабильности размера и сличение эталона с национальными эталонами других стран с целью повышения точности воспроизведения единицы и совершенствования методов передачи ее размера. Хранение государственных эталонов поручают специальной категории должностных лиц - ученым хранителям государственных эталонов, назначаемых из числа ведущих в данной области специалистов-метрологов.

Ученый хранитель государственного эталона - должностное лицо государственного научного метрологического центра, несущее ответственность за правильное хранение и применение государственного эталона и его совершенствование.

Разработка национальных эталонов единиц величин осуществляется в соответствии с государственными научно-техническими программами. Хранение и применение национальных эталонов единиц величин осуществляются национальным метрологическим институтом, а в случаях, предусмотренных Государственным комитетом по стандартизации Республики Беларусь, - иными юридическими лицами.

Национальные эталоны единиц величин регистрируются в Государственном реестре национальных эталонов единиц величин Республики Беларусь. Хранение и применение эталонов единиц величин осуществляются юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями. Эталоны единиц величин, применяемые при поверке средств измерений, подлежат поверке. Эталоны единиц величин, применяемые при калибровке средств измерений, подлежат калибровке.

По данным 2011 года эталонная база Республики Беларусь включает

16 национальных и 16 исходных эталонов и 10 эталонных установок.

Национальные

1. Единицы массы в диапазоне 1 мг - 1 кг

2. Единиц времени-секунды, частоты-герца и шкалы времени

3. Единицы магнитной индукции - тесла в диапазоне (0,05-2,0) Тл

4. Единицы температуры - кельвина

5. Координат цвета и спектральных коэффициентов направленного пропускания и диффузного отражения в диапазоне длин волн (0,2 - 2,5) мкм

6. Единицы напряжения переменного тока в диапазоне частот 10 Гц -- 2 ГГц

7. Единицы плоского угла - градуса

8. Единиц кермы в воздухе и мощности кермы в воздухе

9. Единицы молярной доли компонентов в газовых смесях

10. Единицы силы света и освещенности

11. Единицы молярной доли компонентов природного газа в газовых смесях

12. Единицы напряжения - вольта

13. Единицы длины - метра в области аттестации источников излучений и средств измерений длин волн длиной 0,63 мкм

14. Единицы звукового давления в воздушной среде в диапазоне частот 20 Гц -- 20 кГц

15. Единицы электрической мощности

16. Единицы спектральной чувствительности приемников излучения

17. Единицы электрической ёмкости

18. Единицы молярной доли атмосферных экологически опасных компонентов

Исходные

1. Единицы длины - метра в диапазоне 0,1-100 мм

2. Единицы давления - паскаль

3. Единицы электрического сопротивления (активного)

4. Единицы плоского угла в области измерений малых углов

5. Единицы длины в области измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности

6. Единицы давления для разности давлений

7. Единицы силы

8. Единицы массового и объемного расхода воды

9. Единицы средней мощности лазерного излучения

10. Единицы масштабного преобразования напряжения и силы переменного тока на частоте 50 Гц

11. Единицы длины в области измерений шероховатости поверхности

12. Единиц белизны

13. Единицы коэффициента гармоник

14. Единицы давления-паскаль в области абсолютного давления

15. Единицы длины в нанометровом диапазоне

16. Единицы активности радионуклидов

17. Единицы длины для измерений параметров зубчатых колес

18. Единицы мощности электромагнитных колебаний

19. Единицы влажности зерна и зернопродуктов

Единицы объемной активности радона в воздухе

52. Метрологическая прослеживаемость при передаче размера единицы. Поверочные схемы и иерархические схемы калибровок

Термин «метрологическая прослеживаемость» широко употребляется в международных стандартах и в рекомендациях, касающихся требований к калибровочным лабораториям. Прослеживаемость результата измерения к национальному эталону является самым важным условием аккредитации лаборатории на тот или иной вид калибровок. В нашей стране этот термин тоже начал интенсивно использоваться, правда, пока не в стандартах, а в публикациях и общих законодательных документах. Более привычным термином, пришедшим из далеких времен, и в какой-то степени отражающим прослеживаемость, у нас все еще является «поверочная схема».

Согласно международному метрологическому словарю VIM (п.2.41) и Руководству международной организации по аккредитации лабораторий ILAC-P10:2002 “ ILAC Policy on Traceability of Measurement Results”, метрологическая прослеживаемость характеризуется следующими элементами:

? неразорванная цепь калибровок, приводящая к национальному или международному эталону

? неопределенность результата калибровки должна быть оценена на каждом этапе цепи в соответствии с утвержденными правилами. Оценка должна позволять рассчитать суммарную неопределенность всей цепи передачи размера единицы.

? методика калибровки на каждом этапе цепи должна опираться на утвержденные стандарты и методики. Результаты должны регистрироваться.

? лаборатории должны быть аккредитованы на техническую компетентность

? должен быть выдержан межкалибровочный интервал. Величина интервала зависит от многих факторов: требуемой точности, частоты использования СИ, способа использования,стабильности приборов.

Отличие поверочной схемы от прослеживаемости заключается в том, что схема отражает фактически только один элемент прослеживаемости - иерархию СИ, демонстрирующую цепь калибровок, приводящую к эталону. В дополнение к иерархии, схема нормирует на каждом этапе передачи размера единицы конкретные интервалы погрешности СИ и метода передачи. Этих требований нет в концепции прослеживаемости, согласно которой важно только документально подтвердить неопределенность калибровки на каждом этапе и рассчитать итоговую неопределенность всей цепочки, ведущей от рабочего СИ к эталону.

Фактически в международной терминологии отсутствует понятие разрядности эталонных термометров. Вводится понятие «первичный эталон » (primary standard) - эталон, непосредственно воспроизводящий единицу физической величины, и «вторичный эталон» (secondary standard)- эталон, получающий размер единицы от первичного. Эталонные СИ классифицируются также по назначению: «опорный эталон» (reference standard) - точный прибор, используемый в данной организации не для повседневной поверки рабочих СИ, а для периодических калибровок местных рабочих эталонов, «рабочий эталон» (working standard) - используется для поверки рабочих СИ. Неопределенность калибровки опорных и рабочих эталонов может быть различной в зависимости от поставленных задач.

Размещено на Allbest.ru