2.4 Передача размеров единиц физических величин.

Для обеспечения единства измерений необходимым усло­вием является тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и пере­дачи их размеров средствам измерений посредством эталонов и образцовых средств измерений.

Эталон единицы величины — средство измерений, предна­значенное для воспроизведения и хранения единицы вели­чины (или кратных или дольных значений единицы величи­ны) с целью передачи ее размера другим средствам измере­ний данной величины. Эталоны единиц, признанные решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходных называются национальными эталонами единиц величин. Ес­ли эталон воспроизводит единицу физической величины с наивысшей в стране точностью, он называется первичным. Как правило, национальные эталоны являются первичны­ми. Эталоны являются высокоточными средствами измерений, а поэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы физической величин. Размер единицы передается «сверху вниз», от более точных средств измерения к менее точным: первичный эталон – вторичный эталон – рабочий эталон 0-го порядка – рабочий эталон 1-го порядка … – рабочее средство измерения (рис. 2.1).

Передача размера единицы — это приведение размера единицы ФВ, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке или калибровке. Размер единицы передается «сверху вниз»— от более точных СИ к менее точным.

Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям. Назовем средство измерения, предназначенное для проверок других средств измерений, эталоном. Чтобы характеристики точности эталона сохранялись как можно дольше, будем использовать его только для проверок. Таким образом, все средства измерений разбиваются на два класса: рабочие и эталонные.

Рабочее средство измерения - прибор или оборудование используемый для измерений на производстве.

Эталонное средство измерения - прибор или оборудование используемый только для поверки рабочих средств измерений и эталонов. Эталоны так же нуждаются в периодической поверке. Для этого используются эталоны более высокого уровня. Для каждой основной величины существует государственный (национальный) эталон и специальная методика поверок, позволяющая «передать» характеристики измеряемой величины через цепочку промежуточных эталонов до рабочего средства измерения.

Рис. 2.1 Пирамида эталонов

Передача о размеров единиц осуществляется посредством образцовых средств измерений.

Поверочная схема - нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений, содержащий описание методов и погрешностей при передаче, пример поверочной схемы приведен на рис. 2.2.

Эталон - средство измерений или комплекс средств измерений, предназначенные для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденные в качестве эталона в установленном порядке.

Государственный первичный эталон - эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью и признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на всей территории Украины.

Вторичный эталон - эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.

Рабочий эталон - эталон, предназначенный для передачи размера единицы (участка шкалы) рабочим средствам измерений. Этот термин заменил собой термин “образцовое средство измерений. При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды, количество которых не ограничено.

Эталон сравнения - эталон, применяемый для сличений эталонов. которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Государственный первичный эталон находится во главе поверочной схемы, на ее высшей ступени. На той же ступени находится эталон сравнения, предназначенный для выполнения сличений с международным эталоном или круговых сличений государственных эталонов нескольких стран.

Рис.2.2. Пример поверочной схемы

Для обеспечения надлежащей сохранности государственного эталона количество обращений к нему ограничивается. Поэтому предусматриваются вторичные эталоны, которые непосредственно взаимодействуют с наивысшим рабочим эталоном.

Две соседние ступени этой типовой схемы соединены методикой выполнения передачи единицы (части шкалы) со ступени на ступень. Средство измерений, стоящее на верхней ступени из двух соседних, и методика должны обеспечивать погрешность этого сличения не хуже, чем 1/3 от предела допускаемой погрешности, нормированного для рабочего эталона или рабочего средства измерений, стоящего на нижней ступени.

Пример эталона государственной поверочной схемы для средств измерения массы:

государственный первичный эталон одного кг массы. Погрешность 2 х 10е-3мг. Он представляет собой гири международного прототипа килограмма;

вторичный эталон одного кг представляет собой гири. Его погрешность 1х10е-2 мг;

рабочий эталон нулевого разряда. Масса от 1 до 500 гр, набор гирь. Их погрешность от 8 х 10е-4 до 2 х 10е-2;

рабочий эталон 1-го разряда - это набор гирь от 1 мг до 1 кг, точность 2х10е-3-0,5 мг;

Количество ступеней в поверочных схемах раз личных величин может быть различной. Однако с увеличением количества ступеней точность передачи утрачивается. Поэтому обычно стремятся минимизировать количество этих ступеней. В частности, количество ступеней поверочной схемы времени и частоты может быть сокращено до двух за счет передачи по радиоканалу выходного сигнала эталона секунды, которая воспроизводится косвенно через количество периодов несущей частоты этого сигнала.