Меню

Эталоны как средство измерения метрология



Эталоны как средство измерения метрология

Колчков В.И. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ. М.:Учебное пособие

3. Метрология и технические измерения

3.5. Средства измерений

Измерения выполняются с применением технических средств. Необходимыми техническими средствами для проведения измерений являются меры и измерительные приборы.

  • Меры — средства измерений, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры наивысшего порядка точности называют эталонами.
  • Эталоны — средства измерений или их комплексы, обеспечивающие воспроизведение и хранение узаконенных единиц физических величин, а также передачу их размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения.
  • Образцовые средства измерений — меры, измерительные приборы или преобразователи, утвержденные в качестве образцовых для поверки по ним других средств измерений.
  • Рабочие средства измерений — такие средства, которые применяют для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

3.5.1. Эталоны

Средства измерения высшей точности — эталоны делятся на несколько категорий.

Эталон, воспроизводящий единицу с наивысшей в стране точностью, называется государственным первичным эталоном. Эталон единицы физической величины воспроизводят с практически наивысшей достижимой точностью па основе физических принципов на специальных установках.

  • В 1983 году на XVII Генеральной конференции мер и весов в качестве эталонаединицы длины утвержден метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды. Ранее эталоном метра был метр равный 1 650 763,73 длин световых волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона 86.
  • За эталон времени принята секунда, равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
  • Эталон единицы массы (1 кг) представляет собой цилиндр из сплава платины (90 %) и иридия (10 %), у которого диаметр и высота примерно одинаковы (около 30 мм).
  • За единицу количества вещества принят моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов частиц, сколько атомов содержится в 12,000 г углерода-12.
  • В качестве эталона единицы силы света принята (кандела) — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 10 в 12-ой степени Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 B/cp.
  • В качестве эталона единицы силы тока принят ампер — сила неизменяющегося во времени элек-трического тока, который, протекая с вакууме по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным один от другого на расстоянии 1 м, создает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия 2•10 в минус 7-ой степени Н .
  • Эталон термодинамической температуры — кельвин, составляющий 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Если прямая передача размера единицы от существующих эталонов с требуемой точностью технически неосуществима в виду особых условий, то для её воспроизведения единицы создаются специальные эталоны. Такими условиями могут быть: повышенное или пониженное давление; высокая влажность; измерения на предельных границах диапазона значений, измеряемой величины.

В метрологической практике широко используются вторичные эталоны, рабочие эталоны и эталоны-копии. Эти эталоны создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного первичного эталона.

Существуют также следующие категории эталонов:

  • эталон сравнения — вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут быть сличаемыми друг с другом;
  • эталон-свидетель — вторичный эталон, применяемый для проверки сохранности государственного эталона или для его замены в случае порчи или утраты.
  • эталон-копия представляет собой вторичный эталон, предназначенный для передачи размера ра-бочим эталонам. Он не всегда может быть точной физической копией государственного эталона.
  • рабочий эталон — это вторичный эталон, применяемый для хранения единицы и передачи ее размера образцовым средствам или наиболее точным рабочим средствам измерений.

Рабочие эталоны могут быть реализованы в виде одиночного эталона (или одиночной меры), в виде группового эталона, в виде комплекса средств измерений и в виде эталонного набора.

Пример одиночного эталона — эталон массы в виде платиноиридиевой гири. Пример группового эталона — эталон-копия вольта, состоящая из 20 нормальных элементов. Пример комплекса средств измерений — эталон единицы молярной доли концентрации компонентов в газовых смесях. В этом виде измерений различные компоненты, различные диапазоны концентраций, различные газы-разбавители создают большое количество измерительных задач с общей постановкой. Поэтому, в этом случае один эталон состоит из нескольких десятков измерительных установок. Пример эталонного набора — набор средств измерения плотности жидкостей для различных участков диапазона.

В международных метрологических документах такой широкий набор разновидностей эталонов не предусмотрен. Международные эталоны, хранящиеся в Международном бюро по мерам и весам, воспроизводят ограниченное число единиц физических величин. Обычно это либо основные единицы системы СИ, либо единицы, которые могут быть воспроизведены на уровне точности, равной или даже превосходящей точность эталона основной единицы. Пример такого эталона — эталон Вольта, основанный на эффекте Джозефсона, состоящий в протекании постоянного тока через контакт, образованный двумя сверхпроводниками, разделенными тонким слоем диэлектрика (стационарный эффект) или в протекании переменного тока через контакт двух сверхпроводников, к которому приложена постоянная разность потенциалов (нестационарный эффект).

Читайте также:  Чем измерить ток утечки узо

Меньшее в сравнении с отечественным число международных эталонов объясняется тем, что во многих странах понятие эталон и образцовое средство измерения не имеют четкого разграничения. Существует емкое понятие — стандарт (standart), что по смыслу может быть переведено как вторичный стандарт (образцовое средство измерения) или как эталон (исходное образцовое средство измерения).

Источник

Эталоны как средство измерения метрология

ГОСТ Р 8.885-2015

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

State system for ensuring the uniformity of measurements. Measurement standards. Basic principles

Дата введения 2016-03-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им.Д.И.Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им.Д.И.Менделеева»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 «Эталоны и поверочные схемы»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на эталоны единиц величин и устанавливает их назначение и классификацию, а также основные положения по созданию, содержанию и применению эталонов единиц величин.

Настоящий стандарт предназначен для применения юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, которые создают, содержат и применяют эталоны единиц величин.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.381 Государственная система обеспечения единства измерений. Эталоны. Способы выражения точности

ГОСТ Р 8.809 Государственная система обеспечения единства измерений. Эталоны первичные государственные. Создание, утверждение, содержание и применение

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочного стандарта в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины в соответствии с Федеральным законом [1], положением [2] и рекомендациями [3].

4 Назначение и классификация эталонов единиц величин

4.1 Эталоны единиц величин предназначены для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин и (или) шкал величин (шкал измерений) (далее — единицы величин).

4.2 Эталоны единиц величин подразделяют по подчиненности и уровням точности на исходные и подчиненные, первичные, вторичные и разрядные рабочие эталоны единиц величин, которые создают при необходимости (см. 4.6.3.1).

4.3 В качестве исходных на территории Российской Федерации применяют государственные первичные эталоны единиц величин.

4.3.1 Государственные первичные эталоны единиц величин предназначены для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин в Российской Федерации с наивысшей точностью.

4.3.2 Государственные первичные эталоны, воспроизводящие и хранящие единицы величин в специфических условиях (высокие и сверхвысокие частоты, малые и большие энергии, давления, температуры, особые состояния вещества и т.п.), называют государственными первичными специальными эталонами единиц величин.

4.3.3 Точность воспроизведения единиц величин при помощи государственных первичных эталонов единиц величин должна удовлетворять потребностям государства в обеспечении единства измерений и соответствовать уровням точности международных эталонов единиц величин и (или) национальных эталонов единиц величин наиболее технически развитых иностранных государств.

Читайте также:  Порядок обработки результатов измерений прямые измерения

4.4 Передачу единиц величин от государственных первичных эталонов средствам измерений осуществляют непосредственно или через совокупность иерархически подчиненных эталонов единиц величин различного уровня точности, обеспечивая тем самым «прослеживаемость» измерений на всех уровнях передачи единиц величин сверху донизу.

Порядок передачи единиц величин от государственных первичных эталонов единиц величин средствам измерений устанавливается государственными поверочными схемами.

4.5 Подчиненными государственным первичным эталонам единиц величин являются эталоны единиц величин с более низкими показателями точности, которые, в ряде случаев, могут быть в свою очередь исходными эталонами единиц величин для средств измерений организаций и предприятий, возглавляя их локальные поверочные схемы.

4.6 Вторичные эталоны единиц величин получают единицы величин от государственных первичных эталонов единиц величин. К вторичным эталонам единиц величин относят эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны единиц величин.

4.6.1 Эталоны-копии единиц величин предназначены для уменьшения эксплуатационной нагрузки на государственные первичные эталоны единиц величин, в обоснованных случаях заменяя их.

Примечание — Эталон-копия единицы величины не всегда является физической копией государственного первичного эталона единицы величины.

4.6.2 Эталоны сравнения единиц величин предназначены для сличения эталонов единиц величин, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

4.6.3 Рабочие эталоны единиц величин предназначены для передачи единиц величин менее точным эталонам единиц величин и средствам измерений.

4.6.3.1 В случае необходимости передачи единицы величины большому числу средств измерений в рамках одной поверочной схемы создают цепочку из рабочих эталонов единицы величины разной точности. Возглавляет эту цепочку рабочий эталон единицы величины, который получает единицу величины непосредственно от государственного первичного эталона единицы величины и передает ее эталонам единицы величины различных разрядов (1-го, 2-го. k-го разряда), отличающихся по точности.

В цепочке разрядных рабочих эталонов единицы величины рабочий эталон единицы величины 1-го разряда является более точным эталоном единицы величины, с увеличением значения k (разряда) точность эталонов единицы величины уменьшается. При этом от последнего разрядного рабочего эталона единицы величины в этой цепочке единица величины передается средствам измерений.

Примечание — Для сличения разрядных рабочих эталонов единиц величин, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом, применяют эталоны сравнения единиц величин соответствующей точности.

5 Создание, содержание и применение эталонов единиц величин

5.1 Эталоны единиц величин создают при практической необходимости и технической возможности для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин, допускаемых к применению в Российской Федерации в соответствии с Положением [4].

5.2 Эталон единицы величины может быть создан в виде одиночного или группового эталона единицы величины, а также в виде эталонного набора или эталонного комплекса.

5.2.1 Одиночный эталон единицы величины состоит из одного основного технического средства: эталонной меры, эталонного измерительного прибора или эталонной установки.

5.2.2 Групповой эталон единицы величины состоит из совокупности основных технических средств одного типа (одного номинального значения или диапазона измерений), применяемых совместно для повышения точности воспроизведения и (или) хранения единицы величины и ее передачи нижестоящим по поверочной схеме эталонам или средствам измерений.

5.2.3 Эталонный набор состоит из совокупности основных технических средств, позволяющих воспроизводить и (или) хранить единицу величины, а также передавать ее нижестоящим по поверочной схеме эталонам или средствам измерений в диапазоне, представляющем собой объединение диапазонов технических средств, включенных в данный эталонный набор.

5.2.4 Различают групповые эталоны единиц величин и эталонные наборы постоянного и переменного состава.

5.2.4.1 Эталоны единиц величин, входящие в состав групповых эталонов единиц величин и эталонных наборов, допускается, по мере необходимости, заменять другими эталонами тех же единиц величин, имеющими метрологические характеристики не хуже, чем у заменяемых.

5.2.4.2 Эталон единицы величины, включенный в групповой эталон единицы величины или эталонный набор, может применяться в качестве самостоятельного одиночного эталона единицы величины, если это не противоречит правилам содержания и применения группового эталона единицы величины.

5.2.5 Эталонный комплекс состоит из нескольких установок, воспроизводящих и (или) хранящих единицу одной величины или единицы нескольких величин и передающих их нижестоящим по поверочной схеме эталонам единиц величин и средствам измерений.

5.3 В состав эталонов единиц величин включают основные технические средства, в том числе средства измерений, при помощи которых:

— воспроизводят и (или) хранят единицу величины;

— осуществляют передачу единицы величины;

— контролируют условия измерений и неизменность хранимой единицы величины.

5.3.1 При необходимости в состав эталонов единиц величин включают и другие технические средства, в том числе вспомогательные, обеспечивающие их работу.

Читайте также:  Продаю по измерению приборы

5.3.2 Все входящие в состав эталонов единиц величин основные технические средства, а также вспомогательные технические средства, без которых невозможно обеспечить содержание и функционирование этих эталонов, являются неотъемлемой частью их имущественных комплексов, состав которых фиксируют в документации на эти эталоны единиц величин.

5.4 Конструкция эталонов единиц величин должна обеспечивать ограничение доступа к определенным частям эталонов единиц величин (включая программное обеспечение) в целях предотвращения несанкционированной настройки и вмешательства, которые могут привести к искажению воспроизведения, хранения и передачи единицы величины.

5.5 Государственные первичные эталоны единиц величин специально создают для выполнения возлагаемых на них в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений метрологических функций — централизованного воспроизведения и (или) хранения единиц величин и их передачи средствам измерений в соответствии с поверочными схемами.

5.5.1 Государственные первичные специальные эталоны единиц величин создают в случаях, когда передача единицы величины в специфических условиях от первичного эталона единицы величины подчиненным эталонам единиц величин или средствам измерений с требуемой точностью технически неосуществима.

5.5.1.1 Единица величины, воспроизводимая с помощью государственного первичного специального эталона единицы величины, должна быть согласована (при наличии технической возможности) с единицей величины, воспроизводимой государственным первичным эталоном единицы этой величины (например, путем сличений этих эталонов единиц величин в крайних общих точках диапазонов измерений или диапазонов влияющих величин).

5.5.2 Порядок создания, утверждения, содержания и применения государственных первичных эталонов единиц величин регламентируется положением [2], ГОСТ Р 8.809 и рекомендациями [5].

5.6 Эталоны-копии создают для предохранения государственного первичного эталона единицы величины от преждевременного износа при большом объеме работ по передаче единицы величины рабочим эталонам единицы величины и средствам измерений.

5.7 Эталоны сравнения создают при необходимости проведения сличений государственных первичных эталонов единиц величин с международными и национальными эталонами единиц величин иностранных государств, а также сличений иных эталонов единиц величин друг с другом.

5.8 Рабочие эталоны единиц величин создают для обеспечения рациональной системы передачи единиц величин от государственных первичных эталонов единиц величин средствам измерений.

5.9 Точность эталонов единиц величин следует выражать в соответствии с ГОСТ 8.381.

5.10 Утверждение эталонов единиц величин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, осуществляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии на основании результатов первичной аттестации эталонов, устанавливающей их соответствие предъявляемым к эталонам единиц величин обязательным требованиям.

5.11 К эталонам единиц величин, применяемым в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, устанавливаются обязательные метрологические и технические требования, а также требования к содержанию и применению эталонов единиц величин.

5.11.1 Порядок установления обязательных требований к эталонам единиц величин и применения этих требований, порядок оценки соответствия эталонов единиц величин требованиям к этим эталонам определяется положением [2].

5.11.2 Обязательные требования к эталонам единиц величин устанавливаются Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии при утверждении эталонов единиц величин по результатам первичной аттестации.

5.11.3 Обязательные требования к эталонам единиц величин применяются на этапах разработки, в процессе содержания и применения эталонов единиц величин.

5.12 Оценка соответствия эталонов единиц величин обязательным требованиям к этим эталонам осуществляется в формах первичной и периодической аттестации.

5.12.1 Первичная и периодическая аттестации и подготовка к утверждению вторичных и разрядных рабочих эталонов единиц величин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения измерений, осуществляется в соответствии с рекомендациями [6].

5.12.2 Первичная аттестация эталонов единиц величин осуществляется в соответствии с государственными поверочными схемами юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, содержащими и применяющими эталоны единиц величин.

5.12.2.1 Первичная аттестация государственных первичных эталонов единиц величин осуществляется при проведении государственных испытаний государственных первичных эталонов единиц величин межведомственной комиссией.

5.12.3 Периодическая аттестация эталонов единиц величин осуществляется юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, содержащими и применяющими эталоны единиц величин.

5.12.3.1 Периодическая аттестация государственных первичных эталонов единиц величин осуществляется государственными научными метрологическими институтами.

5.13 Содержание и применение эталонов единиц величин осуществляется юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями в соответствии с правилами содержания и применения эталонов единиц величин и государственными поверочными схемами.

5.13.1 Содержание и применение государственных первичных эталонов единиц величин осуществляется государственными научными метрологическими институтами.

5.13.2 При содержании и применении эталонов единиц величин периодическая аттестация эталонов единиц величин осуществляется в сроки, не превышающие межаттестационные интервалы.

5.13.3 Поверка средств измерений, входящих в состав эталонов единиц величин, проводится в сроки, не превышающие установленные для них межповерочные интервалы.

5.13.4 Государственные первичные эталоны единиц величин подлежат сличению с эталонами единиц величин Международного бюро мер и весов и национальными эталонами единиц величин иностранных государств.

Источник