Еталони одиниць фізичних величин.

Класифікація еталонів і передавання розмірів одиниць фізичних величин. Відповідно до поділу ФВ цієї системи відрізняють еталони одиниць основних і похідних величин, а за точністю відтворення і призначенням – первинні і вторинні еталони (рис .2.1).

Первинні еталони відтворюють і (або) зберігають одиниці та передають їх розміри з найвищою точністю, досягнутою в даній галузі, їх різновидом є спеціальні еталони, призначені для відтворення одиниць в умовах, коли пряма передача розміру від первинного еталона з потрібною точністю технічно нездійснена (надвисокі частоти, надто малі чи великі енергії, тиски або температури, особливі стани речовини). Первинні і спеціальні еталони є вихідними для країни, і їх затверджують як державні.

Еталони даної країни називають національними, а ті, що належать до певної групи країн, - міжнародними. Для забезпечення єдності вимірювань у міжнародному масштабі державні еталони окремих країн періодично звіряють між собою з міжнародними еталонами, що зберігається в Міжнародному бюро мір і вагів (МБМВ) у Парижі.

Рис. 1 Узагальнена схема передачі розмірів одиниць ФВ

Державні первинні еталони основних одиниць СІ. Склад, структуру характеристики еталонів основних одиниць СІ наведено в додатку 3.

Складність різних еталонів і точність відтворення ними розмірів одиниць не одна­кові. Найпростіший еталон кілограма, в складі якого є національний прототип кілограма №12 (гиря із платиноіридієвого сплаву циліндричної форми діаметром і висотою 39 мм) і еталонні рівноплечі терези на 1 кг з дистанційним управлінням для передавання розміру одиниці маси вторинним еталонам. Найточніший еталон секунди, який заразом є еталоном одиниці частоти - герца, а також шкал часу. Він забезпечує відтворення одиниць з відносним середнім квадратичним відхиленням (СКВ) результату вимірювань, яке не перевищує 1×10^-13 при не вилученій відносній систематичній похибці, що не пере­вищує 1×10^-12; найнижча точність еталона кандели, для якого ці похибки не перевищують відповідно значень 2×10^-3 і 6×10^-3. Нині значна увага приділяється вирішенню проблем створення еталонів, основаних на використанні квантовомеханічних явищ.

Поняття еталона, зразкових і робочих засобів вимірювальної техніки. Результати вимірювань мають виражатися в узаконених одиницях і з потрібною точністю. За інших рівних умов точність вимірювань визначається метрологічними характеристиками що використовуються в ЗВТ. Тому всі ЗВТ підлягають обов'язковій державній або відомчій верифікації (перевірці). Верифікація ЗВТ полягає в офіційному ствердженні їх придатності для застосування за призначенням на підставі результатів контролю їх характеристик, переважно метрологічних, на відповідність вимогам НТД.

З погляду верифікації всі ЗВТ ієрархічно поділяються на еталони, зразкові та робочі ЗВТ.

Еталон (еталон одиниці) – ЗВТ (або комплекс ЗВТ), що забезпечує відтворення і (або) зберігання одиниці ФВ з метою передачі її розміру тим ЗВТ, що стоять нижче за схемою перевірки, і офіційно затверджений в установленому порядку як еталон. Наприклад, комплекс ЗВТ для відтворення метра через швидкість поширення світла у вакуумі, затверджений як державний еталон метра.

Засоби вимірювання, що використовуються для вимірювань у різних галузях народного господарства, але не служать для перевірки інших ЗВТ, називаються ро­бочими ЗВТ.

Зразковими називаються ЗВТ, які служать для перевірки інших ЗВТ і офіційно за­тверджені як зразкові. Наприклад, зразкова міра, зразковий вимірювальний перетворювач, прилад. До зразкових ЗВТ належать також зразкові речовини та стандартні зразки.

Зразкова речовина – зразкова міра у вигляді речовини з відомими властивостями, які відтворюються при додержанні умов приготування, що вказані в затвердженій специфікації. Наприклад, чиста вода, чисті гази (водень, кисень), чисті метали (цинк, срібло, золото), сплави, неметали.

Стандартний зразок – міра для відтворення розмірів величин, що характеризують властивості або склад речовин і матеріалів. Наприклад, стандартний зразок складу певної руди для контролю правильності визначання вмісту її компонентів, градуювання вимірювальної апаратури; стандартний зразок властивостей феромагнітних матеріалів; стандартний зразок легованої сталі для контролю правильності аналізу її складу і т.д.

Отже, стандартні зразки є мірами, які відтворюють властивості зразко­вих речовин.

Зразкові ЗВТ, як і робочі, атестують і перевіряють за допомогою інших, точніших зразкових ЗВТ. Так здійснюється передача розмірів одиниць ФВ від еталона до зразкових і робочих ЗВТ.

Треба пам'ятати, що робочі ЗВТ не можна застосовувати для перевірки інших ЗВТ, якщо вони навіть точніші, ніж наявні зразкові засоби, оскільки вони не затверджені офіційно як зразкові. З іншого боку, зразкові ЗВТ не дозволяється використовувати як робочі для виконання практичних вимірювань навіть у найсприятливіших умовах їх експлуатації. Порушення цих правил може призвести до непередбачених негативних наслідків економічного характеру і до загрози здоров'ю чи навіть життю.