Эталоны физических величин метрология реферат


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF

С точки зрения метрологии и стандартизации очень важной задачей является обеспечение единства измерений. Для того, чтобы выполнить эту задачу, необходимо обеспечить тождественность единиц градуировки всех средств измерений одной и той же физической величины.

Во всём мире пользуются эталонами для хранения и воспроизведения единиц величины как самыми надежными средствами поддержания единства измерений.

Эталон – это средство измерения (или комплекс таких средств), назначением которого является воспроизведение и хранение единицы физической величины и передачи параметров этой единицы (размера) нижестоящим по схеме поверки средствам.

Эталон единицы величины – техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины [1, ст.2].

Эталоны утверждаются в таком качестве в установленном порядке и представляют из себя высшее звено передачи размеров единиц в метрологической цепочке.

Существует Международное бюро мер и весов (МБМВ), в котором хранятся международные эталоны единиц различных физических величин.

Государственный эталон – эталон единицы величины, находящийся в федеральной собственности [1, ст.2]. Такие эталоны подразделяются на:

– первичные, обеспечивающие воспроизведение, хранение и передачу единицы величины с наивысшей точностью, достигнутой в данной области измерений, утверждаемые в этом качестве в установленном порядке и применяемые в качестве исходного на территории страны [1];

– вторичные, обеспечивающие воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющие для этих условий первичные эталоны.

Широкое распространение эталонных средств более низкого уровня и рабочих средств измерений, градуированных в определённых единицах, а также целесообразность воспроизведения единицы величины в конкретной метрологической службе с определённой точностью определяют необходимость создания государственных эталонов.

Так же эталоны делят по типу единиц измерения. Ниже приведены самые распространённые из них [5]:

– Эталоны длины;

– Эталоны массы;

– Эталоны времени;

– Эталоны электрического тока;

– Эталоны температуры;

– Эталоны силы света;

– Эталоны дополнительной единицы плоского угла.

В нашей стране (как и в большинстве развитых стран) в настоящее время создана эталонная база, считающаяся достаточно полной, представляющая из себя главное, центральное звено всей системы метрологического обеспечения страны. Считается, что о достигнутом уровне развития техники, промышленности, да и вообще всей науки в стране и о её потенциале можно судить по точности эталонов, считающихся национальными. В России существует около 120 первичных государственных и около 500 вторичных эталонов, которые обеспечивают хранение и воспроизведение около 70 величин во всех наиболее распространённых областях и видах измерений: механических и геометрических, теплофизических и температурных, магнитных и электрических, оптических, радиотехнических, и даже измерений параметров ионизирующих излучений и в области физикохимии.

Основные единицы, обеспеченные эталонами в России: длина (метр), масса (килограмм), время (секунда), сила электрического тока (ампер), термодинамическая температура (кельвин), сила света (кандела), дополнительная единица плоского угла (радиан). Любые производные единиц СИ, а также некоторые внесистемные единицы, допущенные к применению, возможно воспроизвести благодаря этим эталонам.

Созданные государственные эталоны в России по своим характеристикам точности ни в чём не уступают эталонам передовых зарубежных стран, а зачастую и превосходят их.

Эталон единицы длины. В системе СИ основной единицей измерения длины является метр. Изначально метр определялся как одна десятимиллионная часть четверти парижского меридиана. В ходе тщательных исследований пришли к выводу, что это определение очень трудно воспроизводимо с необходимой точностью. Поэтому его заменили на расстояние между осями двух средних штрихов, которые нанесены на платиново-иридиевом бруске, хранящимся в МБМВ. Однако погрешность и этого определения в условиях развития современной науки не устраивала мировое сообщество.

Именно поэтому в ХХ веке появилась идея использовать длину световой волны, а, именно, длину волны оранжевой линии спектра излучения криптона – 86 в вакууме, умноженную на 1650763,73, в качестве эталона метра. Это изменение не изменило размер метра, но существенно понизило погрешность измерения.

В СССР был создан такой эталон в 1968 году и принят за государственный. Однако велись работы по дальнейшему увеличению точности эталонов, и пришли к тому, что необходимо связать размер метра со временем прохождения волны в вакууме, при этом используя лазер, длина волны которого отличается удивительной стабильностью. Это изменение было внесено в определение эталона в 1983 году.

Метрологи, которые в определении эталона перешли из радиодиапазона в оптический, приблизились к созданию единого эталона длины, частоты и времени, который мог бы одновременно измерить и время, и пространство, и, что более важно, ещё на два порядка повысить точность воспроизведения.

Именно таким эталоном, который был создан в СССР в 1985 году и пользуются до сих пор. Погрешность при воспроизведении таким эталоном составляет порядок 10-11, что в современных условиях необходимо для многих областей техники, например, конструирование и расчёт космических кораблей.

В настоящее время в России 5 эталонов длины – метра. Это обуславливается тем, что кроме первичного эталона необходимы и специальные, учитывающие различные условия измерения.

Эталон единицы времени и частоты. В системе СИ основной единицей измерения времени является секунда. Изначально секунда считалась равной 1/86400 части средних солнечных суток, что было связано с вращением Земли вокруг своей оси. Однако учёные в ходе исследований установили, что скорость вращения Земли неравномерна, так как она очень медленно постепенно уменьшается. Вследствие этого появляется погрешность в определении секунды, недопустимая при современном уровне развития техники и науки в целом.

Поэтому в 1965 году повысили точность единицы времени в 100 раз, благодаря тому, что физический смысл секунды привязали к более постоянному значению – разности между двумя весенними равноденствиями, то есть к тропическому году.

Однако, пришли к выводу о том, что привязка определения эталона к астрономии не сможет обеспечить необходимую его точность, поэтому перешли в 1967 году к абсолютно новой концепции. Времяисчисление предложили вести на основе атомных принципов, и определение эталона привязали к количеству колебаний при резонансной частоте перехода между энергетическими уровнями основного состояния атома цезия -133. Погрешность при таком определении составляла всего 10-13.

В 1983 году в СССР установили новый эталон определения времени и частоты на основе двух квантовых мер: реперов и хранителей. Реперы включаются только время от времени и генерируют базовую частоту (опорную), задавая при этом эталонный размер секунды. Отталкиваясь от значений частоты репера (установив эталонный размер секунды), хранители (часы) ведут непрерывный отсчёт времени. Квантовые меры двух видов – водородный и цезиевый, где первый выполняет роль хранителя, а второй – репера. Водородный хранитель обладает большей стабильностью по сравнению с цезиевым репером, что снизило погрешность хранения размера эталона времени и частоты ещё на порядок.

Так и формируют шкалу времени, считающуюся эталонной, работая совместно, приборы трех типов: цезиевый репер задает базовый размер секунды, водородный его сохраняет, а водородные часы-хранители, отсчитывают время.

Этот эталон принят государственным в России в 1998, при том, что его прототип появился в 1967 году, и является единственным.

Эталон единицы массы. В системе СИ за единицу массы, как физической величины, принят килограмм. Его определяли изначально как массу кубического дециметра воды при температуре в 4 градуса по Цельсию, т.е. при наибольшей плотности воды.

В настоящее время эталон килограмма представлен как масса международного прототипа – платиноиридиевого цилиндра диаметром 39 мм, высотой 39 мм, который довольно стабильно сохраняет свою массу, при этом погрешность эталона при таком определении составляет порядок 10-9.

Государственный эталон единицы массы в СССР принят в 1984 году и используется по настоящее время.

Эталон единицы силы тока. В системе СИ единицей силы тока является ампер. Он определён как сила постоянного электрического тока, который, при прохождении по 2-ум прямолинейным параллельным проводникам бесконечной длины и бесконечно малого сечения, расположенным в вакууме на расстоянии одного метра один от другого, вызвал бы между этими проводниками на каждый метр длины силу в 2∙10-7 Н. Данное определение недостижимо в практике, однако, на основе закона Ампера можно достаточно точно рассчитать силу взаимодействия токов, при условии их протекания по проводникам конечных размеров.

Государственный первичный эталон ампера, утверждённый в СССР в 1988 году – целый комплекс средств измерений, применяемых для воспроизведения, хранения и передачи единицы силы тока. Погрешность его воспроизведения – порядка 10-5.

Для ампера в России создано три государственных эталона, обеспечивающих единство измерений не только постоянных, но и переменных токов вплоть до СВЧ.

Эталон единицы температуры. В системе СИ принята единица термодинамической температуры – Кельвин. Кельвин определен как часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Эталон единицы температуры в СССР создан в 1987-1992 годах. В 1998 году в состав эталона введена дополнительная аппаратура для реализации реперных точек. Эталон реализует международную температурную шкалу (МТШ), основанную на реперных точках (ряде значений температур) и интерполяционных приборах, которые градуируются в этих точках.

Реперные точки практически представляют из себя фазовые переходы чистых веществ, значения температур которых установлены. Интерполяционный прибор – платиновый термометр сопротивления (работает в диапазоне до 961,78 °С. В диапазоне 961,78 – 2500 °С шкала температур определяется решением уравнения Планка для спектральной плотности излучения черного тела в вакууме. Воспроизведение кельвина осуществляется с погрешностью 0,00005 К.

В России для кельвина создано семь эталонов, охватывающих диапазон температур сверхнизких (гелиевых) до сверхвысоких (температура плазмы).

Эталон единицы силы света. В системе СИ единицей силы света принята кандела. Кандела определяется, как сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540∙1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

В СССР этот эталон создан в 1983 году, а принят государственным после модернизации в 1990 году. Погрешность воспроизведения эталона порядка 10-2.

Эталон единицы плоского угла. Единицей плоского угла является радиан (в системе СИ). Радиан определяется, как угол между двумя радиусами окружности, между которыми длина дуги равна радиусу.

Государственный первичный эталон радиана создан в СССР в 1960-1980 годах, а утверждён в 1980 году. Он состоит из кварцевой призмы, содержащей 12 граней, угломерной автоколлимационной установки и интерференционного экзаменатора. Погрешность воспроизведения единицы плоского угла составляет 0,02 секунды.

В заключение хочется сказать, что эталон является очень трудоёмким и дорогим в изготовлении средством измерительной техники. На его разработку, создание и модернизацию зачастую уходит не одно десятилетие. Однако, для любого развитого современного государства наличие необходимого количества эталонов, обеспечивающих необходимую точность воспроизведения единиц физических величин просто необходимо.

Во-первых, создание необходимой точности важно для научно-технического прогресса, ведь совершенствование систем, механизмов, конструкций обязательно ведёт за собой уточнение расчётов и проектирования, точность сборки и т.д.

Во-вторых, сам по себе эталон является показателем уровня развития страны в научно-техническом отношении, поэтому его наличие улучшает репутацию страны в целом, повышает её уровень в общемировом рейтинге.

Отрадно осознавать, что в нашей стране, начиная с 60-ых годов прошлого столетия, ведётся активная работа по созданию и усовершенствованию государственных эталонов, и, нужно сказать, определённых успехов в этом в России, как преемнице СССР достигли.

Список литературы

  1. Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» N 102-ФЗ, от 26.06.2008 (ред. от 13.07.2015)

  2. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. Учебное пособие. – М., «Логос», 2005

  3. Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Основы метрологии. М. Изд. стандартов, 1995.

  4. ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования».

  5. РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

  6. ПР 50.2.006-94 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений».


Подборка по базе: ЗАДАНИЕ К ТЕМЕ 10.docx, ЗАДАНИЕ К ТЕМЕ 14.docx, Задание к практикуму по теме 3 (3).pdf, Практическая работа к теме 2.1 «Ценности и их роль для человека., Практическое задание к теме 9.pdf, Негосударственные формы социального обеспечения в России реферат, международное частное право реферат.docx, Прокурорский надзор реферат.docx, Практическая работа к теме 32.docx, Практическая работа к теме 2.2.docx


Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Транспортный факультет

Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации

РЕФЕРАТ

по теме:

Роль эталонов в обеспечении единства измерений

ОГУ 27.03.01.4021.527 Р

Руководитель от кафедры

доктор техн. наук, доцент

_________________ Третьяк Л.Н

подпись дата
Исполнитель

Студент группы 20СМ(ба)ОП _____________ И. А. Иванова

подпись дата
Оренбург 2022

Содержание

Введение 3

1. Эталон – определение понятия 4

1.1 Общие сведения 4

1.2 Классификация эталонов 5

1.3 Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров. Единство измерений 12

2 Системные проблемы обеспечения единства измерений в Российской Федерации 14

2.1 Отсутствие механизма прогнозирования потребностей общества в измерениях 14

2.2 Неразвитость системы мониторинга и анализа структуры и объема парка средств измерений, применяемых в Российской Федерации 15

2.3 Устаревание нормативно-правовой базы и ее отставание от меняющихся потребностей общества 15

2.4 Устаревание эталонной и научно-технической базы, ее отставание от потребностей инновационной экономики 16

2.5 Критическая зависимость эталонной базы от приборов и комплектующих импортного производства 17

2.6 Недостаток квалифицированных кадров 17

Заключение 19

Список литературы 20

Введение

В метрологии необходимо обеспечивать и соблюдать такие состояния измерений, при которых с заданной вероятностью известны погрешности измерений и, выраженные в узаконенных единицах, результаты измерений. Также существуют установленные пределы, которые не должны быть превышены погрешностями измерений.

Актуальность темы реферата заключается в том, что эталонная база позволяет обеспечить единство в системе измерений и это является технической основой.

Цель работы – подробно рассмотреть, что представляют собой различные эталоны, изучить их классификацию.

Задачи для достижения поставленной цели – дать определение эталона, рассмотреть его историю, затронуть вопрос о международных эталонах, дать понятие государственного и вторичного эталонов и их подвидов, дать понятие системы СИ и рассмотреть проблемы ОЕИ.

1. Эталон – определение понятия

1.1 Общие сведения

Создание эталонной базы измерений является решением одной из главных задач метрологии для обеспечения единства измерений. Такая идея возникла во Франции более 200-х лет назад – была создана метрическая система. Затем, как следствие, в 1875 году была подписана метрическая конвекция рядом стран. С тех пор слово «эталон» вошло практически в метрологию.

От слова «etalon» французского происхождения и произошло слово «эталон», обозначающее образец и мерило чего-либо. Так как слово эталон имеет широкий смысл, то оно и его производные слова находятся в обиходе в различных науках, отраслях и т.д.

Эталон – средство измерений (или их комплекс), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме СИ и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

Согласно ГОСТ Р 8.885–2015 «ГСИ. Эталоны. Основные положения»[2]:

  • Эталоны единиц величин предназначены для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин и (или) шкал величин (шкал измерений) (далее – единицы величин).
  • 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 ГОСТ Р 8.885–2015 «ГСИ. Эталоны. Основные положения»).
  • В качестве исходных на территории Российской Федерации применяют государственные первичные эталоны единиц величин.
  • Государственные первичные эталоны единиц величин предназначены для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин в Российской Федерации с наивысшей точностью.
  • Государственные первичные эталоны, воспроизводящие и хранящие единицы величин в специфических условиях (высокие и сверхвысокие частоты, малые и большие энергии, давления, 56 температуры, особые состояния вещества и т.п.), называют государственными первичными специальными эталонами единиц величин

Эталоны воспроизводят и шкалы измерений, а не только их единицы. Например, в ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 № 102-ФЗ вышеуказанное не описывается. Стоит заметить, дольное, номинальное и кратное значение единицы воспроизводят не все современные эталоны [3].

Любое значение величины, стабильно воспроизводимое и имеющее определенную точность, может воспроизводиться эталоном.

Эталон – это средство измерения, передающее рабочим средствам измерения размер единицы, характеризующий хранение единицы физической величины и ее воспроизведения.

В определении понятия слова эталон отсутствует указание на то, что эталон обязан воспроизводить шкалу и единицу с наивысшей точностью, присущая данной науке.

Особую точность должен иметь государственный эталон, предназначенный для калибровки средств измерений в стране. Существуют так называемые аттестуемые средства измерений. Они предназначены для научных экспериментов и имеют точность выше, чем государственные талоны.

Эталон должен обладать 3 свойствами:

– неизменность – это свойство эталона, при котором он удерживает воспроизводимую единице в течение длительного временного интервала;

– сличаемость – данное свойство эталона подразумевает, что сам эталон не вносит изменения и искажения при сличимости, и не изменяется при проведении процедуры сличения;

– воспроизводимость – свойство эталона воспроизводить единицу с погрешностью, имеющей наименьшее значение для какой-либо науки или научного направления.

Поверке подвергаются средства измерений, которые подлежат государственному метрологическому контролю и надзору. При поверке используют эталон.

Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы.

Результаты поверки средств измерений, которые признаются годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке.

Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц. Аккредитация на право поверки средств измерений проводится уполномоченным на то государственным органом управления [4]

1.2 Классификация эталонов

Государственный эталон России является элементом поверочных схем. По другому его называют специальным или первичным эталоном, так как по нему проходят поверки других (остальных) средств измерений в стране. Другие виды эталонов называют вторичными (Рисунок 1). К ним необходимо отнести такие как:

– эталоны-свидетели;

– эталоны-копии;

– рабочие эталоны;

– эталоны сравнения.

Структура эталонной базы России, являющаяся технической основой обеспечения единства измерений, представлена на рисунке 1. В международной практике государственные эталоны обычно называются национальными, а эталоны, хранимые в Международном бюро мер и весов, международными.

Термин «национальный эталон» применяют в случаях проведения сличения эталонов, принадлежащих отдельным государствам, с международным эталоном или при проведении так называемых круговых сличений эталонов ряда стран.

Например, национальные эталоны Килограмма сличаются один раз в 20-25 лет, а эталоны Вольта и Ома и ряд других сличаются раз в три года.

Рисунок 1 – Структура эталонной базы Российской Федерации
Различают несколько видов эталонов в настоящее время:

– первичный эталон – эталон в стране с самой высокой точностью. Также их можно подразделить на эталоны специальные, международные и, соответственно, государственные. Государственные эталоны по-другому называют национальными.

– вторичный эталон – выполнят функцию хранения размера при сличения с государственным (национальным) эталоном какой-либо физической величины. Как видно из Рисунка 2, вторичные эталоны обеспечивают наименьший износ первичных эталонов и относятся к подчиненным средствам хранения единиц. Вторичные эталоны подразделяются на эталоны-сравнения и эталоны-копии.


Рисунок 2 – Классификация эталонов по подчиненности
Кстати, «рабочий эталон» ранее имел формулировку как «образцовое средство измерений».

Международный эталон – принят эталоном в качестве международной основы для согласования физических величин. Как и говорилось, он хранится во Франции.

Национальный эталон – выполняет функцию хранения международного эталона в данной стране. Также его называют государственным первичным эталоном.

Специальный эталон – служит для передачи физической единицы тогда, когда ее невозможно передать первичным эталоном.

Эталон-копия – применяется при большом объеме поверочных работ средств измерений. Он не является физической копией государственного первичного эталона и сходен с ним только метрологическим назначением.

Эталон сравнения – данный эталон применяется тогда, когда другие сличаемые эталоны не могут быть сличаемы по ряду причин.

Рабочий эталон – относится к самому распространённому виду эталонов, передавая средствам измерений единицы физической величины. Обычно им пользуются ведомственные и территориальные метрологические службы. В соответствии с поверочной схемой, рабочие эталоны подразделяются на разряды.

Разрядный эталон обеспечивает через цепочку соподчиненных рабочих эталонов передачу единицы физической величины. Принцип передачи единицы величины показан на Рисунке 2.

Эталоны подразделяются в зависимости от исполнения и от назначения на четыре группы:

– групповой эталон – в его состав входят средства измерений, применяемые для повышения точности единицы и имеющие одинаковый диапазон измерений и номинальное значение. Результатом процесса является средний результат измерений;

– одиночный эталон включает в себя одно средство измерений для хранения и воспроизведения единицы, например, мера или эталонная установка;

– транспортируемый эталон – это эталон, подверженный транспортировке к месту сличения средств измерений, либо сличения эталонов единицы;

– эталонный набор – представляет собой набор, в котором объедены диапазоны указанных средств, состоящий из средств измерений. Примером использования может служить набор эталонных гирь, где происходит охват области значения физической величины.

Рисунок 3 – Структура передачи единицы физической величины рабочим средствам измерений различной точности

«Эталон единицы» является собирательным определением. В него входят такие термины: «специальный эталон», «государственный эталон», «первичный эталон», «вторичный эталон», «эталон сравнения» и «эталон-копия», «рабочий эталон» и «эталон-свидетель».

Так как существует такое количество термином, необходима система, включающая в себя одинаковые определения единиц. Такой системой является СИ – система единиц физических величин, являющееся международной. Она обеспечивает единство измерений [9].

Понятно, что словесного описания физической единицы мало, необходимо ее выражение в вещественном эквиваленте для обеспечения единства. Для этого создается один образец и ни в коем случае не два и несколько, потому что они будут отличаться между собой в любом случае. Создается один образец, который будет «образцом для других образцом», относительно которого будут производиться проверки остальных образцов.

Общероссийская поверочная схема разработана по иерархическому принципу и предназначена для огромного парка средств измерений, имеющих различную точность. Вышеуказанные схемы представляют собой нормативные документы в виде ГОСТов, устанавливающие соподчиненность средств измерений, а также устанавливающие номенклатуру.

В СССР имелось 145 государственных первичных эталонов, а сама эталонная база была признана в мире одной из самых полных систем эталонов с уникальными возможностями по условиям применения, широкими диапазонами измерений и высокими точностями. В настоящее время в Российской Федерации 123 государственных первичных эталона, из них 6 эталонов основных единиц (рисунок 4)

Рисунок 4 – Основные единицы величин и институты-хранители государственных первичных эталонов
Эталоны основных единиц СИ. Килограмм является государственным эталоном единицы массы. Утвержден он был в 1968 году, хотя самый древний [7]

Первый прототип килограмма был изготовлен в 1889 году из платины и иридия в виде гири высотой 39 миллиметров. В нашей стране он появился в 1918 году.

Каждые 25-35 лет государственные эталоны массы сличаются с международным.

Рисунок 5 – Государственный первичный эталон единицы массы

Секунда – временной промежуток, в течение которого совершается энергетический переход структуры в атоме цезия. Данный эталон времени и частоты является непростым, можно сказать самым сложным среди других эталонов. В его состав входит большое количество аппаратуры и комплексов. Воспроизведение времени происходит за счет цезевого репера частоты – уникальная установка (Рисунок 6).

Рисунок 6 – Государственный первичный эталон единицы времени и частоты
Эталон единицы длины – метра – включает источники эталонного излучения 2 He  Ne / J – лазеры, стабилизированные по линии насыщенного поглощения в молекулярном йоде-127, установку для измерения отношений длин волн источников излучения и интерференционный компаратор с лазерным интерференционным рефрактометром.

Метр определен как – длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299 792 458 доли секунды (точно).

Эталон единицы массы – килограмм – представляет собой цилиндр из сплава платины (90%) и иридия (10%), у которого диаметр и высота примерно одинаковы (около 39 мм). Эталон единицы времени – секунда – соответствует определению секунды как интервала времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями ( F  4, mF  0 и F  3, mF  0 ) основного состояния атома цезия-133 в отсутствии внешних полей.

Эталон единицы силы постоянного электрического тока – ампер – состоит из двух комплексов: в первом используется способ воспроизведения размера единицы силы тока (1 мА и 1 А) с использованием косвенных измерений силы тока I U r , причем размер единицы электрического напряжения U – вольт – воспроизводится с помощью квантового эффекта Джозефсона, а размер единицы электрического сопротивления r – Ом – с помощью квантового эффекта Холла; во втором комплексе, воспроизводящем силу постоянного тока в диапазоне 16 9 10 10    А, используется многозначная мера силы тока, включающая меру линейно изменяющегося электрического напряжения с набором герметизированных конденсаторов, прибор для измерения напряжения, прибор для измерения времени и компенсирующее устройство[8]

Ампер определен как – сила не изменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенных на расстоянии 1 м один от другого в вакууме вызвал бы между этими проводниками силу взаимодействия равную 7 2 10  Н на каждый метр длины.

Эталон единицы температуры – один градус Кельвина – определен как 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Тройная точка воды ( 273,16 К – равновесие между газообразной (насыщенный газ), жидкой (вода) и твердой (лед) фазами воды) может быть воспроизведена с погрешностью C  0,0001 и выше температуры таяния льда – C  0,01 . Эталон единицы силы света – кандела – представляет собой силу света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 12 54010 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Единица количества вещества – моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в углероде-12 массой 0,012 кг (1 моль углерода имеет массу 0,002 кг, 1 моль кислорода – 0,032 кг, а 1 моль воды – 0,018 кг).

К настоящему времени ни в одной метрологической лаборатории мира эталон моля не создан. На пути создания такого эталона встали большие теоретические проблемы, одной из которых является недостаточная четкость определения этой единицы.

В настоящее время проводятся теоретические и экспериментальные исследования на основе квантовой теории с целью создания эталона единицы количества вещества на базе фундаментальных физических констант [5].

В соответствии с Конституцией Российской Федерации и законом Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» государственные эталоны находятся в ведении Российской Федерации (ранее функции собственника выполнял Госстандарт России, ныне – Ростехрегулирование).

Сегодня в России 7 специализированных научноисследовательских организаций, определенных в качестве национальных метрологических институтов и подведомственных Ростехрегулированию (рисунок 7)

Рисунок 7- Национальные метрологические институты РФ

1.3 Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров. Единство измерений

При проведении измерений необходимо обеспечить их единство.

Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.

Понятие «единство измерений» довольно емкое. Оно охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц ФВ, разработку систем воспроизведения величин и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью и ряд других вопросов. Единство измерений должно обеспечиваться при любой точности, необходимой науке и технике.

На достижение и поддержание на должном уровне единства измерений направлена деятельность государственных и ведомственных метрологических служб, проводимая в соответствии с установленными правилами, требованиями и нормами. На государственном уровне деятельность по обеспечению единства измерений регламентируется стандартами Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) или нормативными документами органов метрологической службы.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие СИ одной и той же величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц ФВ и передачи их размеров применяемым СИ.

Воспроизведение единицы физической величины – совокупность операций по материализации единицы ФВ с помощью государственного эталона. Различают воспроизведение основной и производной единиц.

Воспроизведение основной единицы – это создание фиксированной по размеру ФВ в соответствии с определением единицы. Оно осуществляется с помощью государственных первичных эталонов.

Например, единица массы – 1 кг (точно) воспроизведена в виде платиноиридиевой гири, хранимой в Международном бюро мер и весов в качестве международного эталона килограмма. Розданные другим странам эталоны имеют номинальное значение 1 кг. На основании последних (1979) международных сличений платиноиридиевая гиря, входящая в состав Государственного эталона РФ, имеет массу 1,000000087 кг [5].

Воспроизведение производной единицы – это определение значения ФВ в указанных единицах на основании измерений других величин, функционально связанных с измеряемой величиной.

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

Хранение единицы – совокупность операций, обеспечивающая неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерения. Хранение эталона единицы ФВ предполагает проведение взаимосвязанных операций, позволяющих поддерживать метрологические характеристики эталона в установленных пределах.

При хранении первичного эталона выполняются регулярные его исследования, включая сличения с национальными эталонами других стран с целью повышения точности воспроизведения единицы и совершенствования методов передачи ее размера.

2 Системные проблемы обеспечения единства измерений в Российской Федерации

2.1 Отсутствие механизма прогнозирования потребностей общества в измерениях

На современном инновационном этапе развития общества результаты измерений, выполняемых с наилучшей возможной точностью, используются на всех стадиях жизненного цикла любой высокотехнологичной продукции. Точность и разнообразие измерений определяют уровень развития обороноспособности, промышленности, науки, здравоохранения, энергетики, транспорта и многих других отраслей. Поэтому для нормального развития государства требуется опережающее развитие метрологической инфраструктуры, в состав которой входят подсистема взаимосвязанных законодательных и подзаконных актов, организационная подсистема из соответствующих ФОИВ, ГНМИ, ГРЦМ, ГСВЧ, ГССО, ГСССД, метрологических служб юридических лиц, а также калибровочных, поверочных и испытательных лабораторий, нормативно- методическая подсистема документов всех уровней международные, межгосударственные, региональные и национальные, техническая подсистема в составе: эталонная база Российской Федерации, СО, СИ, средства контроля и испытательное оборудование, специальные здания, сооружения, лаборатории, измерительные и испытательные полигоны, совокупность исследовательских, эталонных, испытательных, поверочных, калибровочных и измерительных лабораторий и их оборудования. [6].

При этом для правильной организации развития метрологической инфраструктуры необходимо прогнозировать потребности государства и общества в измерениях. Мониторинг и анализ развития приоритетных областей экономики, здравоохранения, обороны и безопасности государства должен формировать информацию об объектах и видах измерений, о требуемых точностных характеристиках. Разработка таких прогнозов и программ сложная задача, требующая соответствующего ресурсного обеспечения.

В настоящее время отсутствуют механизм и методология исследования и прогнозирования потребностей государства и общества в измерениях.

Важная системная проблема связана с отсутствием методов оценки влияния метрологии на экономику страны и в целом на качество жизни. Экономически развитые страны вкладывают существенные средства в развитие метрологической инфраструктуры. По экспертным оценкам, экономическая значимость измерений составляет от 0,8 до 6,0 % ВВП, наблюдается устойчивая корреляция между рейтингом «качества жизни» и инвестициями в национальную систему измерений.

Среди основных механизмов влияния метрологии на экономику и качество

жизни отмечаются воздействие в сфере торговли, промышленности, внедрение инновационных технологий, здравоохранения и экологии.

В условиях реализации прогноза социально-экономического развития Российской Федерации по инновационному сценарию количество измерений в стране будет возрастать, а общество будет предъявлять все более высокие требования к достоверности и сопоставимости результатов измерений, и, прежде всего, в областях, связанных с повышением качества жизни, развитием новых технологий, а также обороны и безопасности государства. [6].

2.2 Неразвитость системы мониторинга и анализа структуры и объема парка средств измерений, применяемых в Российской Федерации

В последние годы заметно изменилась структура парка СИ. Все больше приборов появляется в социальной сфере, что связано со структурными изменениями в обеспечении электрической и тепловой энергией, а также изменениями в ЖКХ. Вместе с развитием жилищного строительства существенно увеличилась доля СИ для учета количества электрической энергии, тепла, горячей и холодной воды.

Реализация национальных проектов привела к появлению в эксплуатации новых СИ, в основном импортного производства, разрешение на ввод в эксплуатацию которых допускалось ФОИВ без разрешительных документов, предусмотренных Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» от 26 июня 2008 г. 102-ФЗ, а также без привлечения специалистов в области ОЕИ. [6].

В результате возникают задержки в разработке метрологического обеспечения некоторых групп СИ, что может привести к возникновению рисков по выполнению функций по защите граждан и общества от недостоверных результатов измерений.

2.3 Устаревание нормативно-правовой базы и ее отставание от меняющихся потребностей общества

Имеющаяся в настоящее время нормативно-правовая база ОЕИ не в полной мере отвечает требованиям инновационной экономики. В связи с возникновением новых форм экономических отношений, в связи с растущей потребностью в новых методах и средствах измерений требуется постоянное обновление нормативно- правовой базы ОЕИ. [6].

Необходимо социально и экономически обоснованное ограничение сферы государственного регулирования ОЕИ, обеспечивающее баланс между государственными и рыночными механизмами регулирования.

Необходимо восполнить отсутствие нормативного решения по рациональному объединению концептуально различных систем измерений, традиционной для стран СНГ, опирающейся на поверочные схемы, и международной, опирающейся на

калибровочные иерархии

Отсутствуют механизмы гибкого реагирования нормативно-правовой базы ОЕИ на возникающие потребности. К таким потребностям можно отнести необходимость гармонизации с международным законодательством, необходимость гармонизации законодательства в области аккредитации с законодательством в области ОЕИ. Одной из таких проблем является отсутствие НПА, обеспечивающего создание национальной системы калибровки при участии ФСА. [6].

Не получил развития ряд положений Федерального закона 102-ФЗ, в частности, такое социально-значимое, как п. 7 раздела 3, статьи 1 о государственном регулировании ОЕИ при «выполнении работ по расфасовке товаров». [6].

2.4 Устаревание эталонной и научно-технической базы, ее отставание от потребностей инновационной экономики

Наблюдается отставание темпов обновления базы ГПЭ России от темпов обновления базы ГПЭ промышленно развитых стран. Почти 30 % ГПЭ было создано свыше 10-ти лет назад, они морально и технически устарели. По ряду видов измерений калибровочные и измерительные возможности ГНМИ Российской Федерации отстают от возможностей зарубежных НМИ. Имеется значительная неравномерность распределения измерительных и калибровочных возможностей Российской Федерации по видам измерений. [6].

Важнейшую задачу развития эталонной базы Российской Федерации определило решение МКМВ о необходимости принятия новых определений основных единиц Международной системы на основе фиксации значений ряда фундаментальных физических констант. В 2018 г. ожидается утверждение новых определений ГКМВ. Ряд эталонов, реализующих данные определения, в России не обеспечивают требуемой точности, а некоторые отсутствуют (например, эталон на основе ватт-весов).

Также можно отметить явно недостаточное для нужд промышленности количество СО и полное отсутствие первичных референтных методик.

Стандартные образцы (СО) являются одними из наиболее широко распространенных и мобильных средств метрологического обеспечения измерений, применяемых в тысячах лабораторий, организаций и предприятий страны. Мониторинг потребности в СО, проведенный в 2010 – 2015 гг., свидетельствует об отсутствии в России более 2500 типов СО, необходимых для метрологического обеспечения измерений. Крайняя нехватка СО наблюдается для таких областей, как:

  • таможенный контроль, экологический мониторинг, оценка соответствия продукции обязательным требованиям (СО пищевых продуктов, продовольственного сырья, пестицидов, радионуклидов, объектов окружающей среды);

[6].

  • оборонно-промышленный комплекс (СО взрывчатых, ядовитых веществ);
  • фармацевтическая промышленность (CО субстанций и активных веществ);
  • химическая промышленность (СО состава органических соединений, растворителей, полимерных материалов и др.);
  • клиническая диагностика (СО биологических материалов, антигенов и др.);
  • наркоконтроль (СО наркотических средств).

Россия, как член ЕАЭС, активно ведет работы по внедрению и применению технических регламентов Таможенного союза. В то же время существующая в стране номенклатура СО крайне недостаточна для обеспечения точности и достоверности результатов измерений испытательных, диагностических лабораторий, что вынуждает отечественных потребителей приобретать СО зарубежного производства или использовать метрологически необеспеченные средства для калибровки СИ, контроля точности результатов измерений. [6].

2.5 Критическая зависимость эталонной базы от приборов и комплектующих импортного производства

В настоящее время отечественная промышленность не может в полной мере обеспечить потребности системы ОЕИ в современной измерительной технике и комплектующих для эталонной базы Российской Федерации.

В период 2010–2014 гг. работа по поддержанию и совершенствованию эталонной базы решалась посредством закупок СИ и комплектующих иностранного производства. В составе эталонной базы имеются эталоны, состоящие полностью из СИ иностранного производства. Среди отечественных эталонов доля комплектующих иностранного производства достигает 75% [6].

Введение санкций рядом промышленно развитых стран создало риски по поддержанию и развитию эталонной базы Российской Федерации [6].

2.6 Недостаток квалифицированных кадров

Начиная с последнего десятилетия прошлого столетия не происходит качественного роста уровня профессиональной подготовки специалистов в области ОЕИ. Одновременно уменьшается число квалифицированных специалистов- метрологов. Это касается специалистов всех уровней от техников до профессорско-преподавательского состава.

Так, в ГНМИ Росстандарта работает около 100 докторов наук и около 400 кандидатов наук, при этом средний возраст доктора наук составляет 72 года, а кандидата наук 58 лет [6].

В 90-е годы в связи с изменением приоритетов в профессиональной деятельности резко уменьшилось число молодежи, желающей получить квалификацию метролога и работать в научной и практической метрологии. Немало кадров потеряно, и замены им по уровню квалификации не находится.

Образовательные стандарты (программы) по многим специальностям не предусматривают изучение основ метрологии, что обуславливает непонимание будущими специалистами целей и задач, решаемых при функционировании государственной системы ОЕИ.

В настоящее время во всех структурах экономики насчитывается, по экспертным оценкам, приблизительно 120-200 тыс. метрологов, в том числе в системе Росстандарта метрологических институтах, центрах метрологии, надзорных органах) около 7000 человек. Ежегодно обучается метрологическим специальностям в 4-5 раз меньше специалистов, чем это требуется экономике [6].

Таким образом, кадровый вопрос для системы ОЕИ в России в настоящее время является крайне важным.

Заключение

Стратегической целью развития системы ОЕИ является обеспечение решения задач и реализации приоритетов социально-экономического развития, национальной обороны и безопасности Российской Федерации.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Создание механизма прогнозирования потребностей экономики и общества в измерениях.

2. Обеспечение опережающего развития метрологического обеспечения приоритетных направлений науки, технологий и техники в соответствии с потребностями инновационной экономики.

3. Обновление законодательства в области ОЕИ для его соответствия потребностям общества и государства.

4. Развитие эталонной базы Российской Федерации.

5. Развитие метрологического обеспечения СОБ государства.

6. Развитие ГСВЧ, ГССО, ГСССД в соответствии с современными потребностями экономики.

7. Повышение уровня информатизации и автоматизации функционирования системы ОЕИ, включая выполняемые работы и услуги.

8. Повышение эффективности федерального государственного метрологического надзора.

Следует сделать вывод, что единство измерений играет важную роль в сопоставлении результатов измерений, которые в свою очередь могут быть выполнены на различной территории и в разное время.

Выполнение разных мероприятий даст возможность выполнить цель. В результате будет создана система ОЕИ, эффективно обеспечивающая решение задач обороны и национальной безопасности Российской Федерации на современном уровне, а также развитие ее экономики по инновационному типу.

Список литературы

1 СТО 02069024.101–2015. Стандарт организации. Правила построения, изложения, оформления и обозначения. – Взамен СТО 02069024.101–2014; Введ. 2015–10–01. – Оренбург: ОГУ, 2015 – 89 с.

2 ГОСТ Р 8.885-2015 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Эталоны. Основные положения. [Принят Федеральным агентство по техническому регулированию и метрологии  04 июня 2015 ]  Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019 год-
Действующий

3 Российская Федерация. Законы. Федеральный закон “Об обеспечении единства измерений” от 26.06.2008 N 102-ФЗ [Принят Государственной Думой 11 июня 2008 года] – Актуальный закон

4 РМГ 29–2013. Рекомендации по межгосударственной стандартизации

ГСИ. «ГСП. Метрология. Основные термины и определения» – М.: Стандартинформ, 2014. – 45 с Действующий

5 Российская метрологическая энциклопедия. Гл. редактор Тарбеев Ю.В. – СПб.: Лики России,. – 849 c. – Режим доступа:

https://search.rsl.ru/ru/record/01000746095 – 21.03.22

6 Судебные нормы и акты РФ. Системные проблемы обеспечения единства измерений в Российской Федерации– Режим доступа:

https://sudact.ru/law/rasporiazhenie-pravitelstva-rf-ot-19042017-n-737-r/strategiia-obespecheniia-edinstva-izmerenii-v/iv/ – 21.03.22

7 Эталонная база России. Эталон единицы массы [Электронный ресурс]./Контрольно-измерительные приборы и системы («КИПиС») Режим доступа:

https://www.kipis.ru/info/index.php?ELEMENT_ID=6566&sphrase_id=265418 –21.03.22

8 Государственный эталон единицы силы электрического тока. Метрология. [Электронный ресурс]. / Контрольно-измерительные приборы и системы («КИПиС»). – Режим доступа:

https://www.kipis.ru/info/index.php?ELEMENT_ID=6738&sphrase_id=265421-21.03.22

9 Государственный эталон единицы силы. [Электронный ресурс]/ Контрольно-измерительные приборы и системы («КИПиС»). – Режим доступа:

https://www.kipis.ru/info/index.php?ELEMENT_ID=13616&sphrase_id=265424. 04.07.2021

А. Международная
система единиц физических величин (
SI).

В реферате дайте
описание основных понятий и опишите
следующие позиции:

  1. Основные и
    дополнительные единицы физических
    величин системы SI(наименование величины и её единицы,
    русское обозначение)

  2. Производные
    единицы системы SI, имеющие
    специальные наименования.

  3. Системные и
    внесистемные единицы, допускаемые к
    применению наравне с единицами SI.

  4. Кратные и дольные
    единицы. Дольные единицы, применяемые
    в количественном химическом анализе.

  5. Основные, производные
    и внесистемные единицы, применяемые в
    химии и химической технологии.

  6. Кем устанавливаются
    наименования единиц величин, допускаемых
    к применению в РФ, их обозначения,
    правила написания, а также правила их
    применения?

  7. Каким образом
    передаются единицы величин средствам
    измерений, техническим системам и
    устройствам с измерительными функциями?

Рекомендуемая
литература:

РМГ
29-99 Рекомендации
по межгосударственной стандартизации.
ГСИ.
Метрология. Основные термины и определения.

ГОСТ 8.417- 2002 ГСИ.
Единицы величин.

ФЗ
от
26 июня 2008 года N 102-ФЗ

“Об обеспечении единства измерений”

Б. Опишите, что
представляют собой первичные эталоны
единиц массы (1 кг), времени (1 с), длины
(1 м), количества вещества (1 моль),
температуры (1 К), силы тока (1 А).

Рекомендуемая
литература:

РМГ 29-99 ГСИ.
Метрология. Основные термины и определения.

Основы
метрологии. Часть 1. / Богомолов Ю.А. и
др. – М.: МИСИС, 2000 – 178 с.

Сергеев А.Г., Крохин
В.В. Метрология. М.: Логос, 2000.– 408 с.

Кузнецов В. А.,
Ялунина Г.В. Основы метрологии. – М.: ИПК
Изд-во стандартов, 1998.–

Ройтман М.С.
Квантовая метрология. – Томск: Изд-во
ТПУ, 2004. – 188 с.

В. Опишите, что
представляют собой стандартные образцы
состава и свойств веществ (материалов),
какова их основная роль в измерениях и
какие требования, согласно ФЗ
Об
обеспечении единства измерений”
2008
года,
предъявляют к ним в РФ?

Рекомендуемая
литература:

РМГ
29-99 Рекомендации
по межгосударственной стандартизации.
ГСИ.
Метрология. Основные термины и определения.

ГОСТ
8.315-97 ГСИ. Стандартные образцы состава
и свойств веществ и материалов. Основные
положения.

ФЗ
от
26 июня 2008 года N 102-ФЗ

“Об обеспечении единства измерений”

Г. Изложите кратко
требования к эталонам единиц величин
в РФ согласно ФЗ
“Об обеспечении
единства измерений”
2008
года.

Рекомендуемая
литература:

ФЗ
от
26 июня 2008 года N 102-ФЗ

“Об обеспечении единства измерений”

Реферат 7 классификация измерений

А. Опишите
классификацию измерений по различным
признакам. Определите, какие из признаков
связаны со средством измерения, какие–с условиями проведения
измерений, какие–с
обработкой результатов измерения.

Б.Перечислите
с
феры измерений, на которые
распространяется государственное
регулирование обеспечения единства
измерений.

В. Изложите
кратко требования к измерениям, на
которые распространяется государственное
регулирование обеспечения единства
измерений в РФ согласно ФЗОб
обеспечении единства измерений”
2008
года.

Рекомендуемая
литература:

ФЗ
от
26 июня 2008 года N 102-ФЗ

“Об обеспечении единства измерений”

Сергеев А.Г., Крохин
В.В. Метрология. М.: Логос, 2000.– 408 с.

Радкевич Я.М.,
Лактионов Б.И. Метрология, стандартизация
и взаимозаменяемость. Книга 1. -–Метрология.
– М.: МГУ, 1996. – 214 с.

Кузнецов
В. А., Ялунина Г.В. Основы метрологии. –
М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998.–
336с.

Основы метрологии.
Часть 1. / Богомолов Ю.А. и др. – М.: МИСИС,
2000 – 178 с.

Сергеев А.Г., Латышев
М.В. Сертификация. – М.: Логос, 1999. – 247 с.

Соседние файлы в папке Модуль 2_Метрология

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Оглавление

Введение………..……………………………………………………………….2     
                                                                                                      

Глава
1.
Понятие эталона и его классификация

1.1.Что
такое эталон……………………….…….. ……………………………..3

1.2.
Классификация эталонов……………………………………………..…….3

Глава
2.
История развития эталонов…………………………………………….6

Заключение……………………………………………………………………….10                                                                          
                             

Список
литературы…..………………………………………………………… .11                                                                                            

Введение

В
метрологии необходимо обеспечивать и соблюдать такие состояния измерений, при
которых с заданной вероятностью известны погрешности измерений и, выраженные в
узаконенных единицах, результаты измерений. Также существуют установленные
пределы, которые не должны быть превышены погрешностями измерений.

Актуальность
темы реферата заключается в том, что эталонная база позволяет обеспечить
единство в системе измерений и это является технической основой.

Цель
работы – подробно рассмотреть, что представляют собой различные эталоны,
изучить их классификацию.

Задачи
для достижения поставленной цели – дать определение эталона, рассмотреть его
историю, затронуть вопрос о международных эталонах, дать понятие
государственного и вторичного эталонов и их подвидов, дать понятие системы СИ и
рассмотреть несколько примеров.

Реферат
состоит из введения, в котором обозначена актуальность темы и цель работы,
основная часть, состоящая из двух глав, заключения, в котором сделан вывод о
проделанной работе. Для написания использовались 10 источников литературы, которые
обозначены в библиографическом списке. 

Глава 1. Понятие эталона и его классификация

1.1.Что такое эталон?

Эталон — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения
и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам
измерений. От эталона единица величины передается разрядным
эталонам, 
а от них — рабочим средствам измерений.

Эталон (стандарт измерения) может быть физической мерой, измерительным
инструментом, стандартным образцом или измерительной системой, предназначенной
для того, чтобы определять, реализовывать, сохранять или воспроизводить единицу
или одно или более значений величины, чтобы служить в качестве эталона.
Например, единице массы придана физическая форма в виде цилиндрического куска
металла весом 1 кг; а отградуированные блоки представляют определенные значения
длины.(«Метрология, стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А.,
М.: Высшая школа, 2005. – 422с.)

1.2. Классификация эталонов.

Иерархия эталонов начинается с международного
эталона как вершины и идет вниз до рабочего эталона. 

Международный эталон – это:

эталон, признанный международным соглашением для того, чтобы
служить в международном масштабе в качестве базы для присваивания значений
другим стандартам измерения рассматриваемой величины.

Хранителем международных эталонов является Международное бюро мер
и весов (МБМВ) в Севре, недалеко от Парижа. Самым старым используемым
стандартом измерения является эталон килограмма.

Национальный эталон – это:

эталон, признанный национальным законодательством, чтобы служить в
данной стране в качестве базы для присваивания значений другим стандартам
измерения рассматриваемой величины.

Обычно хранителем национальных эталонов является национальная
лаборатория, называемая национальным метрологическим институтом, национальным
бюро стандартов или национальным бюро весов и мер. Некоторые страны не имеют
национальных эталонов.

Первичный эталон – это:

эталон, который широко признается как имеющий высочайшие
метрологические качества, и значения которого принимаются без ссылок на другие
эталоны той же величины.

Примеры первичных эталонов – приборы Джозефсона для реализации
величины «вольт» или стабилизирующие лазеры с интерферометрами для реализации
величины «длина». Эти приборы используются в качестве национальных эталонов
многими национальными метрологическими институтами и некоторыми первоклассно
оборудованными калибровочными лабораториями.

Вторичный эталон – это:

эталон, значение которого присваивается путем сравнения с
первичным эталоном той же величины. Обычно первичные эталоны используются для
калибровки вторичных.

Рабочий эталон – это:

эталон, который используется для обычной калибровки или поверки
материальных мер, измерительных инструментов или стандартных образцов.

Обычно рабочий эталон калибруется на основании вторичного эталона.
Рабочий эталон, используемый в повседневной работе для обеспечения правильности
проведения измерений, называется проверочным эталоном.

Не существует общего требования в отношении точности рабочего
эталона. В одном месте он может быть достаточно хорош в качестве исходного
эталона, или даже в качестве национального эталона в другом месте.

Существуют классы весов, начиная с Е1 – как наивысшего класса, за
ним следуют Е2, Fl, F2, Ml, М2, МЗ. Набор весов класса точности Е2 может
служить в качестве рабочего эталона в калибровочной лаборатории для калибровки
набора весов класса точности F1 или ниже. Набор Е2 может служить в качестве
стандартного образца в другой лаборатории, калибрующей, в основном, весы
точностью класса F2 или ниже. Набор весов класса точности Е2 может быть
использован в качестве национального эталона в стране, где нет спроса на более
точные измерения массы, чем F1.

Нужно отметить, что точность некоторых измерительных инструментов,
используемых в промышленности, является настолько высокой, что существует
необходимость в калибровке даже первичных эталонов.

Исходный эталон – это:

эталон, обладающий, как правило, наивысшими метрологическими
свойствами, имеющийся в распоряжении в данном месте или в данной организации, в
соответствии с которым, получают размер единицы при измерениях, выполняемых в
этом месте.

Калибровочные лаборатории используют исходные эталоны для
калибровки своих рабочих эталонов.

Эталон сравнения – это:

эталон, используемый в качестве промежуточного для сравнения
эталонов.

Резисторы используются как эталоны сравнения для сравнения
эталонов напряжения. Веса используются для сравнения рычажных весов.

Передвижной эталон – это:

эталон, иногда специальной конструкции, предназначенный для
транспортировки, и используемый для сравнения эталонов между собой.

Портативный, работающий на цезиевой батарее эталон частоты, может
быть использован как передвижной эталон частоты. Калиброванные
динамометрические элементы (ячейки нагрузки) используются в качестве
передвижных эталонов силы. (Эталоны /Сост. К.В.Сафронова — Пенза: Пенз.
гос. ун-т, 2006.-с. 12-35.)

Глава 2. История развития эталонов

Самыми первыми официально утвержденными эталонами были прототипы
метра и килограмма, изготовленные во Франции, которые в 1799 г. были переданы
на хранение в Национальный архив Франции, поэтому их стали называть “метр
Архива” и “килограмм Архива”. С 1872 г. килограмм стал
определяться как равный массе “килограмма Архива”. Каждый эталон
основной или производной единицы Международной системы СИ имеет свою интересную
историю и связан с тонкими научными исследованиями и экспериментами.

Например, принятый в 1791 г. Национальным собранием Франции эталон
метра, равный одной десятимиллионной части четверти дуги парижского меридиана,
в 1837 г. пришлось пересмотреть. Французские ученые установили, что в четверти
меридиана содержится не 10 млн., а 10 млн. 856 метров. К тому же известно, что
происходят, хотя и незначительные, но все же постоянные изменения формы и
размера Земли. В этой связи ученые Петербургской академии наук в 1872 г.
предложили создать международную комиссию для решения вопроса о
целесообразности внесения изменений в эталон метра. Комиссия решила не
создавать новый эталон, а принять в качестве исходной единицы длины “метр
Архива”, хранящийся во Франции. В 1875 г. была принята Международная
метрическая конвенция, которую подписала и Россия. Этот год метрологи считают
вторым рождением метра как основной международной единицы длины.

Уже в XX в. (1967 г.) были опубликованы исследования более точного
измерения парижского меридиана, которые показали, что четверть меридиана равна
10 млн. 1954,4 метра. Таким образом, “метр Архива” всего на 0,2 мм
короче меридионального метра.

В 1889 г. был изготовлен 31 экземпляр эталона метра из
платино-иридиевого сплава. Оказалось, что эталон № 6 при температуре 0°С точно
соответствует длине “метра Архива”, и именно этот экземпляр эталона
по решению I Генеральной конференции по мерам и весам был утвержден как
международный эталон метра, который хранится в г. Севре (Франция). Остальные 30
эталонов были переданы разным государствам. Россия получила № 28 и № 11, причем
в качестве государственного был принят эталон № 28.

Погрешность платино-иридиевых эталонов метра, равная + 1.1*10-7 м
уже в начале XX в, оценивалась как неудовлетворительная, и в 1960 г. XI
Генеральная конференция по мерам и весам выработала другое определение метра —
в длинах световых волн, что основано на постоянстве длины волны спектральных
линий излучения атомов. Это основа криптонового эталона метра. Погрешность
криптонового эталона намного меньше, чем платино-иридиевого, и равна 5-Ю”9.
(Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для
вузов. – М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998. –с. 479.)

Однако в космический век и эта точность оказалась недостаточной, а
новейшие достижения науки позволили в 1983 г. на XVII Генеральной конференции
мер и весов принять новое определение метра как длины пути, проходимого светом
за 1/299792458 доли секунды в условиях вакуума. Следует отметить, что на этой
же конференции было объявлено точно определяемое современной наукой значение
скорости света.

Не менее интересна история эталона единицы массы. “Килограмм
Архива”, который был принят за эталон массы в 1872 г., представляет собой
платиновую цилиндрическую гирю, высота и диаметр которой равны по 39 мм.
Прототипы (вторичные эталоны) для практического применения были сделаны из
платино-иридиевого сплава, За международный прототип килограмма была принята
платино-иридиевая гиря, по точности в наибольшей степени соответствующая массе
“килограмма Архива”.

По решению I Генеральной конференции по мерам и весам России из 42
экземпляров прототипов килограмма были переданы № 12 и № 26, причем № 12
утвержден в качестве государственного эталона массы (см. рис. 28.1). Прототип №
26 использовался как вторичный эталон.

Национальный (государственный) эталон массы хранится в НПО
“ВНИИМ им. Д.И. Менделеева” (г. Санкт-Петербург) на кварцевой
подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном сейфе, температура воздуха
поддерживается в пределах 20 +/- 3°С, относительнаявлажность65%. Один раз в 10
лет с ним сличаются два вторичных эталона.

При сличении с международным эталоном наш национальный эталон
массы получил значение 1,0000000877 кг. Для передачи размера единицы массы от
прототипа № 12 вторичным эталонам используются специальные весы№ 1 и № 2 с дистанционным
управлением на 1 кг; весы№ 1 изготовлены фирмой “Рупрехт”, a № 2 –
НПО “ВНИИМ им Д.И. Менделеева”. Погрешность воспроизведения
килограмма составляет 2*10-9.

За 100 с лишним лет существования описанного прототипа килограмма,
конечно, были попытки создать более современный эталон на основе
фундаментальных физических констант масс различных атомных частиц (протона,
электрона и т.д.). Однако на современном уровне научно-технического прогресса
пока не удалось воспроизвести этим новейшим методом массу килограмма с меньшей
погрешностью, чем существующая.

Отклонения массы эталонов, определяемые при международных
сличениях, показывают достаточную степень ее стабильности.

Заключение

В ходе данного исследования мной было рассмотрено понятие эталонов
и история его происхождения. Для того чтобы рассмотреть данный вопрос более
детально, я ознакомился с понятием эталонов и сформулировал его цели.

В связи с непрерывным развитием техники и технологий,
фундаментальной науки, происходит постоянное совершенствование методов и
средств измерений, поэтому проблема определения и выделения эталонов мер и
масс, с максимально достижимой точностью, будет ещё долго актуальной.

Список
литературы

1.    
ГОСТ 8.057-80 Государственная
система обеспечения единства измерений. Эталоны физических величин. Основные
положения.-с.-15-39.

2.    
ГОСТ 8.381-80 Эталоны.
Способы выражения погрешностей.-с.-31-62.

3.    
Дымов Ю.В. Метрология, стандартизации сертификации: Учебник для
вузов.-2-е изд. – М.: Издательская корпорация «Питер» – с. 432.

4.    
Захаров И. П., Павленко Ю. Ф. Эталоны
в области электрорадиоизмерений – М.: Горячая линия – Телеком,
2008.-с.23-57.

5.    
Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для
вузов. – М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998. –с. 479.

6.    
 Лифиц
И.М. 
«Основы Стандартизации Метрологии и
сертификации», М., “Юрайт”, 2000 –с. 268.

7.      «Метрология
и стандартизация» электронное издание. Каллиников П.Ю., Петров А.М., Лещенко
А.М., Баринова Е.В., Соловьева А.В., Соловьева А.В.-с.46-63.

8.     «Метрология,
стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., М.: Высшая школа,
2005. – 422с.

9.    
«Метрология, стандартизация и технические
средства измере­ний», Тартовский Д.Ф., Ястребов А.С., – М.: Высш. Шк.,
2001.-с.134-140.

10.  Эталоны /Сост.
К.В.Сафронова — Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2006.-с. 12-35.

Министерство образования Калининградской области

государственное автономное учреждение

Калининградской области

профессиональная образовательная организация

«Колледж сервиса и туризма»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Метрология и стандартизация»

По теме: «Первичные и вторичные эталоны»

Выполнил студент Дереш Александр Геннадьевич

Группа ТП 18-11

Программа подготовки специалистов среднего звена по специальности

19.02.10 «Технология продукции общественного питания»

Руководитель работы:

Преподаватель Овчинникова Инна Витальевна__________________________

Отметка ___________________________________________________________

Оглавление

Введение 1

I. Теоретическая часть по теме «Первичные и вторичные эталоны» 2

1.1. Изучение понятия «эталон». 2

1.2. Свойства эталона 3

1.3. Понятие «первичный эталон» 4

1.4. Изучение понятия «вторичный эталон» 7

1.5. Понятия «поверка» и «калибровка» 8

1.5.1. Поверка средств измерений 8

1.5.2. Калибровка средств измерений 9

1.6. Понятие «Межповерочный (межкалибровочный) интервал» 10

1.7. Средства измерений 12

1.8. Понятие «поверочная схема» 14

II. Практическая часть по теме «Первичные и вторичные эталоны» 16

Заключение. 21

Список литературы 22

Приложения 23

Введение

Актуальность первичных и вторичных эталонов обусловлена особенно сильным влиянием, что система эталонов оказывает на всю мировую экономику, во всех её отраслях.

Цель работы – изучить первичные и вторичные эталоны, а также понятия, прямо или косвенно с ними связанные.

Задачи:

  1. Изучить понятие «эталон»;

  2. Изучить свойства эталона;

  3. Изучить понятие «первичный эталон»;

  4. Изучить понятие «вторичный эталон»;

  5. Изучить понятия «калибровка» и поверка» и смежное с ними понятие «Межповерочный (межкалибровочный) интервал»;

  6. Изучить средства измерения эталона;

  7. Разобрать понятие «поверочная схема»;

  8. Закрепить и углубить полученные знания на примере.

Работа состоит из: введения, теоретической и практической частей, заключения и списка используемой литературы и интернет источников.

I. Теоретическая часть по теме «Первичные и вторичные эталоны»

    1. Изучение понятия «эталон».

Эталон (фр. «etalon») – средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утверждённое в качестве эталона.

Попытка ввести эталоны была предпринята ещё в 1136 г. в Великом Новгороде. Там был утверждён устав «О церковных судах, и о людях, и о мерах торговли». «Мерила торговли» включали в себя: «пуд медовый, гривенку рублёвую, локоть еваньский». Всем торговым людям предписывалось «торговые все весы и мерила блюсти без пакости, ни умаливати, ни умноживати, а на всякий год извещати…», что значило – соблюдать эталоны длины и веса, а также ежегодно сверять с ними свои гири и мерила. Сами же эталоны хранились в церкви Евань (Ивана) на Опоках.

Самыми первыми официально утвержденными эталонами были прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции, которые в 1799 г. были переданы на хранение в Национальный архив Франции, поэтому их стали называть “метр Архива” и “килограмм Архива”. С 1872 г. килограмм стал определяться как равный массе “килограмма Архива”.

По мере развития науки и техники появилась нужда в большом количестве других эталонов. Например, эталон частоты, времени, температуры, напряжения и т. д.. Прогресс не только вводил новые эталоны, но и повышал точность старых. Метр в настоящее время определён как длина пути, проходимого светом в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды.

Для метрологической цели – обеспечения единства измерений – создаются эталоны основных единиц физических величин, построенные, как правило, в соответствии с их определением и обеспечивающие наивысшую точность, доступную на данный момент.

В основе воспроизведения размеров единиц основных величин лежат высокостабильные физические явления (преимущественно квантовые). Однако, как показала практика, для производных единиц также целесообразно создавать эталоны, основанные на физических явлениях, а не реализовывать передачу размера в соответствии с определяющим уравнением.

    1. Свойства эталона

Эталон должен обладать взаимосвязанными свойствами: воспроизводимостью, неизменностью и сличаемостью.

Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины (на основе ее теоретического определения) с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается постоянным исследованием эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок.

Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени, при этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания “естественных” эталонов различных величин, основанных на физических постоянных.

Сличаемость – возможность обеспечения сличения нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличения. Сличению подлежат как эталоны основных величин системы СИ, так и производных.

Сличение может быть ключевым (выбранным из ряда таких сличений консультативным комитетом Международного комитета по мерам и весам для проверки специальных приемов и методов в данной области измерений) и дополнительным (не охватываемых ключевыми сличениями эталонов единиц величин, например, сличение эталонов единиц величин для поддержки доверия к сертификатам калибровки средств измерений.)

Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны – один раз в 3 года.

Эталонную базу Российской Федерации составляет совокупность первичных государственных, вторичных и рабочих эталонов и являющихся основой обеспечения единства измерений в стране. В настоящее время различают следующую классификацию, определяющую эталонную базу РФ: государственный первичный, вторичный, рабочий.

    1. Понятие «первичный эталон»

Первичный эталон — это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений.

Также существует так называемый специальный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон. Единица, воспроизводимая с помощью специального эталона, по размеру должна быть согласована с единицей, воспроизводимой с помощью соответствующего первичного эталона.

Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.

Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.

Государственная эталонная база России содержит 133 государственных первичных эталона, из которых 7 воспроизводят основные единицы международной системы единиц (СИ). Хранителями первичных эталонов являются государственные научные метрологические институты. Четыре из семи первичных эталонов, воспроизводящих единицы СИ, хранятся в Санкт-Петербурге во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева: эталон единицы длины (метра); эталон единицы массы (килограмма); эталон единицы силы постоянного электрического тока (ампера); эталон единицы температуры (кельвина) в диапазоне от 0 до 3000 C. Два находятся в пос. Менделеево Московской области во ВНИИФТРИ: эталон единицы времени (секунды), частоты (герца) и национальной шкалы времени, а также эталон единицы температуры (кельвина) в диапазоне от 0,8 до 273,16 К. Государственный первичный эталон единицы силы света (канделы) и светового потока непрерывного излучения хранится во ВНИИОФИ (Москва).


п/п

Номер
по реестру

Наименование государственного
первичного эталона

Институт-хранитель государственного первичного эталона

1

ГЭТ1-98

ГПЭ единицы времени-секунды, единицы частоты-Герца и национальной шкалы времени

ФГУП “ВНИИФТРИ”

2

ГЭТ2-85

ГПЭ единицы длины

ФГУП “ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева”

3

ГЭТ3-2008

ГПЭ единицы массы (килограмма)

ФГУП “ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева”

4

ГЭТ4-91

ГПЭ единицы силы постоянного электрического тока

ФГУП “ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева”

5

ГЭТ5-2003

ГПЭ единицы силы света и светового потока непрерывного излучения

ФГУП “ВНИИОФИ”

6

ГЭТ6-95

ГПЭ единиц активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников

ФГУП “ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева”

7

ГЭТ7-69

ГПСЭ единицы массы радия

ФГУП “ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева”

Таблица 1. Эталоны Российской Федерации и места их хранения

Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер н весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий международных экономических связей.

Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны. Размер воспроизводимой единицы вторичным эталоном сличается с государственным эталоном.

    1. Изучение понятия «вторичный эталон»

Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны (их иногда называют “эталоны-копии”) могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования. В некоторых странах СНГ в качестве исходного эталона единицы той или иной величины служит вторичный эталон, который получает размер единицы от первичного эталона страны – хранителя этого эталона.

Вторичные эталоны по своему метрологическому назначению подразделяются на эталоны-копии, эталоны сравнения и эталоны-свидетели.

Эталон-копия, эталон-свидетель, рабочий эталон 1-го разряда, эталон сравнения являются вторичными эталонами.

Эталон-копия – вторичный эталон, предназначенный для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Пример – эталон длины из нержавеющей стали.

Эталон-свидетель – вторичный эталон, предназначенный для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты. Эталон-свидетель создаётся в случае, если государственный эталон является невоспроизводимым, например, эталон массы.

Эталон сравнения – вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые не могут быть непосредственно сличены друг с другом. Пример – нормальный элемент, применяемый для сличения государственного (Российской Федерации) эталона вольта с международным эталоном. Таким образом три перечисленных всегда вторичных эталона участвуют только в поддержании эталонной базы и не участвуют в передаче размера единицы физической величины рабочим средствам измерения.

Поэтому в ряде последних метрологических документов, среди первичных эталонов не выделяют специальные, а среди вторичных эталонов эталоны-свидетели, эталоны-копии и эталоны сравнения.

2 При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, …, n-й), как это было принято для ОСИ (образцовое средство измерения, устаревшее определение рабочего эталона). 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.

Ученый-хранитель – ответственное лицо, назначаемое для ведения работ с эталонами, наблюдения за правильным хранением, сличением и исследованием эталонов в метрологических институтах, в том числе и межденародным сличением.

    1. Понятия «поверка» и «калибровка»

      1. Поверка средств измерений

Поверка средств измерений – установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.

Поверку исходных эталонов органов государственной метрологической службы и уникальных средств измерений (которые не могут быть поверены этими органами) осуществляют Государственные Научные Метрологические Центры (ГНМЦ) по специализации. Также, поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. При поверке используют эталон. Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы. Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке. Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц, аккредитацию которых осуществляют государственные уполномоченные органы.

      1. Калибровка средств измерений

Калибровка средств измерений – совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений.

Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. Результаты калибровки позволяют определить действительные значения измеряемой величины, показываемые средством измерений, или поправки к его показаниям, или оценить погрешность этих средств. При калибровке могут быть определены и другие метрологические характеристики. Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Сертификат о калибровке представляет собой документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.

Таким образом можно сказать, что поверка и калибровка – это одна и та же совокупность операций, но проводимая различными органами.

Поверка проводится Государственной Метрологической Службой Российской Федерации (ГМС РФ), а калибровка проводится МС юридических лиц, отделов лабораторий и т.д.

    1. Понятие «Межповерочный (межкалибровочный) интервал»

Межповерочный (межкалибровочный) интервал – календарный промежуток времени, по истечении которого эталон должен быть направлен на поверку (калибровку) независимо от его технического состояния. Различают три вида межповерочных (межкалибровочных) интервалов:

  1. Единый для всех эталонов данного типа интервал, устанавливаемый на основе нормативных документов на этот вид эталонов. В этом случае межповерочный (межкалибровочный) интервал определяется Госстандартом РФ при утверждении типа эталона по результатам испытаний. Величина интервала учитывает показатели метрологической безотказности и среднее значение времени использования эталонов в нормальных условиях;

  1. Интервал, установленный в соответствии с конкретными условиями эксплуатации эталонов данного типа в организациях и на предприятиях. Если назначенный интервал не совпадает с указанным интервалом в нормативных документах на данный тип эталонов, его величину следует согласовать с Госстандартом или с аккредитированной им ведомственной метрологической службой. Для эталонов, которые не подлежат госнадзору, межкалибровочный интервал определяется по решению метрологической службы юридического лица;

  1. Межповерочные (межкалибровочные) интервалы для средств измерений, предназначенных для ответственных измерительных операций, например, измерений, связанных с безаварийной работой атомных электростанций, газопроводов и т.п. Индивидуальные интервалы предусмотрены также для вторичных и разрядных эталонов. Третий вид интервалов связан с учетом календарного времени эксплуатации эталонов, так как из-за старения их деталей и узлов возрастают погрешности, что обусловило сокращение межповерочных интервалов. Согласование назначенных интервалов аналогично описанному для второго вида. Общим для всех видов межповерочных (межкалибровочных) интервалов является учет показателей метрологической безотказности эталонов, в частности, такой ее составляющей, как средняя наработка на метрологический отказ. Этот показатель может быть определен в процессе испытаний эталона, по результатам которого рассчитывают время достижения наименьшего заданного значения вероятности отказа. Это время и служит основой для установления межповерочного (межкалибровочного) интервала.

Уравнение определения межповерочного (межкалибровочного) интервала выглядит так:

где t – время для которого определена вероятность безотказной работы Pм(t).

Значения Pм.отк. в зависимости от требований к измерениям:

Pм.отк. = 0,2 … 0,1 при технических измерениях:

Pм.отк. = 0,15 … 0,05 при поверке (калибровке), градуировке;

Pм.отк. = 0,05 … 0,01 при особо ответственных измерениях.

    1. Средства измерений

Средства измерений представляют собой технические средства, служащие для определения размеров измеряемых величин и имеющие нормированные метрологические свойства.

Основными видами средств измерений являются: меры, измерительные приборы, измерительный инструмент, измерительные машины, измерительные установки и измерительные принадлежности и измерительные преобразователи, применяемые только совместно с указанными выше измерительными устройствами, для расширения диапазона измерений, повышения точности и чувствительности основных средств измерений, передачи результатов измерения на расстояние и обеспечения техники безопасности. Их метрологические характеристики непосредственно влияют на результат измерений.

По метрологическому назначению средства измерений делят на образцовые и рабочие. Образцовые средства измерений предназначены для поверки по ним других средств измерений, как рабочих, так и образцовых менее высокой точности. Эта задача чисто метрологического характера, так как именно последовательный ряд образцовых средств измерений различных разрядов обеспечивает передачу размера единицы от эталона до рабочего прибора, а тем самым и сохранение единства мер в стране. Процесс передачи размера единиц от образцовых средств измерений высшей точности рабочим и образцовым средствам измерений называется поверкой, поэтому все образцовые средства измерений являются средствами поверки.

Рабочие средства измерений применяются для измерений, служащих тем или иным конкретным целям в разнообразной деятельности человека. Сущность разделения средств измерений на образцовые и рабочие лежит не в конструкции и не в точности, а в их назначении.

Средства измерений предназначимые для применения в качестве образцовых, как бы ставятся в особое положение, изолируются от любых других измерений, кроме проводимых в целях поверки. К образцовым средствам измерений предъявляются более высокие требования в отношении воспроизводимости показаний, чем к аналогичным рабочим средствам измерений. Каким бы точным ни было средство измерений, применяемое для практических измерений, оно не может применяться для поверки других средств измерений. Само оно должно поверяться по образцовому средству измерений, имеющему более высокую точность.

Средства измерений могут быть представлены в виде мер, измерительных приборов, измерительных установок или измерительных машин.

Мера – тело или устройство, служащее для воспроизведения одного или нескольких известных значений данной величины для целей измерения. Также мерой может служить эталон.

Измерительный прибор – средство измерений, в котором измеряемая величина преобразуется в показание или сигнал, пропорциональный измеряемой величине в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. В отличие от меры измерительный прибор не воспроизводит известное значение величины, а измеряемая величина должна подводиться к нему извне, воздействовать на него тем или иным способом.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений, в которых для преобразования измеряемой величины в сигнал служат одно или несколько измерительных и ряд вспомогательных устройств, расположенных в одном месте.

Измерительные машины являются измерительными установками более узкого назначения. Как правило, они имеют большие размеры.

    1. Понятие «поверочная схема»

В основе Поверки и калибровки лежат поверочные схемы.

Поверочная схема для средств измерений – нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче).

Различают государственные и локальные поверочные схемы:

  1. Государственные поверочные схемы – для всех средств измерения в Российской Федерации.

  2. Локальные поверочные схемы – региональные, отраслевые, ведомственные, для отдельного предприятия.

Элементы поверочных схем:

  1. Эталонные

  2. Метод передачи размера физической величины.

  3. Рабочие средства измерения.

Верхним уровнем любой поверочной схемы является эталон физической величины. От него, по цепочке измерение переходит вторичным эталонам. И от них – рабочим эталонам.

Метод передачи – каким образом размер передаётся вниз по пирамиде эталонов (от первичного эталона к эталону n-го разряда).

Методы передачи размера:

  1. Непосредственное сличение, т. е. измерение известной меры другим средством измерения. Таким образом, речь идёт о сличении показаний рабочего средства измерений и рабочего эталона (образцового средства измерения) без использования компаратора (прибора сравнения).

  2. Сличение средства измерения с рабочим эталоном с помощью компаратора. Например: поверка гирь на рычажных весах, измерение биений частот генератора и пр.

  3. Прямое измерение рабочим средством измерения физической величины, воспроизводимой рабочим эталоном.

  4. Косвенное измерение физической величины, воспроизводимой рабочим эталоном. Например, измерение тока по силе взаимодействия катушек индуктивности.

II. Практическая часть по теме «Первичные и вторичные эталоны»

Разберём работу служб с эталонами на примере Государственной метрологической службы (ГМС).

Государственная метрологическая служба включает:

  1. подразделения центрального аппарата Госстандарта России, осуществляющие функции планирования, управления и контроля деятельностью по обеспечению единства измерений на межотраслевом уровне;

  2. государственные научные метрологические центры (ГНМЦ), метрологические научно-исследовательские институты, несущие в соответствии с законодательством ответственность за создание, хранение и применение государственных эталонов и разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений в закрепленном виде измерений;

  3. органы ГМС на территориях республик и других субъектов в составе РФ. Органы Государственной метрологической службы, образованные по территориальному признаку, осуществляют государственный метрологический контроль и надзор на местах.

Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) несут ответственность за создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин, а также за разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений.

Главными центрами эталонов являются:

– ВНИИМ (специализация величины длины и массы, механические величины, теплофизические величины, ионизирующие излучения, давление, физико-химический состав и свойства веществ). Во ВНИИМ созданы и находятся государственные первичные эталоны всех основных единиц Международной системы, кроме единиц времени и частоты. Кроме основных эталонов Международной системы единиц во ВНИИМ созданы эталоны и эталонные установки для многих единиц различных физических величин. Из общего числа государственных эталонов нашей страны около 50 % сосредоточены во ВНИИМ.

– ВНИИФТРИ (радиотехнические и магнитные величины, время и частота, акустические и гидроакустические величины, низкие температуры, ионизирующие излучения, давление, твердость, характеристики аэрозолей и т. д.), в котором хранится эталон времени.

– ВНИИОФИ (оптические и оптико-физические величины, акустооптическая спектрометрия, измерения в медицине, измерения параметров лазеров).

– СНИИМ (радиотехнические, электрические и магнитные величины и др.).

Ряд эталонов хранятся в центрах государственных эталонов: ВНИИМС, ВНИИ расходометрии, г. Казань, НПО «Дальстандарт», г. Хабаровск).

Государственная метрологическая служба (ГМС) несет ответственность за метрологическое обеспечение измерений в стране на межотраслевом уровне и осуществляет государственный метрологический контроль и надзор метрологических служб юридических лиц.

Основная деятельность органов государственной метрологической службы направлена на обеспечение единства измерений в стране. Она включает создание государственных и вторичных эталонов, разработку систем передачи размеров единиц ФВ рабочим СИ, государственный надзор за производством, состоянием, применением, ремонтом СИ, метрологическую экспертизу документации и важнейших видов продукции, методическое руководство метрологическими службами юридических лиц. Руководство государственной метрологической службой осуществляет Госстандарт.

Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) образуются из числа находящихся в ведении Госстандарта предприятий и организаций или их структурных подразделений, выполняющих работы по созданию, совершенствованию, хранению и применению государственных эталонов единиц величин, а также ведущих разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений и имеющих высококвалифицированные научные кадры.

Основные функции ГНМЦ:

  1. создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин;

  2. выполнение фундаментальных и прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области метрологии, в том числе по созданию уникальных опытно-экспериментальных установок, шкал и исходных мер для обеспечения единства измерений;

  3. передача размеров единиц величин от государственных эталонов исходным;

  4. проведение государственных испытаний средств измерений;

  5. разработка оборудования, необходимого для оснащения органов государственной метрологической службы;

  6. разработка и совершенствование научных, нормативных, организационных и экономических основ деятельности по обеспечению единства измерений в соответствии со специализацией;

  7. метрологическая служба федеральных органов исполнительной власти, метрологическая служба предприятий и организаций, являющихся юридическими лицами взаимодействует с ГНМЦ;

  8. информационное обеспечение предприятий и организаций по вопросам единства измерений;

  9. проведение работ, связанных с деятельностью ГСВЧ, ГСССД и ГССО;

  10. проведение экспертизы разделов метрологического обеспечения федеральных и иных программ;

  11. проведение метрологической экспертизы и измерений по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда и федеральных органов исполнительной власти;

  12. подготовка и переподготовка высококвалифицированных кадров для метрологических служб;

  13. участие в сличении государственных эталонов с национальными эталонами других стран, разработке международных норм и правил.

Заключение.

При выполнении реферата была выполнена цель: изучить первичные и вторичные эталоны, а также понятия, прямо или косвенно с ними связанные.

Были выполнены задачи:

1. Изучить понятие «эталон»;

2. Изучить свойства эталона;

3. Изучить понятие «первичный эталон»;

4. Изучить понятие «вторичный эталон»;

5. Изучить понятия «калибровка» и поверка» и смежное с ними понятие «Межповерочный (межкалибровочный) интервал»;

6. Изучить средства измерения эталона;

7. Разобрать понятие «поверочная схема»;

8. Закрепить и углубить полученные знания на примере.

Цель достигнута, задачи выполнены.

Список литературы

  1. История эталона – https://studwood.ru/2005618/tovarovedenie/etalony_klassifitsiruyut_pervichnye_vtorichnye_rabochie

  2. Определение эталона, первичного, вторичного, их разновидностей – https://ru.wikipedia.org/wiki/Эталон

  3. Подразделение вторичных эталонов – https://studopedia.ru/2_33012_vvedenie-istoricheskaya-spravka-ponyatie-etalona-vidi-etalonov-pervichniy-etalon-vtorichniy-etalon-etalon-sravneniya-ishodniy-i-rabochiy-etaloni.html

  4. Примеры эталонов метра и килограмма – https://www.vniiofi.ru/about/rmg/etalonfizvel.html

  5. Поверка, калибровка, поверочные схемы – https://pandia.ru/text/80/242/55474.php

  6. Государственная метрологическая служба (ГМС) – https://metrob.ru/html/ms/gosud-ms.html?jnecbecc1e=0#jotnavecbecc1e

  7. Межповерочный/межкалибровочный интервал –http://docs.cntd.ru/document/1200028805

  8. Международный словарь терминов по законодательной метрологии – https://www.oiml.org/en/publications/other-language-translations/russian/v001-ru13.pdf

Приложения

1- государственный эталон; 2- метод передачи размера единицы ФВ; 3- эталон-копия; 4- эталон-свидетель; 5- рабочий эталон; 6,7,8 – рабочие эталоны соответствующих разрядов; 9- рабочий эталон, заимствованный из других ПС; 10- рабочие средства измерений (РСИ).

Рис. Структура Государственной поверочной схемы.