Эталоны. Система передачи размера физической величины

Достижение единства измерений и единообразия СИ обеспечивается прежде всего их первичной поверкой или калибровкой при выпуске из производства, а в период эксплуатации — периодической поверкой или калибровкой, в процессе которых определяется соответствие метрологических характеристик установленным в документации нормам. Для поверки или калибровки измерительной техники используются более точные СИ, которые передают размер единицы физической величины
рабочим СИ. Эти более точные СИ называют эталонами единиц величин.
Эталон единицы величины — СИ, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.
Эталон единицы величины также периодически получает размер единицы (периодическая поверка) от более точного СИ — эталона более высокого разряда. А тот, в свою очередь, от еще более точного, и так до тех пор, пока «цепочка» передачи единицы не придет к СИ, имеющему высшую точность воспроизведения единицы в стране, — государственному эталону единицы величины.
Государственный эталон единицы величины — это эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории РФ.
Согласно закону РФ «Об обеспечении единства измерений», государственные эталоны единиц величин являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Ростехрегулированием и находятся в его ведении.
Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин с целью передачи их размеров всем СИ данных величин на территории РФ. Поскольку число рабочих СИ по каждому из видов измерений может достигать сотен тысяч и даже миллионов экземпляров (вольтметры, амперметры,манометры, термометры и т. д.), государственный эталон не в состоянии обеспечить передачу размера воспроизводимой единицы даже небольшой части рабочих СИ. Единица физической величины передается от государственного эталона другим СИ с помощью «многоэтажной» системы эталонов, называемой поверочной схемой.

Поверочная схема для СИ — НД, устанавливающий соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим СИ (с указанием методов и погрешности при передаче).
В общем виде поверочную схему можно представить в виде пирамиды, в основании которой находится вся совокупность рабочих СИ одной и той же физической величины, вершину занимает исходный эталон, а на промежуточных этажах расположены рабочие эталоны различных разрядов в соответствии с их точностью. Такая схема позволяет проследить последовательность передачи размера единицы и представить количественную сопоставимость эталонов различных разрядов и рабочих СИ.
Различают государственные и локальные поверочные схемы.
Государственная поверочная схема — поверочная схема, распространяющаяся на все СИ данной физической величины, имеющиеся в стране.
Локальная поверочная схема — поверочная схема, распространяющаяся на СИ данной физической величины, применяемые в регионе, отрасли, в ведомстве или на отдельном
предприятии (в организации).

В настоящее время поверочные схемы носят рекомендательный характер, и часто локальные поверочные схемы на предприятиях вообще отсутствуют (при небольшом объеме поверок и калибровок).

На верхней ступени государственных поверочных схем единиц физических величин находятся государственные эталоны, которые могут быть двух видов: государственный первичный эталон и государственный специальный эталон.
Государственный первичный эталон — эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, например государственные эталоны метра, килограмма, секунды, ампера,
кельвина, канделы, вольта. Обычно первичными называют эталоны основных единиц системы СИ, а также некоторых производных единиц, имеющие высокую точность воспроизведения размера единицы. Так, наряду с государственным первичным эталоном ампера в качестве первичных утверждены эталоны вольта и ома.
Государственные специальные эталоны, возглавляющие государственные поверочные схемы, создаются для воспроизведения единицы в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичных эталонов с требуемой точностью технически неосуществима (высокие и сверхвысокие частоты, энергии, давления, температуры, особые состояния вещества, крайние участки диапазона измерений и т. д.). Примерами таких эталонов являются государственные специальные эталоны единицы переменного напряжения в диапазонах частот, соответственно, 20 Гц — 30 МГц и 30 МГц — 3 ГГц, которые, в отличие от эталона вольта, воспроизводят единицу переменного напряжения в своем диапазоне частот, причем разными способами. Каждый из этих эталонов возглавляет отдельную государственную поверочную схему.
Следующее звено поверочной схемы занимают вторичные эталоны.
Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от государственного эталона данной единицы.
Вторичные эталоны создаются и утверждаются для обеспечения сохранности и меньшего износа государственного эталона в тех случаях, когда это необходимо для организации передачи размера единицы рабочим эталонам поверочной схемы. По метрологическому назначению вторичные эталоны бывают следующих видов:
эталон сравнения — эталон, применяемый для сличений эталонов,которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом;
эталон-копия — эталон, применяемый для передачи размера единицы следующим звеньям поверочной схемы — рабочим эталонам. Эталон-копия создается в случае большого объема поверок для предохранения исходного эталона от преждевременного износа. Он не всегда может быть физической копией государственного и даже не всегда использует тот же принцип действия;
эталон-свидетель — эталон, применяемый для контроля сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты. Эталон-свидетель применяется лишь тогда, когда государственный эталон является невосстановимым. В настоящее время лишь эталон килограмма имеет эталон-свидетель. Его основное назначение — обеспечивать возможность контроля неизменности основного эталона.

Вторичные эталоны, так же как и государственный эталон, для передачи размера единицы рабочим средствам измерений не применяют. Для этой цели используют рабочие эталоны.
Рабочий эталон — эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Термин «рабочий эталон» заменил собой термин «образцовое средство измерений» (ОСИ). При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды (0, 1, 2, …, n-й), причем рабочие эталоны 0-го разряда, и только они, по старой терминологии (использовалась до 1993 г.) именовались просто рабочими эталонами и относились к категории вторичных.
При разделении рабочих эталонов на разряды передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов.
Локальные поверочные схемы, в отличие от государственных поверочных схем, разрабатываются метрологическими службами предприятий и организаций. Они, как правило, имеют всего 2–3 ступени передачи и возглавляются исходным для данного предприятия эталоном, который периодически поверяется в органах Государственной метрологической службы.