Еталони, їхня класифікація і види

Відтворення одиниці – це сукупність операцій з матеріалізації одиниці фізичної величини з найвищою в країні точністю за допомогою державного еталону або вихідного зразкового засобу вимірювання.

Розрізняють децентралізоване (похідних одиниць) та централізоване (основних одиниць) відтворення одиниць. Централізоване відтворення одиниць проводиться за допомогою технічних засобів, які називаються еталонами.

Еталон – технічний засіб, що забезпечує відтворення або зберігання одиниці з метою передачі інформації про її розміри засобам вимірювання, яке виконано за особливою специфікацією та офіційно затверджено в усталеному порядку як еталонне.

Первинний еталон – забезпечує відтворення одиниці фізичної величини з найвищою точністю, можливою в даній галузі вимірювань на сучасному рівні науково-технічних досягнень. Первинний еталон може бути національним (державним) та міжнародним.

Державні еталони – офіційно затверджені як вихідні для країни національним органом по метрології. Ці еталони є національним надбанням, цінностями особливого державного значення.

Міжнародні еталони – зберігаються у Міжнародному бюро мір і ваг. Найважливіша задача діяльності Міжнародного бюро мір і ваг складається в систематичних міжнародних співставленнях національних еталонів найбільших метрологічних лабораторій різних країн з міжнародними еталонами, а також між собою. Наприклад, еталони метра і кілограма порівнюють кожні 25 років, а електричні і світлові – один раз в три роки.

Вторинний еталон (еталон-копія) – отримав розмір одиниці за допомогою звіряння з первинним еталоном одиниці.

Робочий еталон – отримує розмір одиниці від вторинного еталону і в свою чергу служать для передачі розміру менш точному робочому еталону та робочим засобам вимірювань.

Спеціальний еталон – забезпечує відтворення одиниці в особливих умовах та служить для цих умов.

Найпершими офіційно затвердженими еталонами були прототипи метра і кілограма, виготовлені у Франції, які у 1799 р. були передані на зберігання в Національний архів Франції, тому їх називають “метр Архіва” та “кілограм Архіва”.

 

Еталони мають відповідати наступним вимогам:

1. Незмінність – здатність утримувати незмінний розмір відтворюваної ним одиниці протягом великого інтервалу часу.

2. Відтворюваність – відтворення одиниці з найменшою похибкою для даного рівня розвитку вимірювальної техніки.

3. Порівнюваність – здатність не змінюватись та не вносити будь-яких перекручень під час проведення звіряння.

 

Еталони основних одиниць системи СІ:

Для еталону моля немає необхідності. У 0,012 кг ізотопу вуглецю-12 з¢єднується 6,022х10²³ атомів. Це число називається числом Авогадро. Якщо число структурних елементів, що складають речовину, відоме, то ділення його на число Авогадро дає кількість цієї величини в молях.

Еталон часу секунда – 9192631770 період випромінення, що відповідає переходу між двома зверхтонкими рівнями основного стану атома цезія-133. відтворення цього еталону здійснюється єдиним технічним комплексом.

Еталон маси кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма.

Еталон температури кельвін відтворюється як 1.273,17 частини термодинамічної температури потрійної точки води.

Еталон одиниці сили електричного струму відтворює одиницю ампери як взаємодію електричних струмів у послідовно з¢єднаних котушках з одношаровою обмоткою.

 

 

 

Вимоги до еталонів

Незмінність	Здатність утримувати розмір одиниці фізичної величини протягом великого інтервалу часу
Відтворюваність	Відтворення одиниці фізичної величини з най­мен­шою похибкою для даного рівня розвитку вимі­рювальної техніки
Порівнюваність	Здатність не змінюватися і не вносити будь-яких перекручень під час проведення звіряння розміру фізичної величини

 

þ Зразкові засоби вимірювання – це міри, вимірювальні при­лади чи перетворювачі, які використовуються для повірки чи градуювання по них інших засобів вимірювань і затверджені в установленому порядку як зразкові.

Передача розміру одиниці

Еталон

®

Зразковий засіб вимірювання

®

Робочий засіб вимірювання

 

Робочі засоби вимірювання використовуються для проведення різних видів вимірювань і не пов’язані з передачою одиниці фізичної величини.

þ Повірочна схема – це затверджений у встановленому порядку документ, який визначає засоби, методи і точність передачі розміру одиниці від еталону чи зразкового засобу вимірювання робочим засобам вимірювання.

 

Найпершими офіційно затвердженими еталонами минулого прототипи метра і кілограма, виготовлені у Франції у 1799 р. були передані на зберігання в Національний архів Франції, тому їх стали називати "метр Архіву" і "кілограм Архіву". З 1872 р. кілограм став визначатися як рівний масі "кілограма Архіву". Кожен еталон основної або похідної одиниці Міжнародної системи SІ має свою цікаву історію і зв'язаний з тонкими науковими дослідженнями й експериментами.

У 1889 р. був виготовлений 31 екземпляр еталона метра з платино-іридієвого сплаву. Виявилося, що еталон № 6 при температурі 0°С точно відповідає довжині "метра Архіву". Саме цей екземпляр еталона за рішенням Першої Генеральної конференції по мірах і вагам був затверджений як міжнародний еталон метра і зберігається в м. Севру (Франція). Інші 30 еталонів були передані різним державам. Росія одержала № 28 і № 11, причому в якості державного був прийнятий еталон № 28.

За рішенням цієї ж конференції Росії з 42 екземплярів прототипів "кілограма Архіву" були передані № 12 і № 26, причому № 12 затверджений як державний еталон маси. Прототип № 26 використовувався як вторинний еталон.

Національний (державний) еталон маси зберігається в НВО "ВНДІМ ім. Д.І. Менделєєва" (м. Санкт-Петербург) на кварцовій підставці під двома скляними ковпаками в сталевому сейфі, температура повітря підтримується в межах 20 ± 3°С, відносна вологість 65%. Один раз у 10 років з ним звіряються два вторинних еталони. При звіренні з міжнародним еталоном національний еталон маси одержав значення 1,0000000877 кг. Для передачі розміру одиниці маси від прототипу № 12 вторинним еталонам використовуються спеціальні ваги № 1 і № 2 з дистанційним управлінням на 1 кг; ваги № 1 виготовлені фірмою "Рупрехт", а № 2 - НВО "ВНДІМ їм Д.І. Менделєєва". Погрішність відтворення кілограма складає 2´10^-9.

Державні еталони - це національне надбання країни, по їх технічних характеристиках можна оцінити науковий і технічний потенціал держави, визначити перспективи її соціально-економічного розвитку, здатність вийти на передові рубежі науково-технічного прогресу. Еталонна база сприяє також захисту інтересів споживачів і держави в сфері якості і безпеки продукції.

Після розпаду СРСР велика частина цієї бази залишилася в Росії. Україна фактично, у перші роки незалежності була начебто "прив'язана" до еталонної бази Росії, що обмежувало й ускладнювало роботу з організації забезпечення єдності вимірювань.

Виходячи з цього, Харківський науково-дослідний інститут метрології (ХНДІМ) разом з іншими компетентними службами вже в 1992 році розробили програму створення еталонної бази України, що була затверджена урядом України.

В результаті у Харкові створено 34 державних еталона з 69 існуючих в Україні. Створена еталонна база забезпечує потреби вітчизняних товаровиробників, сприяє підвищенню конкурентоспроможності продукції і її вихід на світовий ринок. У розвиток еталонної бази України розроблена нова програма "Еталонна Україна" відповідно до якої у нас в 2006 р. повинно бути 80 державних еталонів, що наближає Україну до держав з розвинутою економікою і наукою - до оптимального метрологічного забезпечення.