Файл: Лекции по теоретической метрологии.doc

Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Для воспроизведения эталонных значений физической величины изготавливают и применяют одиночные и групповые эталоны, а также эталонные наборы. Если воспроизведение величины для всего необходимого диапазона одним первичным эталоном технически нецелесообразно, создают несколько первичных эталонов, охватывающих части диапазона с тем, чтобы в итоге был охвачен весь диапазон.

Очевидно, что комплекс таких средств измерений воспроизводит не одну единицу, а ряд единиц (дольных или кратных базовой) в некотором выбранном диапазоне. В этом случае возникает дополнительная задача – согласование размеров единиц, воспроизводимых разными первичными эталонами.

При необходимости создают также эталонные установки – измерительные установки, входящие в состав эталона, который может включать несколько эталонных установок. Например, в состав российского государственного первичного эталона единицы активности радионуклидов входит шесть эталонных установок. Принято различать одиночные и групповые эталоны, а также эталонные наборы.

Одиночный эталон – эталон, в составе которого имеется одно средство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и (или) хранения единицы.

Групповой эталон – эталон, в состав которого входит совокупность средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерений, применяемых совместно для повышения точности воспроизведения единицы или ее хранения.

Примечания:

1 Групповые эталоны подразделяют на групповые эталоны постоянного или переменного составов.

2 За результат измерений принимают обычно среднее арифметическое значение результатов измерений однотипными средствами измерений или эталонными установками

Эталонный набор – эталон, состоящий из совокупности средств измерений, позволяющих воспроизводить и (или) хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств.

Примечание — Эталонные наборы создаются в тех случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины.

Пример — Эталонные разновесы (наборы эталонных гирь) и эталонные наборы ареометров.

---

Эталоны используют для хранения единицы физической величины, причем под хранением единицы понимают совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений. Хранение единицы физической величины, очевидно, подразумевает хранение эталона – выполнение совокупности операций, необходимых для поддержания метрологических характеристик эталона в установленных пределах.

При хранении первичного эталона выполняют исследования, включая его сличения с национальными эталонами других стран с целью повышения точности воспроизведения единицы и совершенствования методов передачи ее размера. Для хранения государственных эталонов устанавливают специальную категорию должностных лиц – ученых хранителей государственных эталонов, назначаемых из числа ведущих в данной области специалистов-метрологов. Ученый хранитель государственного эталона – должностное лицо государственного научного метрологического центра, несущее ответственность за правильное хранение и применение государственного эталона и его совершенствование.

Единицу физической величины, воспроизведенную эталоном, необходимо передать всем рабочим средствам измерений данной физической величины. Эталон единицы физической величины утверждают в установленном порядке и после реализации его в виде технического устройства передают размер единицы от эталона средствам измерений, имеющим более низкую точность. Передачу единицы другим средствам измерений осуществляют в ходе поверки или калибровки. Порядок передачи размера единицы в ходе поверки устанавливает специальный документ – поверочная схема, а процедуру фиксируют в методике поверки. В соответствии с поверочной схемой единицу от «вышестоящих» эталонных средств измерений передают расположенным в поверочной схеме на ступень ниже эталонным средствам измерений или рабочим средствам измерений.

Передача размера единицы – приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке (калибровке).

При поверке (калибровке) часто одну и ту же физическую величину измеряют поверяемым средством измерения и эталоном. Если при этом установят стабильно воспроизводимые разности в их показаниях, то становится возможным введение соответствующих поправок в показания поверенного средства измерений при его использовании. Например, по результатам сопоставления показаний прибора с показаниями эталона (эталонного средства измерений) определяют поправки для каждого оцифрованного деления поверяемого прибора.

---

Для обеспечения правильной передачи размеров единиц должен быть установлен определенный порядок этой передачи. Поэтому составляют и утверждают поверочные схемы, устанавливающие соподчинение эталонов и рабочих средств измерений, а также порядок и точность передачи единиц физических величин от первичных эталонов остальным, а от них – рабочим средствам измерений. В поверочных схемах указывают применяемые средства измерений (меры и приборы, включая компарирующие или сравнивающие устройства) и метод поверки.

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

В соответствии с поверочной схемой единицу передают «сверху вниз» от исходного (в рамках государства – первичного) эталона другим эталонам, эталонным или рабочим средствам измерений, расположенным в поверочной схеме на ступень ниже. Поверочная схема может включать графическую и текстовую части. Если нет необходимости в больших по объему пояснениях, эти две части могут быть объединены (текст представляют на графической части). Структура графической части поверочной схемы представлена на рисунке 14.2. Выполненная как схема алгоритмической инструкции она содержит средства измерений (в прямоугольных рамках) и методы передачи единицы сверху вниз (в овализованных как на рисунке или в круглых рамках). Число иерархических ступеней поверочной схемы определяют в соответствии с уровнями точности применяемых рабочих средств измерений – чем более разнообразны требования к их точности, тем больше необходимо разрядов эталонных средств измерений.

Так как рабочие средства измерений (СИ) выпускают различных уровней точности, то для их поверки применяются вторичные эталоны, в том числе рабочие эталоны первого и более низких разрядов (эталонные средства измерений). Таким образом, прецизионные рабочие средства измерений по точности могут превосходить эталонные средства измерений высоких разрядов, предназначенные для поверки менее точных средств измерений.



Принципиальные различия между эталонными и рабочими средствами измерений заключаются не в точности, а в том, что эталоны официально утверждены в качестве таковых и должны использоваться только для поверки, в то время как рабочие средства

---

измерений предназначены только для измерений, не связанных с передачей единицы другим СИ.

Поскольку ранее эталонные средства измерений (рабочие эталоны первого и более низких разрядов) называли «образцовыми средствами измерений», это наименование и сейчас содержится в значительной части стандартов на поверочные схемы и поверку.

Содержание поверочных схем и требования к их построению определены в стандарте ГОСТ 8.061 – 80. Согласно этому стандарту поверочные схемы подразделяются на государственные, ведомственные и локальные.

Государственная поверочная схема – поверочная схема, распространяющаяся на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране

---

Локальная поверочная схема – поверочная схема, распространяющаяся на средства измерений данной физической величины, применяемые в регионе, отрасли, ведомстве или на отдельном предприятии (в организации).

Понятие «ведомственная поверочная схема» подразумевает нормативный документ ведомства и в РМГ 29 – 99 отсутствует, но в литературе встречается довольно часто. Термин «локальная поверочная схема», как следует из определения, вполне успешно заменил «ведомственные поверочные схемы» – термин, который представляется избыточным и приводит к неоправданному дроблению понятий.

Государственные поверочные схемы служат основанием для составления локальных поверочных схем и для разработки государственных стандартов и методик поверки эталонных и рабочих средств измерений. Эти поверочные схемы обычно утверждаются в качестве государственных стандартов.

Государственная поверочная схема в общем случае включает государственные эталоны, вторичные эталоны, эталонные и рабочие средства измерений, а также методы передачи размера единиц (методы поверки).

Локальные поверочные схемы охватывают только рабочие средства измерений субъекта хозяйствования (или объединения группы субъектов хозяйствования) и необходимые для их поверки эталонные средства измерений и включают необходимые методы поверки. Как правило, в качестве исходного эталона в такой схеме используют не государственный или вторичный эталон, а эталонное средство измерений настолько высокого разряда, чтобы обеспечить поверку входящих в схему наиболее точных рабочих средств измерений. Допускается включать в поверочную схему такого вида рабочие эталоны, если это необходимо для обеспечения поверки особо точных рабочих средств измерений. Локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным поверочным схемам для средств измерений данного вида. В локальные поверочные схемы кроме стандартных средств измерений часто включают нестандартизованные средства измерений, разработанные для решения конкретных задач измерений субъекта хозяйствования. Если стандартизация таких средств измерений нерациональна из-за их ограниченного распространения, то проводят их метрологическую аттестацию и включают их в поверочную схему, чем обеспечивают согласование их с эталоном.

---