Кратные и дольные единицы

Наиболее прогрессивным способом образования кратных и дольных единиц является принятая в метрической системе мер десятичная кратность между большими и меньшими единицами.

В табл. 2 приводятся множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования.

Таблица 2

Множитель	Приставка	Обозначение приставки
		русское	международное
1018	экса	Э	Е
1015	пета	П	Р
1012	тера	Т	Т
109	гига	Г	G
106	мега	М	М
103	кило	к	k
102	гекто	г	h
101	дека	да	da
10-1	деци	д	d
10-2	санти	с	c
10-3	милли	м	m
10-6	микро	мк
10-9	нано	н	n
10-12	пико	п	p
10-15	фемто	ф	f
10-18	атто	а	a

Следует учитывать, что при образовании кратных и дольных единиц площади и объема с помощью приставок может возникнуть двойственность прочте-ния в зависимоти от того, куда добавляется приставка. Так, сокращенное обозначение 1 км² можно трактовать и как 1 квадратный километр и как 1000 квадратных метров, что, очевидно, не одно и то же (1 квадратный километр = 1.000.000 квадратных метров). В соответствии с международными правилами кратные и дольные единицы площади и объема следует образовывать, присоединяя приставки к исходным единицам. Таким образом, степени относятся к тем единицам, которые получены в результате присоединения приставок.

Поэтому 1 км² = 1 (км)² = (10³ м) ² = 10⁶ м².

Классификация и основные характеристики измерений

Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.

Измерения классифицируют:

• по характеристике точности - равноточные, неравноточные;

• по числу измерений в серии - однократные, многократные;

• по отношению к изменению измеряемой величины - статические, динамические;

• по метрологическому назначению - технические, метрологические;

• по выражению результата измерений - абсолютные, относительные;

• по общим приемам получения результатов измерений - прямые, косвенные, совместные, совокупные.

Равноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

Однократное измерение - измерение, выполненное один раз. Например, измерение конкретного момента времени по часам. В ряде случаев, когда нужна большая уверенность в получаемом результате, одного измерения оказывается недостаточно, тогда выполняются два, три и более измерений одной и той же конкретной величины. В таких случаях допускаются выражения; «двукратное измерение», «трехкратное измерение» и т. д.

Многократное измерение - измерение одной и той же физической величины, результат которого получают из нескольких следующих друг за другом измерений, т. е. измерение, состоящее из ряда однократных измерений.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на :

• статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

• динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.

По способу получения результатов измерений их разделяют на

• прямые;

• косвенные;

• совокупные;

• совместные.

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой , где - искомое значение измеряемой величины, а - значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).

Косвенные - это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т.е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле , где - искомое значение косвенно измеряемой величины; - функциональная зависимость, которая заранее известна, - значения величин, измеренных прямым способом.

Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль их особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.

Совокупные - это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

В качестве примера можно назвать измерение электрического сопротивления при 20⁰С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

1. Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.

К ним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего универсальных (например абсолютного значения ускорения свободного падения и др.).

К этому же классу относятся и некоторые специальные измерения, требующие высокой точности.

2. Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения.

К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями, которые гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.

3. Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.

Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант.

Примером абсолютных измерений может служить определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате.

Относительными называются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

В качестве примера относительных измерений можно привести измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в 1 м³ воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 м³ воздуха при данной температуре.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность.

Принцип измерений - физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Средствами измерений являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

Средства измерений

Средство измерений – техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности и в течение известного интервала времени. По метрологическому назначению средства измерений подразделяются на: - рабочие средства измерений, предназначенные для измерений физических величин, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. РСИ являются самыми многочисленными и широко применяемыми. Примеры РСИ: электросчетчик - для измерения электрической энергии;  теодолит – для измерения плоских углов; нутромер – для измерения малых длин (диаметров отверстий); термометр – для измерения температуры; измерительная система теплоэлектростанции, получающая получить измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках; - образцовые средства измерений, предназначенные для обеспечения единства измерений в стране. По стандартизации - на: - стандартизованные средства измерений, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. - нестандартизованные  средства измерений – уникальные средства измерений, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которому нет необходимости. Нестандартизованные средства измерений не подвергаются государственным испытаниям (поверкам), а подлежат метрологическим аттестациям. По степени автоматизации – на: - автоматические средства измерений, производящие в автоматическом режиме все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала; - автоматизированные средства измерений, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций; - неавтоматические средства измерений, не имеющие устройств для автоматического выполнения измерений и обработки их результатов (рулетка, теодолит и т. д.). По конструктивному исполнению – на: - меры; - измерительные преобразователи; - измерительные приборы; - измерительные установки; - измерительно-информационные системы;

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Мера выступает в качестве носителя единицы физической величины и служит основой для измерений. Примеры мер: нормальный элемент – мера Э.Д.С. с номинальным напряжением 1В; кварцевый резонатор – мера частоты электрических колебаний. Измерительный преобразователь – средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному наблюдению человеком (оператором). Часто используют термин первичный измерительный преобразователь или датчик. Электрический датчик – это один или несколько измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию и служащих для преобразования измеряемой неэлектрической величины в электрическую. Например: датчик давления, датчик температуры, датчик скорости и т. д. Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия человеком (оператором). Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного наблюдения человеком и расположенная в одном месте. Измерительная установка может включать в себя меры, измерительные приборы и преобразователей, а также различные вспомогательные устройства. Измерительно-информационная система - совокупность средств измерений, соединенных между собой каналами связи и предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

Правила обозначений единиц

1. В международной системе единиц принято сокращенное обозначение единиц символами в виде одной, двух, трех букв, входящих в наименование единицы (например, метр - м, герц - Гц, радиан - рад), а также специальными знаками (...%,...',...") причем устанавливается два вида буквенных обозначений: латинскими и русскими буквами.

2. Обозначения единиц следует применять после числовых значений величин. Между последней цифрой числа и обозначением единицы следует оставлять пробел. Исключение составляют обозначения в виде знака, над строкой, перед которым пробел не оставляют.

Правильно	Неправильно
20°С	20 °С
80 kw	80kw

3. При указании величин с предельными отклонениями применяется следующая запись:

Правильно	Неправильно
(100,0 + 0,1) кг	100,0 + 0,1 кг
50 г + 1 г	50 + 1 г

4. Допускается применять обозначения единиц в заголовках граф и в наименовании строк таблиц.

5. Буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, следует отделять точками на средней линии.

Правильно	Неправильно
N.m	Nm

В буквенных обозначениях соотношений единиц в качестве знака деления должна применяться только одна косая или горизонтальная черта. Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведенных в степени.

Правильно	Неправильно
W.m-2.К-1	20 °С
W	W
m.K	m K

Виды и методы измерений

Метод измерения – это способ экспериментального определения значения физической величины, т. е. совокупность используемых при измерениях физических явлений и средств измерений.

Метод непосредственной оценки заключается в определения значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Например – измерение напряжения вольтметром. Этот метод является наиболее распространенным, но его точность зависит от точности измерительного прибора.Метод сравнения с мерой – в этом случае измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки. Различают следующие разновидности метода сравнения с мерой: Метод противопоставления, при котором измеряемая и воспроизводимая величина одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между величинами. Пример: измерение веса с помощью рычажных весов и набора гирь. Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. При этом уравновешивание измеряемой величины известной производится не полностью. Пример: измерение напряжения постоянного тока с помощью дискретного делителя напряжения, источника образцового напряжения и вольтметра.

Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия обеих величин на прибор сравнения доводят до нуля, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором.

Пример: измерение сопротивления резистора с помощью четырехплечевого моста, в котором падение напряжения на резисторе с неизвестным сопротивлением уравновешивается падением напряжения на резисторе

известного сопротивления. Метод замещения, при котором производится поочередное подключение на вход прибора измеряемой величины и известной величины, и по двум показаниям прибора оценивается значение измеряемой величины, а  затем подбором известной величины добиваются, чтобы оба показания совпали. При этом методе может быть достигнута высокая точность измерений при высокой точности меры известной величины и высокой чувствительности прибора. Пример: точное точное измерение малого напряжения при помощи высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонение указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя. При этом известное напряжение

равно неизвестному. Метод совпадения, при котором измеряют разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Пример: измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по известной частоте вспышек и смещению метки определяют частоту вращения детали.

Погрешности измерений

При анализе измерений следует четко разграничивать два понятия: истинные значения физических величин и их эмпирические проявления -результаты измерений.

Истинные значения физических величин — это значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта, как в количественном, так и в качественном отношении. Они не зависят от средств нашего познания и являются той абсолютной истиной, к которой мы стремимся, пытаясь выразить их в виде числовых значений.

Результаты измерений, напротив, являются продуктами нашего познания. Представляя собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения, они зависят не только от них, но еще и от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от свойств органов чувств наблюдателя, осуществляющего измерения.

Разница Δ между результатами измерения X и истинным значением А измеряемой величины называется погрешностью измерения:

Но поскольку истинное значение А измеряемой величины неизвестно, то неизвестны и погрешности измерения, поэтому для получения хотя бы приближенных сведений о них приходится в формулу вместо истинного значения подставлять так называемое действительное значение.

Под действительным значением физической величины принимается ее значение, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному, что оно может быть использовано вместо него.

Причинами возникновения погрешностей являются: несовершенство методов измерений, технических средств, применяемых при измерениях, и органов чувств наблюдателя.

В отдельную группу следует объединить причины, связанные с влиянием условий проведения измерений. Последние проявляются двояко. С одной стороны, все физические величины, играющие какую- либо роль, при проведении измерений, в той или иной степени зависят друг от друга. Поэтому с изменением внешних условий изменяются истинные значения измеряемых величин. С другой стороны, условия проведения измерений влияют и на характеристики средств и физиологических свойств органов чувств наблюдателя и через их посредство становятся источником погрешностей измерения.

Погрешности измерений в зависимости от характера проявления возможностей устранения и причин возникновения можно подразделить на три основные группы: грубые (промахи), систематические, случайные.

Грубыми называются погрешности, существенно превышающие ожидаемую при данных условиях погрешность. Их иногда называют субъективными, т.к. они чаще всего возникают вследствие невнимательности человека или недостаточной его квалификации и опыта. Они возникают из-за ошибок или невнимательных действий оператора (его психофизиологического состояния, неверного отсчета, ошибок в записях и вычислениях, неправильного включения приборов и т.п.). Если грубые погрешности и промахи обнаруживают в процессе измерений, то результаты, содержащие их, отбрасывают. Однако чаще всего их выявляют только при окончательной обработке результатов измерений с помощью специальных критериев оценки грубых погрешностей.

Систематическими называют погрешности, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях одной и той же величины. Например: погрешность градуировки прибора, т.е. ошибки в положении делений, нанесенных на шкалу прибора. Такую погрешность невозможно выявить ни путем многократных повторений измерения, ни путем вычисления среднего арифметического, в этом и заключается особая опасность систематических погрешностей. Обнаружить их можно только поверкой нуля средства измерений или чувствительности при eгo повторной аттестации.

Случайными называют погрешности, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности нельзя исключить опытным путем, они являются статистическими величинами. Причинами появления случайных погрешностей могут быть трение и зазоры в кинематических парах, субъективные ошибки отсчета, влияние внешних полей. Случайные погрешности возникают при одновременном воздействии многих источников, каждый из которых сам по себе оказывает незаметное влияние на результат измерений, по суммарное воздействие всех источников может оказаться достаточно сильным.

В зависимости от измерения во времени измеряемой величины различают следующие погрешности средств измерений:

• -статическая погрешность - погрешность при измерении постоянной во времени величины;

• -динамическая погрешность - разность между погрешностью в динамическом режиме (т.е. при изменении измеряемой величины во времени) и статической погрешностью, соответствующей значению измеряемой величины в данный момент времени.

В зависимости от условий возникновения погрешности подразделяются на:

• основную погрешность - погрешность средств измерений, используемых в нормальных условиях, т.е. при нормальном положении, температуре окружающей среды, отсутствии внешнего электрического и магнитного полей.

• дополнительную - погрешность средств измерений, возникающую в результате отклонения значения одной из влияющих величин от нормального значения. Иными словами, эта погрешность, возникающая при отклонении условий эксплуатации от нормальных.

Погрешности прибора могут быть результатом несовершенства, как самого метода измерений, так и прибора.

Допустимая предельная абсолютная погрешность при измерениях является наибольшей погрешностью, допускаемой нормами. Предел допускаемой погрешности средства измерения - это наибольшая, без учета знака, погрешность средства измерения, при котором оно может быть признано годным, и допущено к применению. Допустимая предельная абсолютная погрешность для большинства приборов Δ = С, где С - цена деления шкалы прибора.

Делением шкалы прибора называют расстояние между смежными штрихами шкалы, а ценой деления - его величина, выраженная в единицах измерения.

Однако в большей степени точность средства измерений характеризуется относительной погрешность , т.е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой или воспроизводимой данным средство

средством измерений величины:

(2.2)

Обычно δ<<1, поэтому в формулу (2.2) вместо действительного значения часто может быть подставлено номинальное значение меры или показание измерительного прибора.

Если диапазон измерения прибора охватывает и нулевое значение измеряемой величины, то относительная погрешность обращается в бесконечность в соответствующей ему точке шкалы. В этом случае пользуются понятием приведенной погрешности

Приведенная погрешность γ измерительного прибора – это отношение погрешности измерительного прибора к нормирующему значению. Нормирующее значение Х_пр - это условно принятое значение, равное или верхнему пределу измерения, или диапазону измерений, или длине шкалы.

(2.3)

где Х_пр = Z - диапазон шкалы.

В качестве нормирующего значения принимается значение, характерное для данного вида измерительного прибора. Это может быть, например, диапазон измерений, верхний предел измерений, длина шкалы и т.д. Правила выбора нормирующего значения приводятся в ГОСТ 13600. Только в том случае, когда основная погрешность находится в этих пределах, средства измерения допускаются к применению.

Предел допускаемой погрешности СИ может устанавливаться в виде абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Выбор того или иного способа зависит от характера изменения погрешности во всем диапазоне измерений.

Точность - это качество измерений, отражающее близость их резуль­татов к истинному значению измеряемой величины.

Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным.

Точность количественно оценивают величиной, обратной модулю относительной погрешности:

Т= 1/| δ |.

Достоверность измерений характеризует степень доверия к резуль­татам измерений. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики.Это дает, возможность для каждого конкретного случая выбирать сред­ства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ с необходимой достоверностью.

Чувствительностью измерительного прибора называется отношение линейного ДУ ( мм / ед. изм) или углового Да ( град. / ед. изм) переме­щения указателя к приращению измеряемой величины ДХ, вызвавшему это перемещение.

5= ΔУ/ ΔХ :

5= Δα/ ΔХ .

Наиболее часто для определения чувствительности используется следующая формула:

S =Д/с.,

где L - длина деления шкалы ;

С - цена деления шкалы.

Порог чувствительности - наименьшее значение измеряемой вели­чины, способное вызвать малейшее изменение показания измеритель­ного прибора. На практике чаше используют порог нечувствитель­ности- максимальное значение величины, не вызывающее отклонение стрелки.

Вариация показаний прибора- это наибольшая разность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины-. В технических приборах вариация допускается до 0,5 С прибора.

Классификация эталонов

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений.

Различают воспроизведение основной и производной единиц.

Воспроизведение основной единицы — это воспроизведение единицы путем создания фиксированной по размеру физической величины в соответствии с определением единицы. Оно осуществляется с помощью государственных первичных эталонов.

Воспроизведение производной единицы - это определение значения физической величины в указанных единицах на основании косвенных измерений других величин, функционально связанных с измеряемой величиной.

Передача размера единицы - это приведение размера единицы, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при поверке или калибровке.

Хранение единицы - совокупность операций, обеспечивающая неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений.

Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц осуществляется с помощью эталонов и образцовых средств измерений. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны.

Эталон представляет собой средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины с целью передачи размера единицы образцовым, а от них рабочим средствам измерений и утвержденным в качестве эталона в установленном порядке.

Государственный эталон

Первичный эталон

Специальный эталон

Вторичные эталоны

Эталон копия

Эталон сравнения

Рабочий эталон

Схема классификации эталонов

Первичным называется эталон, воспроизводящий единицу с наивысшей в стране точностью.

Самыми первыми официально утвержденными этaлонaми 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». В 1889 I'. был изготовлен 31 экземпляр эталона метра из платино-иридиевого сплава. Оказалось, что эталон № б при температуре 0°С точно соответствует длине «метра Архива». Именно этот экземпляр эталона до решению I Генеральной конференции по мерам и весам был утвержден как международный эталон метра и 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. Эталон метра представляет собой линейку X - образного сечения, которая вписывается в квадрат 20 на 20 мм. Длина линейки составляет 102 см. На каждом из ее концов нанесены три штриха на расстоянии 0,5 мм друг от друга. Таким образом, расстояние между средними штрихами равно 1 м.

Погрешность платино-иридиевых штриховых метров составляет ± 1,1 ^. 10^-7 м. Уже в начале XX в. эта погрешность оказалась дос­таточно большой, не удовлетворяющей требованиям измерений длины. В 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам было принято новое определение метра: метр - длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2Р₁₀ и 5d₅ атома криптона-86.

За международный прототип килограмма была принята платино-иридиевая гиря, выполненная в виде цилиндра, высота и диаметр которой равны 39 мм. По решению I Генеральной конференции по мерам и весам из 42 экземпляров прото­типов килограмма России были переданы № 12 и № 26, при­чем № 12 утвержден в качестве государственного эталона массы.

Прототип килограмма хранится в НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» (г. Санкт-Петербург) на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном сейфе. С целью сохранения эталона с ним сличают два вторичных эталона раз в 10 лет. Они и используются для дальнейшей передачи размера килограмма. При сличении с международным эталоном килограмма отечественной платино-иридиевой гире придано значение 1,0000000877 кг.

Специальный эталон воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет в этих условиях первичный эталон. Первичный, или специальный, эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государственным. Основное назначение эталонов - служить материально-технической базой воспроизведения и хранения единиц физических величин.

В метрологической практике широко распространены вторичные эталоны, значение которых устанавливаются по первичным эталонам. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ и для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона.

По своему метрологическому назначению вторичные эталоны делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, рабочие эталоны.

• Эталон-копия представляет собой вторичный эталон, предназначенный для хранения единицы и передачи ее размера рабочим эталонам.

• Эталон сравнения - вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.

• Эталон-свидетель - вторичный эталон, применяемый для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты. Эталон-свидетель применяется лишь тогда, когда государственный эталон является невоспроизводимым.

• Рабочий эталон - вторичный эталон, применяемый для хранения единицы и передачи ее размеров образцовым средствам измерений высшей точности и при необходимости - наиболее точным рабочим мерам и измерительным приборам.

Вторичные эталоны используются в метрологических институтах и в других крупных органах Государственной метрологической службы.

Задача обеспечения единства мер является настолько специфичной, что заставляет выделять меры и приборы, предназначенные для ее выполнения в особую группу. Сущность этого выделения заключается в том, что одна и та же мера, один и тот же прибор могут быть предназначены как для практических измерений, так и для хранения единиц измерений, т.е. для практического использования в качестве образцовых.

Образцовое средство измерений - средство измерений, предназначенное или применяемое для поверки рабочих средств измерений или подчиненных образцовых средств измерений. Образцовые средства измерений в зависимости от точности подразделяются на разряды 1-й, 2-й и т.д. 1-й разряд - самый высокий. Число разрядов для каждого вида средств измерений устанавливается государственной поверочной схемой .

Первичный эталон

Рабочие эталоны

Наивысшая точность

Образцовые меры

1 -го разряда

Высшая точность

Образцовые меры

2-го разряда

Высокая точность

Образцовые меры

3-го разряда

Средняя точность

Образцовые меры

4-го разряда

Низшая точность

Схема передачи размеров единиц от эталона к рабочим приборам

Рабочее средство измерений - средство измерений, применяемое для измерений, не связанных с передачей размера единиц. Например: магазинные весы для отпуска товара.

Одним из важнейших правил метрологии является запрещение применять образцовые меры и приборы для практических измерений. Для образцового прибора не так важна величина поправки к его показаниям, как стабильность показаний.

Требования к эталонам единиц величин:

1. Государственные эталоны единиц величин образуют эталонную базу Российской Федерации.

2. Государственные первичные эталоны единиц величин не подлежат приватизации.

3. Сведения о государственных эталонах единиц величин вносятся федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений, в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

4. Государственные первичные эталоны единиц величин содержатся и применяются в государственных научных метрологических институтах.

5. Государственные первичные эталоны единиц величин подлежат утверждению федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений.

6. Государственные первичные эталоны единиц величин подлежат сличению с эталонами единиц величин Международного бюро мер и весов и национальными эталонами единиц величин иностранных государств. Ответственность за своевременное представление государственного первичного эталона единицы величины на сличение несет государственный научный метрологический институт, содержащий данный государственный первичный эталон единицы величины.

7. В Российской Федерации должны применяться эталоны единиц величин, прослеживаемые к государственным первичным эталонам соответствующих единиц величин. В случае отсутствия соответствующих государственных первичных эталонов единиц величин должна быть обеспечена прослеживаемость средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, к национальным эталонам единиц величин иностранных государств.

8. Порядок утверждения, содержания, сличения и применения государственных первичных эталонов единиц величин, порядок передачи единиц величин от государственных эталонов, порядок установления обязательных требований к эталонам единиц величин, используемым для обеспечения единства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, порядок оценки соответствия этим требованиям, а также порядок их применения устанавливается Правительством Российской Федерации.

Поверка средств измерений

Поверка  средств измерений, определение погрешностей средств измерений (и установление их пригодности к применению. Поверка производится органами метрологической службы при помощи эталонов и образцовых средств измерений. Обязательной государственной П. подлежат средства измерений, применяемые для учёта материальных ценностей, государственных испытаний, экспертиз, регистрации национальных и международных рекордов в спорте, а также для П. исходных образцовых средств измерений. Ведомственной П. подлежат все остальные средства измерений.

Существуют следующие виды П.: первичная, производимая при выпуске средств измерений в обращение из производства или ремонта; периодическая, выполняемая во время эксплуатации и хранения средств измерений; внеочередная, обусловленная необходимостью немедленного подтверждения исправности средств измерений; инспекционная, производимая при метрологических ревизиях на предприятиях, базах снабжения, складах и в торговых организациях. П. может осуществляться: непосредственным сличением поверяемого средства измерений с образцовым того же вида (т. е. меры с мерой или одного измерительного прибора с другим); сличением средств измерений одного и того же вида при помощи Компаратора (например, гирь на весах); прямым измерением поверяемым прибором величины, воспроизводимой образцовой мерой ; прямым измерением образцовым прибором величины, воспроизводимой подлежащей поверке мерой; косвенным измерением величины, измеряемой подлежащим поверке средством измерений. Возможна также независимая П., т. е. П. средств измерений относительных (безразмерных) величин, не требующая передачи размеров единиц от эталонов.

  Описание методов и технических приёмов П. конкретных средств измерений содержится в соответствующих государственных стандартах или методических указаниях. Нередко методы П. и соответствующие компарирующие приборы указываются в поверочных схемах, устанавливающих порядок и точность передачи единиц от эталонов образцовым, а от них — рабочим средствам измерений. При положительных результатах П. на средство измерений налагается поверительное клеймо и в необходимых случаях выдаётся свидетельство о П.

Средства измерений, которые будут применяться в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, перед началом эксплуатации и в случае ремонта, по его окончании должны проходить первичную поверку, а в период эксплуатации - должны проходить периодическую поверку.

Те лица , кто использует средства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, а это могут быть как индивидуальные предприниматели так и юридические лица, однозначно должны вовремя проводить поверку данных средств измерений.

Основная цель поверки средств измерений это - в строгом соответствии с разработанным и утвержденным порядком осуществить передачу рабочим средствам измерений (РСИ) размер единиц величин от исходных эталонных средств .

При реализации этого установленного порядка поверки в наличии должны быть необходимые государственные первичные эталоны единиц величин, поверочные схемы, сооветствующее техническое оснащение, разработанные методики поверки, необходимое нормативное обеспечение, обученные специалисты - поверители, а также - необходимые измерительные системы.

На основании Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» - проверка средств измерений (СИ) является обязательной.