5.2. Загальні поняття про еталони.

Розміри одиниць відтворюються, зберігаються і передаються за допомогою еталонів і зразкових засобів вимірювань.

Вищою ланкою в метрологічному ланцюгу передачі розмірів одиниць вимірювань є еталони.

Еталони – особливий клас засобів вимірювань вищої точності, за допомогою яких відтворюється і зберігається одиниця фізичної величини з метою передачі розміра одиниці зразковим, а через них робочим засобам вимірювань.

Еталон одиниці фізичної величини – засіб вимірювальної техніки (комплекс засобів вимірювань), призначений для відтворення і зберігання одиниці фізичної величини з метою передачі розміру одиниці іншим засобам вимірювань, що стоять нижче за повірочною схемою, і офіційно затверджений в якості еталона у встановленому порядку.

Всі основні одиниці фізичних величин відтворюються з найвищою точністю за допомогою міжнародних еталонів відповідних одиниць і зберігаються у Міжнародному бюро мір та ваги у спеціальних лабораторіях у м. Севра поблизу Парижа. Програмою діяльності Міжнародного бюро мір та ваги передбачені систематичні міжнародні зіставлення нацональних еталонів великих метрологічних лабораторій різних держав з міжнародними еталонами та між собою.

Еталони метра та кілограма звіряються раз на 25 років, електричні та світлові еталони (ампера, вольта, ома, кандели та інші) — раз на 3 роки. Проводяться також епізодичні міжнародні звіряння еталонів джерел іонізаційного випромінювання, платинових ламп та ін.

Основне призначення еталонів — бути матеріальною базою для відтворення та збереження одиниць фізичних величин.

5.3. Класифікація еталонів.

Відповідно до поділу фізичних величин міжнародної системи одиниць розрізняють еталони одиниць основних та похідних величин (наприклад, еталон одиниці тиску, еталон одиниці електричного опору та інші), а за точністю їх відтворення та призначенням - первинні і вторинні.

Первинним називається еталон, за допомогою якого відтворюється одиниця фізичної величини з найвищою точністю відповідно у світі й державі. За точністю відтворення одиниці він є найточнішим. Первинні еталони одиниць основних фізичних величин відтворюють одиниці відповідно до їхнього визначення, прийнятого Міжнародною конференцією з мір та ваги.

Прикладом первинного еталону є комплекс засобів вимірювань для відтворення метра в довжинах світлових хвиль випромінювання криптону – 86 (ізотоп криптона).

Для відтворення одиниць в особливих умовах, в яких пряма передача розміру одиниці від еталонів технічно неможлива із заданою точністю (високий тиск, температура, частота та ін.), розробляються та затверджуються спеціальні еталони, які є різновидом первинних еталонів.

Первинні та спеціальні еталони офіційно затверджуються для держави як первинні і називаються державними еталонами.

Еталони, що належать до певної групи країн, називаються міжнародними.

Державні еталони затверджуються держстандартом, і на кожний з них ухвалюється державний стандарт.

Державні еталони зберігаються у метрологічних інститутах або центрах держави, а для проведення робіт з ними призначаються відповідальні вчені, зберігачі еталонів.

Отже, державні еталони бувають двох видів:

1. первинні;

2. спеціальні.

В метрологічній практиці широко використовують вторинні еталони, значення яких встановлюється за первинними еталонами.

Вторинні еталони є частиною сукупності підпорядкованих засобів зберігання одиниць і передачі їх розміра.

Прикладом вторинного еталону є еталон-копія одиниці маси -кілограма у вигляді платино-іридієвої гірі №26 і робочий еталон кілограма, виготовлений з нержавіючої сталі.

За своїм метрологічним призначенням вторинні еталони поділяються на:

1. еталони-копії;

2. еталони передавання (порівняння);

3. еталони-свідки;

4. робочі еталони.

Еталон - копія є вторинним еталоном, призначеним для зберігання одиниці і передачі її розміру робочим еталонам. Він не завжди є фізичною копією державного еталону.

Еталон передавання (порівняння) – вторинний еталон, який використовується для зіставлення еталонів, що по фізичним причинам не можуть бути безпосередньо зіставленні один з одним.

Приклад: група нормальних елементів, яка використовується для зіставлення державного еталона вольта з еталоном вольта Міжнародного бюро мір та ваги.

Еталон-свідок - вторинний еталон, призначений для повірки державного еталона і для заміни його у випадку пошкодження або втрати. Еталон - свідок має найвищу серед вторинних еталонів точність і використовується лише тоді, коли державний еталон не відтворюється.

Робочий еталон – вторинний еталон, призначений для зберігання одиниці і передачі її розміру зразковим засобам вимірювальної техніки, а в окремих випадках – робочим засобам вимірювальної техніки найвищої точності.

Державні еталони завжди здійснюються у вигляді комплекса засобів вимірювань та допоміжних пристроїв, що забезпечують відтворення одиниці фізичної величини, її зберігання, а також передачу розміру одиниці вторинним еталонам.

Вторинні еталони можуть здійснюватись у вигляді:

1. комплекса засобів вимірювань;

2. поодиноких еталонів;

3. групових еталонів;

4. еталонних наборів.

Поодинокий еталон складається з одного вимірювального засобу (міри або одного вимірювального приладу, або однієї вимірювальної установки), який забезпечує відтворення та зберігання одиниці самостійно без участі інших засобів вимірювання того ж типу.

Приклади: вторинний еталон одиниці маси - кілограма у вигляді платино-іридієвої і сталевої гирі.

Груповий еталон складається із сукупності однотипних засобів вимірювань (мір, вимірювальних приладів або інших засобів вимірювань), які використовуються як одне ціле для підвищення надійності зберігання одиниці.

Приклад: еталон-копія вольта, що уявляє собою групу із 20 нормальних елементів.

Групові еталони бувають постійного і змінного складу. В групові еталони змінного складу входять міри і вимірювальні прилади, які періодично замінюються новими.

Еталонний набір уявляє собою еталон у вигляді набора мір або набора вимірювальних приладів, які дозволяють зберігати одиницю або вимірювати величину між певними межами, в яких окремі міри або вимірювальні прилади набору призначені для різних значень або різних областей значень вимірюваної величини.

Приклад: робочий еталон одиниці густини рідини, у вигляді набору денсиметрів, слугуючих для визначення густини рідини на різних ділянках діапазону.

Еталонні набори можуть бути постійного і змінного складу.

Вторинні еталони (робочі) використовуються у метрологічних інститутах, метрологічних територіальних органах Держстандарту України, а з дозволу Держстандарту України допускається їх зберігання та використання в органах відомчої метрологічної служби.