Основные метрологические характеристики

Эталоны, их классификация.

Эталон - высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим СИ. От эталона единица ФВ передается разрядным эталонам, от разрядных эталонов -рабочим эталонам. Различают эталоны:

первичные;

вторичные;

рабочие (разрядные).

Первичный эталон - эталон, воспроизводящий единицу ФВ с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным. Национальный эталон утверждается в качестве исходного СИ для страны национальным органом по метрологииМеждународные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Его задача состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов разных стран с международными эталонами, а также и между собой. Сличению подлежат как эталоны основных величин системы СИ, так и производных величин. Установлены определенные периоды сличения: эталоны метра и килограмма - каждые 25 лет; электрические и световые эталоны - 1 раз в 3 года.Вторичные эталоны - «эталоны-копии» сличаются с государственным эталоном и служат для передачи размера рабочим эталонам, а рабочие эталоны -эталонам более низкого разряда.

Самые первые эталоны официально были утверждены во Франции в 1799 году и переданы в Национальный архив Франции на хранение.

20 Эталон длины. «Метр Архива».

Самыми первыми официально утвержденными эталонами 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". С 1872 г. килограмм стал определяться как равный массе "килограмма Архива". Каждый эталон основной, или производной единицы Международной системы СИ имеет свою интересную историю и связан с тонкими научными исследованиями и экспериментами.

Например, принятый в 1791 г. Национальным собранием Франции эталон метра, равный одной десятимиллионной части четверти дуги парижского меридиана, в 1837 г. пришлось пересмотреть. Французские ученые установили, что в четверти меридиана содержится не 10 млн., а 10 млн. 856 метров. К тому же известно, что происходят, хотя и незначительные, но все же постоянные изменения формы и размера Земли. В связи с этим ученые Петербургской академии наук в 1872 г. предложили создать международную комиссию для решения вопроса о целесообразности внесения изменений в эталон метра. Комиссия решила не создавать новый эталон, а принять в качестве исходной единицы длины "метр Архива", хранящийся во Франции. В 1875 г. была принята Международная метрическая конвенция, которую подписала и Россия. Этот год метрологи считают вторым рождением метра как основной международной единицы длины.

Уже в XX в. (1967 г.) были опубликованы исследования более точного измерения парижского меридиана, которые показали, что четверть меридиана равна 10 млн. 1954,4 метра. Таким образом, "метр Архива" всего на 0,2 мм короче меридионального

метра.

В 1889 г. был изготовлен 31 экземпляр эталона метра из плати-но-иридиевого сплава. Оказалось, что эталон № 6 при температуре 0°С точно соответствует длине "метра Архива". Именно этот экземпляр эталона по 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.

21 Эталон массы. «Килограмм Архива».

Не менее интересна история эталона единицы массы. "Килограмм Архива", который был принят за эталон массы в 1872 г., представляет собой платиновую цилиндрическую гирю, высота и диаметр которой равны по 39 мм. Прототипы (вторичные эталоны) для практического применения были сделаны из платино-иридиевого сплава. За международный прототип килограмма была принята платино-иридиевая гиря, по точности в наибольшей степени соответствующая массе "килограмма Архива".

За 100 с лишним лет существования описанного прототипа килограмма, конечно, были попытки создать более современный эталон на основе фундаментальных физических констант масс различных атомных частиц (протона, электрона и тд.). Однако на современном уровне научно-технического прогресса пока не удалось воспроизвести этим новейшим методом массу килограмма с меньшей погрешностью, чем существующая.

Отклонения массы эталонов, определяемые при международных сличениях, показывают достаточную степень ее стабильности.

Диапазон показаний - область шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений (рабочая часть шкалы) - область значений измеряемой величины (на шкале), для которой нормированы допускаемые погрешности средств измерений:

(Хв — Хн; Ув — Ун),

где Ун Хн - нижний предел диапазона измерений; Ув Хв — верхний предел диапазона измерений.

Для количественной оценки влияния на выходной сигнал ИУ входного сигнала в произвольной точке статической характеристики служит предел отношения приращения dУ выходного сигнала к приращению dХ входного сигнала, когда dХ >> 0, то есть производная в выбранной точке равна

чувствительность ИП, определяется как отношение изменения сигнала на выходе ИП в вызвавшему

Графически чувствительность - это тангенс угла наклона касательной к статической характеристике.

Если статическая характеристика - нелинейная, то его чувствительность будет различна в разных точках шкалы (шкала - неравномерная). СИ с линейной шкалой имеют равномерную шкалу и постоянное значение чувствительности.

У измерительных преобразователей статическая характеристика, как-правило, линейная: У = кХ, где к- коэффициент преобразования (передачи).Цена деления - разность между двумя соседними отметками шкалы.Порог чувствительности - это наименьшее изменение значения измеряемой величины х, способное вызвать уверенно фиксируемое изменение показания у измерительного прибора или выходного сигнала преобразователя.

Класс точности - обобщенная метрологическая характеристика (MX), определяемая пределами основной и дополнительных допускаемых погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность. Класс точности - величина безразмерная.ПОГРЕШНОСТИ Все рассмотренные выше характеристики СИ принято называть метрологическими, так как они влияют на точность осуществляемых с помощью этих устройств измерений.

Дата добавления: 2015-04-30