Единство измерений

Лекция 4. Воспроизведение единиц величин и передача их размеров

Ø При проведении измерений необходимо обеспечить их единство, т.е. состояние измерений, при котором:

1. результаты измерений выражены в допущенных
к применению в РФ единицах величин

2. показатели точности измерений не выходят
за установленные границы.

Ø Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие средства измерений одной и той же величины, что достигается путем:

1. точного воспроизведения и хранения
установленных единиц физических величин

2. передачи их размеров применяемым средствам измерений.

Ø Воспроизведение единицы физической величины – совокупность операций по материализации единицы физической величины с помощью государственного первичного эталона.

Ø Различают воспроизведение основной и производной единиц.

Ø Воспроизведение основной единицы – воспроизведение единицы путем создания фиксированной по размеру физической величины в соответствии с определением единицы.

Ø Примеры

1. 1. Воспроизведение единицы длины - метра - в соответствии с его определением, принятым на XVII ГКМВ в 1983 г., заключается в создании
при помощи первичного эталона в специальных условиях длины пути, проходимого светом в вакууме за промежуток времени, равный 1/299792458 с. При этом скорость света в вакууме принята за константу (299792458 м/с).

2. 2. Единица массы - 1 кг (точно) - воспроизведена в виде платиноиридиевой гири, хранимой в МБМВ в качестве международного эталона килограмма. Розданные другим странам эталоны имеют номинальное значение 1 кг, их действительные значения получены по отношению к международному эталону. На основании последних международных сличений платиноиридиевая гиря, входящая в состав государственного эталона единицы массы, в России имела значение 1,000000087 кг (1979 г.).

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

1. Пример

2. Воспроизведение единицы силы – ньютона – осуществляется на основании уравнения механики

F = mg,

3. где m – масса, g – ускорение свободного падения.

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

1. Примечания

2. 1. Нередко при поверке (калибровке) измеряют одну и ту же физическую величину поверяемым средством измерений и эталоном
с целью установления разности в их показаниях и введения поправки (в показание поверяемого средства измерений).

3. 2. Размер единицы передается «сверху вниз» (от эталонов, в том числе рабочих эталонов, менее точным СИ) в соответствии с числом ступеней передачи, установленным поверочной схемой.

4. Пример

5. На основании сопоставления показаний средства измерений
с показаниями эталона вводят поправки в каждое оцифрованное деление поверяемого средства измерений.

Ø Хранение единицы – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений.

Ø Эталон единицы физической величины – средство измерений
(или комплекс средств измерений), предназначенное
для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

1. Примечания

2. 1. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.

3. 2. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками
(по М.Ф. Маликову) – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Ø Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания «естественных» эталонов различных величин, основанных
на физических постоянных.

Ø Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы величины (на основе ее теоретического определения) с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается путем постоянного исследования эталона
в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок.

Ø Сличаемость – возможность сличения с эталоном других СИ нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующей техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений в результате сличений.

Дата добавления: 2014-01-06