еталони маси

Виготовлення, зберігання, порівняння еталонів

Засоби вимірювання, що забезпечують відтворення і (або) зберігання одиниці з метою передачі її розміру нижчим за повірочної схемою засобам вимірювань і призначені для забезпечення єдності вимірювань, є еталонами одиниць фізичних величин.

Залежно від підпорядкованості національні еталони поділяються на первинні (вихідні) і вторинні (підлеглі).

Первинні еталони відтворюють і (або) зберігають одиниці і передають їх розміри з найвищою точністю, досяжною в даний час в відповідних областях вимірювань.

На відміну від первинних, спеціальні еталони відтворюють одиниці в умовах, при яких пряма передача розміру одиниці від первинного еталона з необхідною точністю технічно нездійсненна.

Первинні і спеціальні еталони є вихідними для країни і тому затверджуються в якості державних еталонів.

Вторинні еталони поділяються на:

• еталони-копії,
• еталони порівняння,
• робочі еталони.

Еталони-копії є сполучними ланками для передачі розміру одиниці від первинних до робочих еталонів. Еталони порівняння призначені для взаємного звірення первинних еталонів, робочі еталони - для перевірки зразкових і робочих засобів вищої і високої точності.

Залежно від складу технічних засобів, що входять в еталон, розрізняють:

• поодинокі зразки,
• групові,
• еталонні набори,
• еталонні комплекси.

Одиночний еталон складається з одного засобу вимірювань (заходи, вимірювального приладу, вимірювальної установки), що забезпечує відтворення і (або) зберігання одиниці самостійно, без участі інших засобів вимірювальної техніки того ж типу.

Груповий еталон - це сукупність однотипних засобів вимірювань, що застосовуються як одне ціле для підвищення точності і метрологічної надійності еталона. Розмір одиниці, що зберігається груповим еталоном, визначають як середнє арифметичне із значень, знайдених за допомогою окремих засобів вимірювальної техніки, що входять до складу групового еталона.

Еталонний набір - сукупність засобів вимірювальної техніки (заходів або вимірювальних приладів), кожне з яких дозволяє відтворювати і зберігати значення фізичної величини в певному діапазоні. Іншими словами, кожне окреме засіб вимірювань, що входить до складу зразка, має свої номінальні значення або діапазони вимірювань. Сукупність засобів вимірювань еталонного набору дає можливість розширити межі діапазону кратних і (або) часткових значень відтворюється фізичної величини.

Еталонний комплекс засобів вимірювань - сукупність неоднотипних технічних засобів, необхідних для відтворення і зберігання одиниці. Саме до таких стандартів належить державний первинний еталон одиниці маси. Він складається з комплексу наступних засобів вимірювальної техніки:

1. національного прототипу кілограма - копії № 12 Міжнародного прототипу кілограма, що представляє собою гирю з платіноірідіевого сплаву, призначену для передачі розміру одиниці маси гирі R1;
2. національного прототипу кілограма - копії № 26 Міжнародного прототипу кілограма, що представляє собою гирю з платіноірідіевого сплаву, призначену для перевірки незмінності розміру одиниці маси, що відтворюється національним прототипом кілограма № 12 і для заміни його в період звірень 11 в МБМВ (міжнародний банк мір і ваг);
3. гирі R1 і набору гир, виготовлених з платіноірідіевого сплаву, призначених для передачі розміру одиниці маси стандартам-копій;
4. двох компараторів (еталонних ваг).

Номінальне значення маси, що відтворюється еталоном, становить 1 кг. Державний первинний еталон забезпечує відтворення одиниці з середнім квадратичним відхиленням результату вимірювань при звіряння з Міжнародним прототипом кілограма, що не перевищує 2 * 10 (-3) мг. Гирю R1 з номінальним значенням маси 1 кг і набір гир з номінальними значеннями маси від 1 * 10 (-6) до 5 * 10 (-1) кг звіряють з номінальним прототипом кілограма - копією № 12 - із середнім квадратичним відхиленням результату вимірювань, що не перевищує 8 * 10 (-3) мг для гирі R1 і 2 * 10 (-4) - 1,6 * 10 (-2) мг - для набору гир.

Як компараторів застосовують еталонні ваги змішувача рівноплечого виконання, мають найбільші межі зважування 1 кг (НмПВ- 2 * 10 (-3) мг), середнє квадратичне відхилення результатів спостережень яких від 5 * 10 (-4) до 3 * 10 (-2 ) мг. Ціна поділки ваг становить від 1 * 10 (-4) до 4 * 10 (-2) мг. Вторинними еталонами одиниці маси є еталони-копії і робочі еталони. Як еталони-копій застосовують гирі з номінальним значенням маси 1 кг, виготовлені з немагнітної нержавіючої сталі і компаратор (ваги). Середнє квадратичне відхилення результатів звірення еталонів-копій з державним не повинно перевищувати 1 * 10 (-2) мг.

Еталонні ваги, використовувані в якості компаратора, з найбільшою межею зважування 1 кг мають середньоквадратичне відхилення результату спостережень, що не перевищує 3 * 10 (-2) мг. Ціна поділки ваг, не повинна перевищувати 4 * 10 (-2) мг. Нестабільність еталонів-копій v за міжповірочний термін не повинна перевищувати 3 * 10 (-2) мг. Еталони-копії застосовують для передачі розміру одиниці маси робочих еталонів звірення за допомогою компаратора. В якості робочих еталонів застосовують поодинокі гирі, номінальною маси 1 кг і набори гир масою від 1 до 500 г, виготовлені з немагнітної нержавіючої сталі, і компаратори (ваги).

Середнє квадратичне відхилення результатів звірення робочих еталонів з еталонами-копіями має лежати в межах від 8 * 10 (-4) до 2 * 10 (-2) мг.

Еталонні ваги (компаратори), що мають діапазон вимірювань від 2 * 10 (-3) до 1 кг, забезпечують значення середнього квадратичного відхилення результатів спостережень на вагах від 5 * 10 (-4) до 5 * 10 (-2) мг. Ціна поділки еталонних ваг становить від 1 * 10 (-4) до 4 * 10 (-2) мг. Нестабільність робочих еталонів v за міжповірочний інтервал становить від 16 * 10 (-4) до 4 * 10 (-2) мг.

Еталони робочі застосовують для перевірки зразкових гир Іа і I розрядів і робочих гир 1-го класу звірення на компараторе. Засоби, що входять до складу вторинних еталонів, виконують такі функції:

• зберігання одиниці,
• контроль умов зберігання,
• передача розміру одиниці маси зразковим і робочим засобам вимірювань.

Засоби, методи і точність передачі розміру одиниці від еталону робочим засобам вимірювань регламентуються документами, затвердженими в установленому порядку, званими перевірочними схемами. Розрізняють державні і локальні перевірочні схеми.

Державні перевірочні схеми затверджуються в якості державних стандартів. Наведені в повірочних схемах назви еталонних, зразкових і робочих засобів вимірювань супроводжуються числовими значеннями робочих діапазонів відтворення (для заходів) або вимірювання (для вимірювальних приладів) відтворюваних або вимірюваних фізичних величин, а також значеннями меж допустимої похибки всіх засобів вимірювальної техніки, що входять в перевірочну схему.

Важливе значення для чіткої регламентації і ранжирування взаємозв'язку засобів вимірювань, що входять в ту чи іншу перевірочну схему, мають методи, що застосовуються при перевірці. Методи перевірки, зазначені в перевірочній схемі, відображають специфіку повірки даного виду засобів вимірювань. Вони повинні відповідати одному з наступних загальних методів:

1. безпосереднє (без компаратора) звірення вивіреного засоби вимірювання із зразковим засобом вимірювань того ж виду, т. е. міри з мірою або вимірювального приладу з вимірювальним приладом;
2. звірення вивіреного засоби вимірювання із зразковим засобом вимірювань того ж виду за допомогою компаратора;
3. пряме вимірювання вивіреним вимірювальним приладом величини, відтвореної зразковою мірою;
4. пряме вимірювання зразковим вимірювальним приладом величини, відтвореної мірою, що піддається перевірці;
5. непрямі вимірювання величини, що відтворюється мірою або вимірюваної приладом, що піддаються перевірці;
6. незалежна перевірка, т. е. повірка засобів вимірювальної техніки відносних (безрозмірних) величин, що не вимагає передачі розміру одиниць від еталонів або зразкових засобів вимірювань робочим засобам вимірювань, градуйованим в одиницях вимірюваних величин.

Специфіка засобів вимірювань, що входять в наведену на рис.1 схему, дозволяє використовувати і регламентувати тільки два з шести перелічених методів повірки: звірення вивіреного засоби вимірювання із зразковим засобом вимірювань того ж виду за допомогою компаратора; пряме вимірювання вивіреним вимірювальним приладом величини, відтвореної зразковою мірою.

Для розкриття взаємозв'язків засобів вимірювань, що мають місце при передачі розміру одиниці маси від еталону робочим заходам і приладів нижче наведені основні параметри і нормовані значення похибки зразкових і робочих засобів вимірювань, що входять в названу перевірочну схему, а також вказані методи, що застосовуються при перевірці кожного засобу вимірювань .