Международная система единиц и их эталоны

 

 

В зависимости от назначения и исполнения эталоны подразделяются следующим образом:

- одиночный эталон, в составе которого имеется одно средство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и хранения единицы;

  - групповой эталон, в состав которого входит совокупность средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерений, применяемых совместно для повышения точности воспроизведения единицы или ее хранения; за результат измерений обычно принимается среднее арифметическое значение из результатов измерений однотипными средствами  измерений или эталонными установками;

-  эталонный  набор,  состоящий  из  совокупности  средств  измерений,  позволяющих  воспроизводить  и хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств; эталонные наборы создаются в тех случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины, например набор эталонных гирь;

- транспортируемый эталон, иногда специальной конструкции, предназначенный для его транспортировки к местам поверки или калибровки средств измерений или сличений эталонов данной единицы.

Совокупность всех государственных и вторичных эталонов образует эталонную базу России — одно из ценнейших национальных достояний страны.

 

 

 

 

 

 

 

8. Хранение, применение и сличение эталонов

 

Метрологические свойства эталонов исследуют в течение всего срока службы с целью подтверждения неизменности их паспортных характеристик и поиска путей повышения точности воспроизведения и хранения единиц и передачи их размеров.

 Совокупность операций, необходимых  для поддержания метрологических  характеристик эталона в установленных  пределах называют хранением  эталона.

Хранение эталонов представляет собой кропотливую каждодневную метрологическую деятельность, которую осуществляют высококвалифицированные специалисты данной области измерений, составляющие специальную категорию должностных лиц — ученых хранителей эталонов.

Сличение эталонов - совокупность операций, устанавливающих соотношение между размерами величины, полученными в результате воспроизведения величины или ее производных эталонами стран участниц сличений.

 Сличению подвергаются национальные (государственные) эталоны, предназначенные  для воспроизведения, хранения и (или) передачи размера физической  величины, ее кратных или дольных  значений.

 Решение о необходимости  проведения сличения принимает  государство владелец эталона  с учетом рекомендаций международных  и (или) региональных организаций  по метрологии.

 Сличения являются обязательной  составной частью работ по  исследованию национального эталона  и определению размера воспроизводимой  им единицы, предпочтительно Международной  системы единиц.

 Сличению, как правило, подлежат  эталоны одинакового уровня точности.

 Сличения эталонов осуществляют посредством транспортируемого эталона сравнения, а в случае его отсутствия выбирается средство сличений по согласию государств-участников сличений. Эталон сравнения (средство сличений) должен удовлетворять требованиям стабильности.

В зависимости от количества стран-участниц сличений сличения подразделяют на двусторонние и многосторонние.

 Распространенными видами многосторонних  сличений являются международные  и региональные сличения.

Международные сличения эталонов, проводятся под эгидой Консультативных комитетов (КК) Международного комитета по мерам и весам (МКМВ) и региональных метрологических организаций. Они являются юридической основой признания эквивалентности сличаемых эталонов и, соответственно, правильности измерений и сертификационных испытаний в странах участницах сличений.

 Под эквивалентностью эталонов  понимают равенство эталонов  для практических целей по  их значению или значимости.

 Одно из ряда сличений, выбранное  Консультативным комитетом для  проверки основных методов в  данной области называют ключевым.

 Различают два основных типа  ключевых сличений.

 В первый тип входят сличения  эталонов, у которых предполагается, длительная стабильность (типичными  для них являются эталоны на  основе квантовых эффектов). Во  вторую категорию входят сличения  тех эталонов, для которых нельзя  предположить долгосрочную стабильность. Методики проведения сличений  и, в некоторых случаях, оценки  результатов, в двух этих случаях  могут отличаться.

 

 

 

 

 

 

Сличения эталонов на основе квантовых эффектов и других стабильных эталонов обычно проводятся в двустороннем порядке и на постоянной основе. Национальные эталоны сличаются с одним конкретным эталоном как это удобно участвующей лаборатории. Типичными для этих сличений являются сличения частот, воспроизводимых квантовыми оптическими генераторами (лазерами), сличения эталонов электрического напряжения постоянного тока, выполненных с использованием эффекта Джозефсона и эталонов электрического сопротивления на основе квантового эффекта Холла, проводимые МБМВ. Типичными сличениями других стабильных эталонов, но с гораздо большими неопределенностями, можно считать проводимые МБМВ сличения эталонов единиц в области дозиметрии ионизирующих излучений. Методики, используемые в МБМВ для проведения сличений этого типа, описаны в документе «Методики, используемые в ключевых сличениях МБМВ».

 Другие сличения, в которых  не предполагается, что эталоны  имеют длительную стабильность  и которые составляют большинство  ключевых сличении, проводятся по  четкому временному графику. Это  позволяет всем участвующим лабораториям, проводить свои измерения за  установленный период времени. Эти  сличения требуют, чтобы транспортируемые  эталоны имели хорошую долгосрочную  стабильность и стабильность  во время транспортировки.

 Результаты ключевых сличений  позволяют судить об эквивалентности  эталонов. Эквивалентность эталонов  не подразумевает их идентичность. Степень эквивалентности двух  национальных эталонов - это степень, с которой два национальных  эталона метрологических институтов  совпадают друг с другом по  значению единицы, воспроизводимой  эталоном. Она выражается как  разница их соответствующих значений  от опорного значения ключевого  сличения и имеет соответствующую  неопределенность.

 

 

 Для каждого ключевого сличения  назначается ведущая (пилотная) лаборатория (национальный метрологический институт - хранитель эталонов), которая берет  на себя основную ответственность  за проведение сличения. При составлении  списка участников и графика  сличения КК следит за тем, чтобы число участников от  каждой из основных региональных  метрологических организаций было  достаточным для обеспечения  достоверной связи между соответствующими  региональными сличениями и сличением, проводимым консультативным комитетом.

 Результаты ключевых сличений, проводимых консультативными комитетами, МБМВ и региональными метрологическими организациями, оцененные в установленном порядке и утвержденные консультативными комитетами являются основанием для взаимного признания национальных эталонов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Эталонная база России

 

Эталонная база России имеет в своем составе 126 государственных эталонов (ГЭ) , 312 вторичных эталонов единиц физических величин и более 100000 государственных рабочих эталонов. Из них 77 находятся во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ, Санкт-Петербург), в том числе эталоны метра, килограмма, ампера, кельвина и радиана; 25 - во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ, Москва), в том числе эталоны единиц времени и частоты; 13 - во Всероссийском научно-исследовательском институте оптико-физических измерений, в том числе эталон канделы; соответственно 5 и 6 - в Уральском и Сибирском научно-исследовательских институтах метрологии.

Состояние системы государственных первичных эталонов характеризуется следующими данными:

- 47 % государственных эталонов созданы более 20 лет назад;

- 20 % государственных эталонов созданы более 10 лет назад;

- 18 % государственных эталонов созданы   5 - 10 лет назад;

    - 15 % государственных эталонов имеют созданы менее 5 лет назад.

Классификация и назначение эталонов, а так же общие требования к их хранению и применению определены в ГОСТ 8.057-80 «ГСИ. Эталоны физических величин. Основные положения».

 

 

 

 

 

 

 

10. Перспективы развития международной системы единиц

 

На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам 17—21 октября 2011 года была принята Резолюция, в соответствии с которой предполагается в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить основные единицы таким образом, чтобы они были основаны не на созданных человеком артефактах (эталонах), а на фундаментальных физических константах или свойствах атомов, численные значения которых фиксируются и полагаются точными по определению.

 Предполагается переопределить четыре основные единицы СИ: килограмм, ампер, кельвин и моль. Предполагается, что новые определения будут базироваться на фиксированных численных значениях постоянной Планка, элементарного электрического заряда, постоянной Больцмана и постоянной Авогадро, соответственно. Всем этим величинам будут приписаны точные значения, основанные на наиболее достоверных результатах измерений, рекомендованных Комитетом по данным для науки и техники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Основные единицы СИ создают основу для определения всех остальных единиц измерений Международной системы единиц.  По мере развития науки и совершенствования измерительной техники определения единиц пересматриваются.  Чем выше точность измерений, тем более тщательно должны быть реализованы единицы измерений. Важнейшим условием повышения качества жизни, развития экономики, научно-технического прогресса и безопасности является обеспечение единства измерений в стране. Каждый из эталонов представляет собой сложнейший комплекс оборудования, базирующийся на последних достижениях приборостроения.

Без эталонов немыслимы прецизионное машиностроение, судостроение, энергетика, аэрокосмический комплекс, оборонная, автомобильная, медицинская и многие другие отрасли промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации и метрологии   М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999г
2. Сергеев А.Г. Метрология М.: Логос, 2005г
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/