Эталоны

1.

Метрологические вопросы
технологии эталонов
В мире точности и стандартизации эталоны играют центральную
роль. Они обеспечивают единообразие и достоверность измерений,
что критически важно для науки, промышленности и повседневной
жизни. Данная презентация углубится в ключевые аспекты создания,
хранения и применения эталонов, а также рассмотрит принципы
формирования эталонного комплекса в метрологии.

2.

Основы государственной системы обеспечения единства
измерений (ГСИ)
Все процессы, связанные с эталонами, регулируются унифицированными правилами, установленными в рамках
Государственной Системы Обеспечения Единства Измерений (ГСИ). Это обеспечивает стандартизацию и согласованность
на всех уровнях.
Воспроизведение единиц
Хранение эталонов
Обеспечение точности воспроизведения и передачи
Поддержание стабильности и целостности эталонов на
размеров физических величин.
протяжении длительного времени.
Применение эталонов
Контроль состояния
Корректное использование эталонов для калибровки
Регулярная проверка и аттестация эталонов для
и поверки средств измерений.
подтверждения их соответствия требованиям.

3.

Первичные эталоны: фундамент точности
Первичные эталоны представляют собой вершину иерархии измерений. Их основное предназначение —
воспроизведение и хранение единицы измерения с максимально возможной точностью. Они являются основой для всей
системы обеспечения единства измерений.
Высшая точность: Воспроизведение единицы с точностью, недостижимой другими средствами.
Государственное значение: Утверждаются в качестве государственных эталонов и имеют силу закона.
Специальные первичные эталоны: Используются в условиях, где прямое сравнение невозможно (например, для малых и больших напряжений, СВЧ
и ВЧ диапазонов).
На Государственный комитет по стандартам возложена обязанность по созданию, утверждению, хранению и
применению государственных эталонов, что подчеркивает их критическую важность для всей экономики и науки.

4.

Роль вторичных эталонов в метрологии
Вторичные эталоны играют ключевую роль в обеспечении единства измерений, выступая в качестве связующего звена между
первичными эталонами и рабочими средствами измерений. Они создаются для замены первичных эталонов в определенных
условиях, минимизируя их износ и продлевая срок службы.
Эталоны-копии
Эталоны-сравнения
Предназначены для передачи размеров единиц рабочим
Используются для проверки неизменности
эталонам, обеспечивая их калибровку.
государственного эталона и его замены в случае
повреждения.
Эталоны-свидетели
Рабочие эталоны
Применяются для сличения эталонов, которые не могут
Воспроизводят единицу от вторичных эталонов и
быть непосредственно сопоставлены.
служат для передачи размера нижестоящим средствам
измерений.

5.

Централизованный и децентрализованный способы
воспроизведения единиц
Существуют два основных подхода к воспроизведению единиц измерений, определяемые технико-экономическими
требованиями и характером измеряемых величин.
Централизованный способ
Децентрализованный способ
Использование единого государственного эталона для всей страны
или группы стран.
Применим к производным единицам, размер которых не передается
прямым сравнением с эталоном.
Применяется для основных единиц и большинства производных.
Основан на спецификациях и природных явлениях.
Позволяет воспроизводить единицы на местах, уменьшая
Обеспечивает высокую степень унификации и точности на
национальном уровне.
зависимость от централизованных эталонов.

6.

Принципы формирования комплекса эталонов
Формирование комплекса эталонов — это сложный процесс, требующий учета множества факторов. Он охватывает
широкий спектр шкал и единиц измерений, как системных (СИ), так и внесистемных, а также различные шкалы
измерений.
Атомные и квантовые явления
Использование стабильных
микрофизических процессов для
высокой точности.
Международные соглашения
Принятие специфических
метрологических констант и функций.
Фундаментальные физические
константы
Применение универсальных
физических величин в качестве
основы.
Фундаментальные физические
принципы
Принципы взаимности, суперпозиции,
эквивалентности видов энергии.

7.

Эталоны и шкалы измерений
Теория шкал измерений является фундаментальной для создания эталонов. Каждый тип шкалы имеет свои особенности,
которые необходимо учитывать при разработке соответствующих эталонных средств.
Шкалы отношений: Эталон должен воспроизводить как минимум одну точку шкалы (с учетом естественного нуля).
Шкалы разностей (интервалов): Эталон должен воспроизводить как минимум две точки шкалы (например, условный ноль).
Абсолютные шкалы: Могут воспроизводиться без эталона напрямую в измерительной процедуре, однако эталоны могут воспроизводить одну или
несколько точек или участков.
Шкалы наименований и порядка: Воспроизводятся путем точного выполнения требований спецификаций, но при необходимости могут быть созданы и
соответствующие эталоны.

8.

Правовые принципы организации СОЕИ
Формирование комплекса эталонов неразрывно связано с правовыми принципами организации Системы Обеспечения Единства Измерений (СОЕИ). Эта
система гарантирует достоверность результатов измерений на международном, региональном и государственном уровнях, обеспечивая доверие и
сопоставимость данных.
1
Международный уровень
Гармонизация стандартов и эталонов для глобального сотрудничества.
2
Региональный уровень
Согласование метрологических требований между странами региона.
3
Государственный уровень
Обеспечение единства измерений внутри страны через национальные эталоны и законодательство.

9.

Варианты Построения СОЕИ: Централизованный vs.
Децентрализованный
Выбор между централизованным и децентрализованным подходом к СОЕИ определяет структуру и эффективность
метрологической системы страны. Оба варианта имеют свои преимущества и недостатки.
Централизованная СОЕИ
Децентрализованная СОЕИ
Основа: Единые международные или национальные эталоны.
Основа: Спецификации, опирающиеся на стабильные природные
явления.
Порядок: Строго иерархический порядок передачи размеров единиц.
Недостатки: Громоздкость, потери точности при передаче, риск
воспроизводящих шкалы и единицы с гарантированной точностью.
утраты эталонов.
Применимость: Когда основные единицы выбраны произвольно и не
связаны с природными явлениями.
Воспроизведение: Создание государственных эталонов,
Преимущества: Меньшая громоздкость, более высокая точность,
независимость от централизованных эталонов.
Требования: Знание точных ФФК, возможность воспроизведения
квантовых эффектов.

10.

Взаимодополняемость подходов
Важно отметить, что централизованный и децентрализованный пути построения СОЕИ не являются
взаимоисключающими. Напротив, они взаимодополняют друг друга, позволяя создавать устойчивые и эффективные
метрологические системы.
Современная метрология стремится к гибридным решениям, где сильные стороны каждого подхода используются
для оптимизации точности, надежности и доступности измерений. Объединение централизованного контроля с
децентрализованными возможностями воспроизведения единиц обеспечивает максимальную эффективность.
Этот комплексный подход способствует развитию метрологии и обеспечивает единство измерений, что является
залогом научно-технического прогресса и экономического развития.