Реферат "Эталонная база в системе измерений"

Оглавление

Введение………..……………………………………………………………….2                                                                                                            

Глава 1. Понятие эталона и его классификация

1.1.Что такое эталон……………………….…….. ……………………………..3

1.2. Классификация эталонов……………………………………………..…….3

Глава 2. История развития эталонов…………………………………………....6

Заключение……………………………………………………………………….10                                                                                                        

Список литературы…..………………………………………………………... .11                                                                                            

Введение

В метрологии необходимо обеспечивать и соблюдать такие состояния измерений, при которых с заданной вероятностью известны погрешности измерений и, выраженные в узаконенных единицах, результаты измерений. Также существуют установленные пределы, которые не должны быть превышены погрешностями измерений.

Актуальность темы реферата заключается в том, что эталонная база позволяет обеспечить единство в системе измерений и это является технической основой.

Цель работы - подробно рассмотреть, что представляют собой различные эталоны, изучить их классификацию.

Задачи для достижения поставленной цели - дать определение эталона, рассмотреть его историю, затронуть вопрос о международных эталонах, дать понятие государственного и вторичного эталонов и их подвидов, дать понятие системы СИ и рассмотреть несколько примеров.

Реферат состоит из введения, в котором обозначена актуальность темы и цель работы, основная часть, состоящая из двух глав, заключения, в котором сделан вывод о проделанной работе. Для написания использовались 10 источников литературы, которые обозначены в библиографическом списке. 

Глава 1. Понятие эталона и его классификация

1.1.Что такое эталон?

Эталон — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений. От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них — рабочим средствам измерений.

Эталон (стандарт измерения) может быть физической мерой, измерительным инструментом, стандартным образцом или измерительной системой, предназначенной для того, чтобы определять, реализовывать, сохранять или воспроизводить единицу или одно или более значений величины, чтобы служить в качестве эталона. Например, единице массы придана физическая форма в виде цилиндрического куска металла весом 1 кг; а отградуированные блоки представляют определенные значения длины.(«Метрология, стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., М.: Высшая школа, 2005. - 422с.)

1.2. Классификация эталонов.

Иерархия эталонов начинается с международного эталона как вершины и идет вниз до рабочего эталона. 

Международный эталон – это:

эталон, признанный международным соглашением для того, чтобы служить в международном масштабе в качестве базы для присваивания значений другим стандартам измерения рассматриваемой величины.

Хранителем международных эталонов является Международное бюро мер и весов (МБМВ) в Севре, недалеко от Парижа. Самым старым используемым стандартом измерения является эталон килограмма.

Национальный эталон – это:

эталон, признанный национальным законодательством, чтобы служить в данной стране в качестве базы для присваивания значений другим стандартам измерения рассматриваемой величины.

Обычно хранителем национальных эталонов является национальная лаборатория, называемая национальным метрологическим институтом, национальным бюро стандартов или национальным бюро весов и мер. Некоторые страны не имеют национальных эталонов.

Первичный эталон – это:

эталон, который широко признается как имеющий высочайшие метрологические качества, и значения которого принимаются без ссылок на другие эталоны той же величины.

Примеры первичных эталонов - приборы Джозефсона для реализации величины «вольт» или стабилизирующие лазеры с интерферометрами для реализации величины «длина». Эти приборы используются в качестве национальных эталонов многими национальными метрологическими институтами и некоторыми первоклассно оборудованными калибровочными лабораториями.

Вторичный эталон – это:

эталон, значение которого присваивается путем сравнения с первичным эталоном той же величины. Обычно первичные эталоны используются для калибровки вторичных.

Рабочий эталон – это:

эталон, который используется для обычной калибровки или поверки материальных мер, измерительных инструментов или стандартных образцов.

Обычно рабочий эталон калибруется на основании вторичного эталона. Рабочий эталон, используемый в повседневной работе для обеспечения правильности проведения измерений, называется проверочным эталоном.

Не существует общего требования в отношении точности рабочего эталона. В одном месте он может быть достаточно хорош в качестве исходного эталона, или даже в качестве национального эталона в другом месте.

Существуют классы весов, начиная с Е1 - как наивысшего класса, за ним следуют Е2, Fl, F2, Ml, М2, МЗ. Набор весов класса точности Е2 может служить в качестве рабочего эталона в калибровочной лаборатории для калибровки набора весов класса точности F1 или ниже. Набор Е2 может служить в качестве стандартного образца в другой лаборатории, калибрующей, в основном, весы точностью класса F2 или ниже. Набор весов класса точности Е2 может быть использован в качестве национального эталона в стране, где нет спроса на более точные измерения массы, чем F1.

Нужно отметить, что точность некоторых измерительных инструментов, используемых в промышленности, является настолько высокой, что существует необходимость в калибровке даже первичных эталонов.

Исходный эталон – это:

эталон, обладающий, как правило, наивысшими метрологическими свойствами, имеющийся в распоряжении в данном месте или в данной организации, в соответствии с которым, получают размер единицы при измерениях, выполняемых в этом месте.

Калибровочные лаборатории используют исходные эталоны для калибровки своих рабочих эталонов.

Эталон сравнения – это:

эталон, используемый в качестве промежуточного для сравнения эталонов.

Резисторы используются как эталоны сравнения для сравнения эталонов напряжения. Веса используются для сравнения рычажных весов.

Передвижной эталон – это:

эталон, иногда специальной конструкции, предназначенный для транспортировки, и используемый для сравнения эталонов между собой.

Портативный, работающий на цезиевой батарее эталон частоты, может быть использован как передвижной эталон частоты. Калиброванные динамометрические элементы (ячейки нагрузки) используются в качестве передвижных эталонов силы. (Эталоны /Сост. К.В.Сафронова — Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2006.-с. 12-35.)

Глава 2. История развития эталонов

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 этой связи 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 платино-иридиевого сплава. Оказалось, что эталон № 6 при температуре 0°С точно соответствует длине "метра Архива", и именно этот экземпляр эталона по решению I Генеральной конференции по мерам и весам был утвержден как международный эталон метра, который хранится в г. Севре (Франция). Остальные 30 эталонов были переданы разным государствам. Россия получила № 28 и № 11, причем в качестве государственного был принят эталон № 28.

Погрешность платино-иридиевых эталонов метра, равная + 1.1*10^-7 м уже в начале XX в, оценивалась как неудовлетворительная, и в 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам выработала другое определение метра — в длинах световых волн, что основано на постоянстве длины волны спектральных линий излучения атомов. Это основа криптонового эталона метра. Погрешность криптонового эталона намного меньше, чем платино-иридиевого, и равна 5-Ю"⁹. (Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. – М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998. –с. 479.)

Однако в космический век и эта точность оказалась недостаточной, а новейшие достижения науки позволили в 1983 г. на XVII Генеральной конференции мер и весов принять новое определение метра как длины пути, проходимого светом за 1/299792458 доли секунды в условиях вакуума. Следует отметить, что на этой же конференции было объявлено точно определяемое современной наукой значение скорости света.

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".

По решению I Генеральной конференции по мерам и весам России из 42 экземпляров прототипов килограмма были переданы № 12 и № 26, причем № 12 утвержден в качестве государственного эталона массы (см. рис. 28.1). Прототип № 26 использовался как вторичный эталон.

Национальный (государственный) эталон массы хранится в НПО "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" (г. Санкт-Петербург) на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном сейфе, температура воздуха поддерживается в пределах 20 +/- 3°С, относительнаявлажность65%. Один раз в 10 лет с ним сличаются два вторичных эталона.

При сличении с международным эталоном наш национальный эталон массы получил значение 1,0000000877 кг. Для передачи размера единицы массы от прототипа № 12 вторичным эталонам используются специальные весы№ 1 и № 2 с дистанционным управлением на 1 кг; весы№ 1 изготовлены фирмой "Рупрехт", a № 2 - НПО "ВНИИМ им Д.И. Менделеева". Погрешность воспроизведения килограмма составляет 2*10^-9.

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 т.д.). 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.

Заключение

В ходе данного исследования мной было рассмотрено понятие эталонов и история его происхождения. Для того чтобы рассмотреть данный вопрос более детально, я ознакомился с понятием эталонов и сформулировал его цели.

В связи с непрерывным развитием техники и технологий, фундаментальной науки, происходит постоянное совершенствование методов и средств измерений, поэтому проблема определения и выделения эталонов мер и масс, с максимально достижимой точностью, будет ещё долго актуальной.

Список литературы

1.     ГОСТ 8.057-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Эталоны физических величин. Основные положения.-с.-15-39.

2.     ГОСТ 8.381-80 Эталоны. Способы выражения погрешностей.-с.-31-62.

3.     Дымов Ю.В. Метрология, стандартизации сертификации: Учебник для вузов.-2-е изд. – М.: Издательская корпорация «Питер» - с. 432.

4.     Захаров И. П., Павленко Ю. Ф. Эталоны в области электрорадиоизмерений - М.: Горячая линия - Телеком, 2008.-с.23-57.

5.     Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. – М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998. –с. 479.

6.      Лифиц И.М. «Основы Стандартизации Метрологии и сертификации», М., “Юрайт”, 2000 –с. 268.

7.      «Метрология и стандартизация» электронное издание. Каллиников П.Ю., Петров А.М., Лещенко А.М., Баринова Е.В., Соловьева А.В., Соловьева А.В.-с.46-63.

8.     «Метрология, стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., М.: Высшая школа, 2005. - 422с.

9.     «Метрология, стандартизация и технические средства измере­ний», Тартовский Д.Ф., Ястребов А.С., - М.: Высш. Шк., 2001.-с.134-140.

10.  Эталоны /Сост. К.В.Сафронова — Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2006.-с. 12-35.