Лекции.Орг
 

Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника


Эталоны, их классификация



 

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.

Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и ра­бочие.

Первичный эталон — это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть на­циональным (государственным) и международным.

Национальный эталон утверждается в качестве исходного средства измерения для страны национальным органом по мет­рологии. В России национальные (государственные) эталоны утверждает Госстандарт РФ.

Международные эталоны хранит и поддерживает Междуна­родное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятель­ности МБМВ состоит в систематических международных сли­чениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения досто­верности, точности и единства измерений как одного из усло­вий международных экономических связей. Сличению подле­жат как эталоны основных величин системы СИ, так и производных. Установлены определенные периоды сличения. На­пример, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны — один раз в 3 года.

Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны. Размер воспроизводимой единицы вто­ричным эталоном сличается с государственным эталоном. Вто­ричные эталоны (их иногда называют «эталоны-копии») могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особен­ностями их использования. Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь слу­жат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам из­мерений.

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 связи с этим 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». Именно этот экземпляр эталона по решению I Генеральной конференции по мерам и весам был утвержден как международный эталон мет­ра и 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•10-9.

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 (рис. 27.1). Прототип № 26 ис­пользовался как вторичный эталон.

 

 

Рис. 27.1. Эталон килограмма

 

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, относительная влажность 65%. 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», а № 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. В табл. 27.1 приведены результаты двух сличений.

 

Таблица 27.1. Результаты международных сличений эталона массы

Страна* Номер эталона Отклонение массы эталона, мг Разность массы эталонов
Первое сличение Второе сличение
Международ­ный эталон МБМВ Франция СССР США Япония Италия Швейцария     +0,162 +0,191 +0,068 -0,039 +0,169 +0,018 +0,183   +0,128 +0,183 +0,085 -0,019 +0,170 +0,018 +0,214   -0,034 -0,008 +0,017 +0,02 +0,001 0,000 +0,031

 





Дата добавления: 2015-05-08; просмотров: 150 | Нарушение авторских прав


© 2015-2017 lektsii.org.

Ген: 0.007 с.