Передача размера единиц электрических величин

Хотя в стране создана мощная эталонная база, прямая передача размеров единиц физических величин от эталонов рабочим СИ затруднена из-за огромного парка находящихся в обращении СИ. Необходима промежуточная категория СИ, предназначенная для осуществления на практике этой передачи — образцовые СИ (см. § 1.1.4). Общие требования к образцовым СИ, их метрологической аттестации и применению регламентируются ГОСТ 8.382—80. В частности, предусматривается создание образцовых СИ одной и той же физической величины нескольких уровней точности — разрядов. При этом образцовые СИ 1-го разряда считаются исходными и подлежат поверке непосредственно по рабочим эталонам. Образцовые СИ 2-го, 3-го и последующих разрядов являются подчиненными и подлежат поверке по образцовым СИ 1-го, 2-го и последующих разрядов соответственно. Наконец, образцовые СИ могут объединяться в измерительные установки (см. § 1.1.4), позволяющие быстро выполнять все операции поверки — поверочные установки.

Для упорядочения и наглядного представления соподчиненности эталонов, образцовых и рабочих СИ предназначены поверочные схемы — документы, устанавливающие систему передачи размера единицы физической величины от государственного эталона рабочим СИ. В зависимости от области распространения поверочные схемы подразделяются на государственные (общесоюзные), ведомствен­ные и локальные (т. е. применяемые в данном органе МС). Содержание и правила построения поверочных схем регламентируются ГОСТ 8.061—80. Любая схема должна включать не менее двух ступеней передачи размера единицы. Чем больше ступеней, тем увереннее можно судить о погрешностях рабочих СИ, но тем сложнее и дороже становится сама поверка. Поэтому структура поверочных схем (виды вторичных эталонов, число разрядов образцовых СИ, соотношение погрешностей поверяемого и образцового СИ и др.) обязательно оптимизируется.

Государственные поверочные схемы должны состоять из чертежа схемы и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу. Ведомственные и локальные поверочные схемы оформляются в виде чертежа. На чертеже указываются наименования СИ и методов поверки, номинальные значения или диапазоны значений физических величин, допускаемые значения погрешностей СИ и допускаемые значения погрешностей методов поверки. В целях унификации выбираемый метод поверки должен соответствовать одному из следующих общих методов: непосредственное сличение (т. е. без средств сравнения), сличение при помощи компаратора или других средств сравнения, метод прямых или косвенных измерений. Чертеж поверочной схемы состоит из полей, расположенных друг под другом и имеющих наименования «Эталоны», «Образцовые СИ» и «Рабочие СИ». Упрощенный пример чертежа приведен на рис. 1.3.

Государственная поверочная схема разрабатывается одновременно с соответствующим первичным (специальным) эталоном и оформляется единым стандартом ГСИ. Рассмотрим в качестве характерного примера государственную поверочную схему для СИ времени и частоты по ГОСТ 8.129—83.

Как уже отмечалось, государственный первичный эталон обеспечивает передачу размера единиц времени и частоты и шкал времени при помощи телевидения, радио и других каналов связи. Кроме того, для этой цели предназначены и перевозимые квантовые часы, выполняющие функции частотного компаратора. Поэтому основными методами поверки являются непосредственное сличение, сличение при помощи каналов связи, а также сличение при помощи частотного компаратора.

Эталон-копия имеет в своем составе водородные меры частоты, квантовые часы, аппаратуру для внутренних и внешних сличений (включая перевозимые квантовые часы) и аппаратуру обеспечения. Значение СКО результатов сличения эталона-копии с государственным не превышает 1×10-13, а расхождение шкалы времени — не более ± 1 мкс.

Рабочие эталоны аналогичны по своей аппаратурной реализации эталону-копии. Значения СКО результатов сличения их с государственным не должны превышать 1×10-12, а расхождения шкал времени — не более ±5 мкс. В качестве образцовых СИ времени и частоты применяются квантовые и кварцевые часы, образцовых СИ времени — также механические часы, а образцовых СИ частоты — квантовые и кварцевые меры частоты. Пределы допускаемых относительных погрешностей образцовых СИ частоты могут составлять (в зависимости от разряда) 1×10-12...1× 10-6, а допускаемые значения суточных ходов образцовыхСИ времени—1×10-7...1×10-1 с/сут. Разрядность образцовых СИ и конкретная структура поверочной схемы определяются классом точности поверяемых рабочих СИ. В зависимости от вида и типа рабочие СИ частоты могут иметь относительные погрешности в пределах от 1×10-12 до 1×10-3. Суточные ходы рабочих СИ времени могут составлять от 1×10-7 до 10 с/сут.

Большое значение, которое имеют для науки, техники и народного хозяйства измерения времени и частоты, обусловило необходимость создания в стране Государственной службы времени и частоты. Основными задачами
этой службы являются координация работ в области времени и частоты, а также разрешение вопросов, связанных с определением, хранением и передаче эталонных сигналов времени и частоты. Требования к характеристикам эталонных сигналов установлены ГОСТ 8.323-78 и ГОСТ 8.515-84.

Рис.1.3. Упрощенная структура поверочной схемы