- •Н.Н. Акифьева Метрология, стандартизация и сертификация Конспект лекций
- •Часть 1. Основы метрологии.
- •Введение
- •1Основные сведения о метрологии
- •1.1 Предмет метрологии
- •1.2Важнейшие метрологические понятия
- •1.3Классификация измерений
- •1.4Обеспечение единства измерений в Российской Федерации
- •2Физические величины, их единицы и эталоны
- •2.1Физические величины и их единицы
- •2.2Порядок передачи размеров единиц физических величин
- •2.3Эталоны единиц основных физических величин
- •2.3.1Эталон единицы длины
- •2.3.2Эталон единицы массы
- •2.3.3Эталон единицы времени
- •2.3.4Эталон единицы силы электрического тока
- •2.3.5Эталон единицы температуры
- •2.3.6Эталон единицы силы света
- •3Точность измерений
- •3.1Классификация погрешностей
- •3.2Случайные погрешности. Вероятностный подход к их описанию
- •3.2.1Распределение случайных погрешностей
- •3.2.2Доверительный интервал случайной погрешности
- •3.2.3Проверка гипотезы о соответствии распределения случайных погрешностей нормальному
- •3.3Систематические погрешности
- •3.3.1Обнаружение и исключение систематических погрешностей
- •3.3.2Инструментальные погрешности
- •3.3.3Методические погрешности ( на примере измерения температуры термоэлектрическим преобразователем)
- •3.4Правила округления значений погрешности и результата измерений
- •4Средства измерений и их характеристики
- •4.1Классификация средств измерений
- •4.2Статические и динамические характеристики средств измерений
- •4.3Нормируемые метрологические характеристики средств измерений
- •5Методики выполнения измерений
- •5.1Общие положения
- •5.2Нормируемые метрологические характеристики методик выполнения измерений
- •6Обработка результатов измерений
- •6.1Основы статистической обработки результатов измерений, содержащих случайные погрешности
- •6.2Обработка результатов прямых измерений
- •6.3Прямые однократные измерения
- •6.4Обработка результатов косвенных измерений
- •6.4.1Косвенные измерения при отсутствии корреляции между погрешностями измерений аргументов
- •6.4.2Косвенные измерения при наличии корреляции между погрешностями измерений
- •7Метрологическое обеспечение в Российской Федерации
- •7.1Метрологические службы и организации
- •7.1.1Метрологические службы и организации Российской Федерации
- •7.1.2Международные метрологические организации
- •7.2 Нормативные документы по обеспечению единства измерений
- •7.3Метрологический надзор и контроль
- •7.3.1Государственный метрологический контроль и надзор
- •7.3.2Метрологический контроль и надзор, осуществляемый метрологической службой юридического лица
- •7.4Поверка и калибровка средств измерений
- •7.4.1Общие положения
- •7.4.2Виды и способы поверок средств измерения
- •Приложение 1. Важнейшие единицы Международной системы (си)
- •Приложение 2. Значения при различном уровне значимости q и различных степенях свободы r.
- •Приложение 3. Значение коэффициента t для случайной величины, имеющей распределение Стьюдента с n – 1 степенями свободы
- •Приложение 4. Значения функции Лапласа
- •Приложение 5. Пример проверки нормальности распределения результатов измерения
- •Предметный указатель
2.3Эталоны единиц основных физических величин
2.3.1Эталон единицы длины
В 1889 году в Париже собралась I Генеральная конференция по мерам и весам, утвердившая международные прототипы метра и килограмма, которые были переданы на хранение Международному бюро мер и весов. После установления международных эталонов метра и килограмма, Генеральная конференция распределила остальные образцы по жребию между государствами, подписавшими Метрическую конвенцию (подробно о Метрической конвенции см. п 5.1.2). Россия получила два эталона метра (№11 и №28), который представлял собой стержень X-образного поперечного сечения из сплава платины и иридия. Несмотря на значительную твердость и стойкость к окислению сплава, использованного при изготовлении эталона, не было полной уверенности в том, что образец не изменит своей первоначальной длины. Объяснялось это тем, что стержни, подвергшиеся при изготовлении механической и термической обработке, впоследствии медленно меняют свою микрокристаллическую структуру.
С личения эталонов различных стран с международным эталоном не способны выявить такие изменения размера, так как все эталоны изготовлены одним способом и из одного материала и, следовательно, претерпевают одинаковые изменения.
Рис.2.2. Схема лампы
с криптоном-86
1-
светящийся капилляр трубки; 2- газоразрядная
трубка с криптоном; 3 – накаленный
электрод; 4 - манометр; 5- сосуд Дюара;
6- герметически закрывающаяся камера;
7- термопара
Метр в длинах световых волн воспроизводится интерференционным методом на специальной установке с помощью лампы, заполненной изотопом криптона-86. И интерференционная установка, и криптоновая лампа входят в состав государственного эталона. С целью получения необходимых условий для излучения линии, криптон заключают в капилляр и охлаждают жидким азотом до 58-60 К. Возбуждение атомов криптона производят путем пропускания через него электрического тока. Схема лампы приведена ни рис.2.2.
Осуществление этого нового метода воспроизведения метра дало возможность снизить погрешность воспроизведения метра до 10-8 м, что позволяет выразить результат измерений числом из восьми цифр.
Платино-иридиевый эталон метра также не потерял своего значения, но он стал вторичным эталоном, точность которого поверяется по длине волны оранжевой линии спектра криптона-86.
2.3.2Эталон единицы массы
На I Генеральной конференции по мерам и весам в 1889 году, утвердившей международные прототипы метра и килограмма, кроме двух эталонов метра, Россия получила два эталона килограмма (№12 и №26), который представлял собой гирю из сплава платины и иридия. Созданный одновременно с платино-иридиевым эталоном метра, прототип килограмма с аналогичными ему копиями до настоящего времени является носителем и воплощением единицы массы СИ – килограмма. Определение килограмма: «килограмм – единица массы – равен массе международного эталона килограмма».
В состав государственного эталона входят:
Копия международного прототипа килограмма – платино-иридиевая гиря, в виде прямого цилиндра с закругленными ребрами диаметром и высотой 39 мм, носящая знак №12
Равноплечие призменные весы №1 и №2 на 1 кг с дистанционным управлением, служащие для передачи размера единицы массы вторичным эталонам.
Эталон хранится на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном шкафу, помещенном в хранилище эталонов, при атмосферном давлении, температуре 200С и относительной влажности воздуха 65%. Чтобы предотвратить износ эталона, с ним сличают только два эталона-копии один раз в десять лет. Размер единицы массы от первичного эталона к рабочим передается с помощью эталонов-копий.