Эталоны. Сафронова К.В. - 10 стр.

       Любой эталон (и государственный тоже) овеществляет не строго единицу, а некий размер физиче-
ской величины, в лучшем случае максимально близкий к единице по ее определению, а чаще всего некий
ограниченный диапазон (дискретный или непрерывный) значений физической величины. В то же время
практика требует выполнения достоверных измерений физических величин в широком диапазоне их значе-
ний, иногда перекрывающих 10...20 и более порядков. Например, сила электрического тока измеряется в
диапазоне от 10-16 до 106 А, электрическое сопротивление – от 10-6 до 1017 Ом. Неслучайно предусмот-
рено применение десятичных приставок к единицам для образования кратных и дольных единиц в диапазо-
не от 10-18 (атто-) до 1018 (экса-). Разумеется, требования и возможности по точности измерений в различ-
ных участках диапазона значений физической величины различны, но не всегда возможно от одного госу-
дарственного эталона обеспечить передачу размера единицы на все участки диапазонов измерений с необ-
ходимой точностью. В этом заключается одна из причин создания специальных эталонов.
       В качестве другой причины обычно называют особые условия измерений. Это прежде всего измере-
ния величин, изменяющихся во времени (динамические измерения): пульсирующих температур, периодиче-
ских и импульсных давлений, силы и напряжения на переменном токе, параметров переменных электриче-
ских и магнитных полей и т. д. Природа физической величины и ее единица при переходе от постоянных
величин к переменным, естественно, не меняется. Однако измеряются в этом случае специфические пара-
метры физической величины, характеризующие ее поведение во времени (амплитуда, среднее значение,
мгновенное значение, среднеквадратическое значение и т. п.). Строго говоря, в этом случае изменяется само
определение измеряемой физической величины и, как правило, метод измерения. Возникает необходимость
воспроизведения единицы в этих особых условиях, т. е. требуется создать особый (специальный) эталон
единицы.
       Третья причина создания специальных государственных эталонов — существенная смена характера
объекта измерений. Например, смена агрегатного состояния вещества при переходе от измерения объемного
расхода жидкости к измерению объемного расхода газа, от плотности жидкости к плотности твердых ве-
ществ, от скорости твердого тела к скорости жидкости или газового потока и т. д. Или — смена вида эле-
ментарных частиц, например, при измерении параметров нейтронного и электронного полей. В этих случаях
не меняются не только природа и единица физической величины, но и ее определение, однако может резко
измениться способ (метод) измерения из-за резкого различия свойств объектов измерения при смене приро-
ды этого объекта.
       Наконец, еще одну обширную группу особых условий составляют измерения физических величин,
сильно зависящих от какой-либо другой величины, при изменении влияющей величины. Примером являют-
ся измерения теплоемкости или теплопроводности при разных значениях температуры излучаемого образца,
измерения поглощенной дозы гамма-излучения (или другого вида излучения) при различных значениях
энергии этого излучения, измерения различных параметров оптического излучения для разных длин волн и
т. п.
       Возможны и более сложные случаи особых условий в виде комбинаций из перечисленных выше че-
тырех типов, например, в области акустических измерений, где измеряются переменные звуковые давления
в различных средах (водной и воздушной). Во всех этих случаях могут создаваться специальные государст-
венные эталоны.
       Необходимость обеспечения единства измерений в особых условиях является необходимым услови-
ем создания специальных эталонов, но недостаточным. Достаточным условием может служить невозмож-
ность передачи с требуемой точностью размера единицы от первичного эталона к средствам измерений дан-
ной величины в особых условиях. Таким образом, первичные государственные эталоны воспроизводят еди-
ницу данной физической величины и являются самыми высокоточными измерительными устройствами сре-
ди всех средств измерений этой величины; специальные государственные эталоны также воспроизводят эту
единицу, но в соответствующих особых условиях, и являются самыми высокоточными среди всех средств
измерений данной величины в этих особых условиях.
       Таким образом, для каждой физической величины должен быть (если обоснована необходимость
централизации воспроизведения единицы) только один государственный первичный эталон. Специальных
же государственных эталонов для той же физической величины может быть несколько в зависимости от
числа представляющих практический интерес особых условий измерений и от возможностей первичной
системы воспроизведения и передачи размера единицы.
       Система передачи единицы физической величины от эталона к рабочим средствам измерений назы-
вается поверочной схемой. Она имеет несколько ступеней и в общем виде может быть представлена струк-
турной схемой, показанной на рисунке 1.


                                                                                                      10