Название: Метрология - Сергеев А.Г.

Жанр: Маркетинг

Рейтинг:

Просмотров: 2176

Во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева созданы государственные первичные эталоны и специальные эталоны, обеспечивающие единство измерений температуры в диапазоне от 273,15 до 6300 К [42, 43]. Погрешность воспроизведения единицы температуры составляет 0,2 мК в тройной точке воды и 1,5 К при температуре 2800 К. Погрешности воспроизведения единиц теплофизических величин находятся на уровне 10-4 – 10-2 [35].

В области измерений электрических и магнитных величин (включая радиотехнические) созданы и функционируют 32 эталона. Они перекрывают не только большой диапазон значений измеряемых величин, но и широкий спектр условий их измерений, прежде всего частоты, доходящей до десятков гигагерц. Основу составляют эталоны, которые наиболее точно воспроизводят единицы и определяют размеры остальных производных единиц. Это государственные первичные эталоны единиц ЭДС, сопротивления и электрической емкости. Первые два из них разработаны недавно и основаны на квантовых эффектах Джозефсона и Холла соответственно.

До последнего времени единицу силы электрического тока — ампер на практике приходилось определять по тем действиям, которые ток оказывал в окружающей среде, например выделение теплоты при прохождении тока через проводник, осаждениевещества на электродах при прохождении тока через электролит, механические действия тока на магнит или проводник с током. Последнее и было положено в основу эталона ампера (1948 г.), реализованного на токовых весах. Последние представляют собой рычажные равноплечие весы, в которых подвешенная слева подвижная катушка уравновешивается грузом, положенным на правую чашку весов. Подвижная катушка входит во вторую неподвижную коаксиально расположенную катушку. При прохождении по этим последовательно соединенным катушкам постоянного электрического тока подвижная катушка опускается, поэтому на правую чашку весов следует положить добавочный груз. По его массе и судят о силе электрического тока, проходящего по катушкам. Погрешность воспроизведения размера единицы электрического тока таким эталоном ампера не превышала 10-3 %.

В связи с введением в метрологическую практику эталона вольта на основе эффекта Джозефсона (ГОСТ 8.027-89 и [44]) и эталона ома на основе эффекта Холла [45] назначение ампер-весов как средства, необходимого для представления единицы напряжения, утратило смысл, поскольку применение эффекта Джозефсона для аппаратурной реализации, а константы Джозефсона — для воспроизведения единицы напряжения позволили повысить точность воспроизведения единицы трка примерно на два порядка [46]. Новый эталон ампера состоит из двух комплексов. В первом из них заложен принцип установления размера ампера через вольт и ом с использованием квантовых эффектов Джозефсона и Холла, а в другом — через фараду, вольт и секунду с использованием методов электрометрии.

Государственный первичный эталон ампера состоит из аппаратуры, выполненной на основе:

• квантовых эффектов Джозефсона и квантования магнитного потока (эффект Холла), включая меру напряжения, меру электрического сопротивления, сверхпроводящий компаратор тока и регулируемые источники тока;

• использования методов электрометрии, включая входной блок с набором мер постоянной емкости, интегратор, измерительный блок с частотомером, цифровым вольтметром и компаратором.

Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения силы постоянного электрического тока в диапазоне

1×10-16 - 30 А установлены ГОСТ 8.022—91. Современный государственный эталон ампера имеет следующие диапазоны воспроизводимых значений силы тока: 1×10-3; 1 (посредством квантовых эффектов) и 1×10-16 — 1×10-9 А (при использовании методов электрометрии). Он обеспечивает воспроизведение единицы тока со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 5×10-8 А при номинальных значениях силы тока 1×10-3; 1 и

10×10-3 - 2×10-4 А. Неисключенная систематическая погрешность не должна превышать 2×10-8 А при номинальных значениях силы постоянного тока

1×10-3; 1 А.

Основу единства измерений оптико-физических единиц создает государственный первичный эталон единицы силы света — канделлы. Кроме него имеется еще 12 ГЭ оптико-физических величин.

Первоначально эталоны единицы силы света представляли собой свечи, изготавливаемые из определенных материалов. Затем на смену им пришли лампы с жидким горючим, которые обладали лучшими метрологическими характеристиками. В 1921 г. был создан международный эталон силы света — группа постоянно возобновляемых электрических ламп накаливания с угольной нитью. Дальнейшее развитие науки и техники позволило создать (1937) эталон силы света в виде полных излучателей (моделей черного тела) с приписанной яркостью 60 кд/м2 при температуре затвердевания расплавленной платины.

При таком определении канделлы оставалась неоднозначной связь между световыми и энергетическими величинами. Поэтому в 1979 г. на XVI Генеральной конференции мер и весов было принято новое определение, по которому она воспроизводится путем косвенных измерений [47] (см. разд. 3.3).

Единство измерений световых величин обеспечивает ГОСТ 8.023-90 ГСИ "Государственная поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучений".

Современный государственный эталон канделлы имеет диапазон номинальных значений 30 — 110 кд, среднее квадратическое отклонение результата измерений — 1×10-3 кд; неисключенная систематическая погрешность составляет 2,5×10-3 кд.