Эталон как средство измерений¶

Эталон — средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений. Эталоны составляют высшее звено метрологической системы любого государства и служат материальной основой единства измерений. В отличие от рабочих средств измерений, эталон не предназначен для массовых практических измерений: его задача — хранить и воспроизводить единицу с наивысшей достижимой в стране точностью.

¶Общие сведения

Понятие эталона возникло вместе с потребностью в сопоставимых измерениях — в торговле, строительстве, землеустройстве и налогообложении. Исторически первые эталоны имели вещественную форму: линейки, гири, сосуды определённой ёмкости. С развитием физики эталоны перешли от артефактов к физическим явлениям, обладающим высокой стабильностью.

Основные свойства эталона:

• неизменность — способность хранить размер единицы в течение длительного времени;
• воспроизводимость — возможность восстановить единицу при утрате эталона;
• сличаемость — возможность передачи размера единицы другим средствам измерений;
• наивысшая точность в стране для данной величины.

¶Классификация

По роли в поверочной схеме различают:

• первичный эталон — воспроизводит единицу с наивысшей точностью, возможной в стране;
• государственный первичный эталон — первичный эталон, официально признанный в качестве исходного для страны;
• вторичный эталон — получает размер единицы от первичного;
• рабочий эталон — применяется для поверки и калибровки рабочих средств измерений;
• исходный эталон — обладает наивысшей точностью среди эталонов, имеющихся в организации;
• эталон-копия и эталон сравнения — служебные разновидности для сличений и хранения.

По конструкции эталоны делятся на одиночные, групповые (совокупность средств измерений) и эталонные установки (комплекс устройств).

¶Эталоны основных единиц СИ

С 2019 года Международная система единиц (СИ) полностью основана на фиксированных значениях фундаментальных физических постоянных. Это изменило природу эталонов: они перестали быть уникальными материальными объектами и стали воспроизводимыми в любой лаборатории при достаточном уровне техники.

До 2019 года килограмм определялся через международный прототип — платино-иридиевый цилиндр, хранящийся в Севре (Франция). Отказ от «вещественного» килограмма стал завершением перехода метрологии к естественным эталонам.

¶Эталоны в России

В России государственные первичные эталоны находятся в ведении Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) и подведомственных институтов, прежде всего Всероссийского научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева (ВНИИМ, Санкт-Петербург) и Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ, Московская область).

Государственные эталоны подлежат утверждению, периодическим сличениям и хранению в специальных условиях. Сведения о них вносятся в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Российские эталоны регулярно участвуют в международных сличениях под эгидой Международного бюро мер и весов (МБМВ), что подтверждает их признание за рубежом.

¶Передача размера единицы

Связь между эталоном и рабочим средством измерений обеспечивает поверочная схема — документ, устанавливающий порядок передачи размера единицы. Цепочка выглядит так: государственный первичный эталон → вторичные и рабочие эталоны → образцовые средства → рабочие средства измерений. Каждая ступень вносит свою погрешность, поэтому число ступеней стремятся сокращать.

Процедура передачи размера называется поверкой (для средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования) или калибровкой (в добровольной сфере). Периодичность поверки устанавливается для каждого типа средств измерений.

¶Эталон в переносном смысле

Помимо метрологического значения, слово «эталон» употребляется в широком смысле — как образец, мерило, наиболее типичный представитель чего-либо. В этом значении говорят об «эталоне красоты», «эталоне вкуса», «эталонном поведении». Такое употребление сложилось исторически: вещественные эталоны служили наглядным образцом правильной меры, с которым сравнивали всё остальное.

¶Значение

Эталоны обеспечивают сопоставимость измерений в науке, промышленности, медицине, торговле и обороне. Без единства измерений невозможны ни международная торговля, ни совместные научные проекты, ни сертификация продукции. Точность эталонов определяет технологический уровень страны: современные эталоны времени, длины и частоты лежат в основе спутниковой навигации, связи и фундаментальных физических исследований.

Источники: Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений»; материалы Росстандарта и ВНИИМ им. Д. И. Менделеева; документы Международного бюро мер и весов; справочные издания по метрологии.