ГОСТ Р 8.625-2006

ГОСТ Р 8.625-2006 — это национальный стандарт Российской Федерации, устанавливающий государственную поверочную схему для средств измерений температуры в диапазоне от 0,3 до 273,16 К (от −272,85 до 0,01 °C). Стандарт входит в комплекс документов Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) и определяет порядок передачи единицы температуры — кельвина — от государственного первичного эталона рабочим средствам измерений в области криогенных и низких температур.

История создания и нормативная база

Стандарт был разработан Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Принят и введён в действие Приказом Ростехрегулирования от 12 декабря 2006 года № 313-ст. Взамен ранее действовавшего ГОСТ 8.078-82. Дата введения — 1 сентября 2007 года.

Разработка стандарта была обусловлена необходимостью гармонизации российской метрологической практики с Международной температурной шкалой МТШ-90 (ITS-90), принятой Международным комитетом мер и весов (МКМВ). ГОСТ Р 8.625-2006 является прямым отражением требований МТШ-90 в части криогенного диапазона температур.

Область применения

Стандарт распространяется на:

• государственный первичный эталон единицы температуры в диапазоне от 0,3 до 273,16 К;
• вторичные эталоны (рабочие эталоны 1-го и 2-го разрядов);
• рабочие средства измерений (термометры сопротивления, термопары, кварцевые термометры, пирометры и другие).

Документ обязателен для применения всеми предприятиями, организациями и учреждениями, находящимися в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений на территории Российской Федерации.

Структура поверочной схемы

Поверочная схема, установленная ГОСТ Р 8.625-2006, представляет собой иерархическую систему передачи размера единицы температуры. Она включает следующие уровни:

Государственный первичный эталон

Государственный первичный эталон единицы температуры (ГПЭ) в диапазоне от 0,3 до 273,16 К хранится и поддерживается во ВНИИФТРИ (Московская область, г. Менделеево). Эталон воспроизводит температуру с помощью реперных точек МТШ-90:

• тройная точка водорода (13,8033 К);
• тройная точка неона (24,5561 К);
• тройная точка кислорода (54,3584 К);
• тройная точка аргона (83,8058 К);
• тройная точка ртути (234,3156 К);
• тройная точка воды (273,16 К).

Погрешность воспроизведения температуры первичным эталоном составляет от 0,1 до 0,5 мК в зависимости от диапазона.

Вторичные эталоны

Вторичные эталоны (рабочие эталоны 1-го и 2-го разрядов) предназначены для поверки и калибровки рабочих средств измерений. Они делятся на:

• Эталоны-копии — наиболее точные, непосредственно сличаемые с первичным эталоном.
• Эталоны сравнения — используются для передачи размера единицы рабочим эталонам более низких разрядов.
• Рабочие эталоны 1-го разряда — служат для поверки наиболее точных рабочих средств измерений (например, прецизионных термометров сопротивления).
• Рабочие эталоны 2-го разряда — для поверки рабочих средств измерений средней точности.

Рабочие средства измерений

К рабочим средствам измерений, поверяемым по данной схеме, относятся:

• Термометры сопротивления (платиновые, медные, никелевые) — наиболее распространённый тип в криогенном диапазоне.
• Термопары (хромель-алюмелевые, хромель-копелевые, медь-константановые) — используются в диапазоне от 70 до 273 К.
• Кварцевые термометры — применяются для высокоточных измерений в ограниченном диапазоне.
• Пирометры — для бесконтактного измерения низких температур (в основном в вакууме).

Методы передачи единицы температуры

ГОСТ Р 8.625-2006 регламентирует следующие методы передачи единицы температуры:

Метод прямых измерений

Используется при поверке рабочих эталонов и высокоточных рабочих средств измерений. Поверяемый термометр помещается в термостат, температуру в котором контролируют по эталонному термометру. Отклонения показаний фиксируются и сравниваются с допустимыми погрешностями.

Метод сличения с помощью компаратора

Применяется для поверки термопар и термометров сопротивления. Компаратор (например, мост постоянного тока) измеряет отношение сопротивлений эталонного и поверяемого термометров, что позволяет исключить влияние нестабильности температуры термостата.

Метод реперных точек

Используется для поверки наиболее точных эталонов. Поверяемый термометр последовательно помещается в несколько реперных точек (например, тройную точку аргона, тройную точку ртути), и его показания сравниваются с табличными значениями МТШ-90.

Требования к условиям поверки

Стандарт предъявляет жёсткие требования к условиям проведения поверки:

• Температура окружающего воздуха: (20 ± 5) °C.
• Относительная влажность: не более 80 %.
• Атмосферное давление: от 84 до 106,7 кПа.
• Отсутствие вибраций, магнитных полей и сквозняков.

Для криогенных измерений дополнительно требуется:

• Использование вакуумных или гелиевых криостатов.
• Контроль давления газа в измерительной камере.
• Применение эталонных термометров с известной калибровочной характеристикой.

Значение стандарта

ГОСТ Р 8.625-2006 играет ключевую роль в обеспечении единства измерений в области низких и криогенных температур. Он применяется в:

• Научных исследованиях — физика низких температур, сверхпроводимость, квантовая метрология.
• Космической технике — испытания материалов и приборов при криогенных температурах.
• Энергетике — контроль температуры в криогенных хранилищах сжиженного природного газа (СПГ) и жидкого водорода.
• Медицине — криохирургия, хранение биоматериалов.
• Промышленности — производство сжиженных газов, криогенное машиностроение.

Критика и ограничения

Основные замечания к стандарту связаны с его устареванием по сравнению с международными требованиями. МТШ-90 была дополнена в 2011 году (поправка CCT-2011), а в 2019 году МКМВ принял новое определение кельвина через постоянную Больцмана. ГОСТ Р 8.625-2006 не учитывает эти изменения, что может приводить к расхождениям в измерениях на уровне 0,1–0,3 мК. В 2021 году начата работа по актуализации стандарта с учётом новых международных рекомендаций.

Источники

1. ГОСТ Р 8.625-2006. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры в диапазоне от 0,3 до 273,16 К. — М.: Стандартинформ, 2007.
2. Международная температурная шкала 1990 года (МТШ-90). — Международное бюро мер и весов (BIPM), 1990.
3. Рекомендации МКМВ по реализации нового определения кельвина (CCT-2019). — BIPM, 2019.
4. ВНИИФТРИ. Государственный первичный эталон единицы температуры ГЭТ 35-2010. — Менделеево, 2010.
5. Метрология и техническое регулирование: учебник / под ред. В. А. Брянского. — М.: Изд-во стандартов, 2015.