Для чего нужен эталон
Эталоны
Этало́н (фр. etalon ) — средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы, а так же передачу её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Содержание
Определение понятия
Виды эталонов
Наиболее известные эталоны
Эталоны длины и массы, хранящиеся в Международном бюро мер и весов в Севре. Первый из них — «архивный метр» — на сегодня имеет лишь исторический интерес. Второй — эталон килограмма — сохраняет функцию международного эталона массы.
Международные
Российские
Краткая история метрологии
Поговорка всяк купец на свой аршин мерит была верна буквально до начала 19 века, когда появился государственный эталон длины. В царской России всерьёз заинтересовались эталонами только в конце 19 века. Была создана Главная палата мер и весов и заказаны в Англии государственные эталоны длины и массы, согласованные с международными.
По мере развития науки и техники появилась нужда в большом количестве других эталонов. Например, эталон частоты, времени, температуры, напряжения и т. д. Прогресс не только вводил новые эталоны, но и повышал точность старых. Длина одного метра в настоящий момент установлена равной пути, проходимого светом в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды.
Ссылки
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Эталоны» в других словарях:
ЭТАЛОНЫ — (франц. etalon образец, мерило), средства измерений или их комплексы, обеспечивающие воспроизведение и хранение узаконенных ед. физ. величин, а также передачу их размера др. средствам измерений. Без Э. невозможно добиться сопоставимости… … Физическая энциклопедия
Эталоны — [standards] средства измерения или их комплексы, обеспечивающие воспроизведение и хранение узаконенных единиц физических величин, а также передачу их размера другими средствами измерений. Без эталонов невозможно достичь сопоставимых результатов… … Энциклопедический словарь по металлургии
Эталоны — средства измерений или их комплексы, обеспечивающие воспроизведение и хранение узаконенных единиц физических величин, а также передачу их размера другими средствами измерений. Без Э. невозможно достичь сопоставимости результатов измерений … Большая советская энциклопедия
ЭТАЛОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН — эталоны, обеспечивающие воспроизведение и хранение установленных гос. стандартом (ГОСТ 8.417 81) ед. электрич. величин. В СССР в кач ве первичного эталона ед. силы пост. электрич. тока (1 А) утверждены токовые весы, представляющие собой рычажные… … Физическая энциклопедия
ЭТАЛОНЫ МАГНИТНЫЕ — В СИ единицы измерения магн. величин производные. В эталонной базе России им соответствуют государственные эталоны индуктивности (генри), магн. потока (вебер), магн. индукции (тесла), магн. момента (А/м 2), дифференциальной резонансной пара магн … Физическая энциклопедия
ЭТАЛОНЫ МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН — эталоны, обеспечивающие воспроизведение и хранение установленных гос. стандартом (ГОСТ 8.417 81) ед. магн. величин. К осн. хар кам магн. полей и материалов относятся: магнитный поток, магнитная индукция и магнитный момент (или намагниченность… … Физическая энциклопедия
ЭТАЛОНЫ ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА — набор образцов соответствующих минер. веществ (г. п., сухих остатков вод, металлов, искусственных смесей, растворов в т. д.), в которых точно установлено с помощью хим. анализа содер. интересующих исследователя элементов или искусственно… … Геологическая энциклопедия
Эталоны магнитные — Эталоны, применяемые для воспроизведения и хранения установленных законом (ГОСТ) единиц магнитных величин; обеспечивают единство магнитных измерений. Основными характеристиками магнитных полей и материалов являются: Магнитный поток,… … Большая советская энциклопедия
ЭТАЛОНЫ (ПРЕПАРАТЫ) РАДИОАКТИВНОСТИ — источники радиоактивных излучений, изготовленные по техническим условиям и аттестованные по соответствующему разряду. Источники 1 го разряда служат для проверки источников 2 го разряда и для градуировки дозиметрической и радиометрической… … Геологическая энциклопедия
ЭТАЛОНЫ МАГНИТНЫЕ — образцы материалов с известными, измеренными приборами высокого класса точности значениями магнитной восприимчивости и магнитного момента. Предназначены для эталонирования магнитометров и приборов для измерения магнитных свойств. Эталонами служат … Геологическая энциклопедия
Эталоны единиц величин
В России и многих других странах мира единство измерений обеспечивается функционированием централизованных систем воспроизведения единиц величин и передачи их размеров, которые представляют собой иерархические цепочки эталонов различной точности.
Эталон — СИ (или комплекс СИ), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера другим СИ.
По месту в этой иерархической цепочке эталоны подразделяют на первичные, вторичные и рабочие.
Первичным эталоном называют эталон, который воспроизводит единицу и передает ее размер вторичным эталонам. Первичный эталон выполняет задачу воспроизведения единицы величины для ее использования при всех измерениях данной величины. Очевидно, что уровни точности наиболее ответственных метрологических и рабочих измерений определяются точностями первичных эталонов. Поэтому при создании первичных эталонов всегда стремятся обеспечить наиболее высокую точность, которую можно достигнуть на данном этапе развития науки и техники. После воспроизведения единицы ее размер по иерархической цепочке эталонов доводится до каждого эталона.
Рисунок 1 иллюстрирует этот процесс. Из рисунка видно, что передача размера единицы идет двояко: не только от более точных эталонов менее точным, но и путем расширения диапазонов величины и условий измерений. При этом, поскольку результат каждого измерения отягощен какой-то неопределенностью, в системе передачи размера единицы непрерывно возрастает неопределенность этой единицы. Первичный эталон передает размер единицы вторичным эталонам, которые функционируют в более широком диапазоне измерений, но являются менее точными. Вторичные эталоны передают размер единицы рабочим эталонам (образцовым СИ (далее ОСИ)), а те — менее точным рабочим эталонам (ОСИ).
Рис. 1. Схема воспроизведения единицы и передачи ее размера эталонам
Количество ступеней передачи определяется требованиями к точности рабочих СИ и поэтому не может быть очень большим. Во многих видах измерений увеличение диапазонов величины и условий измерений (частота, температура и т. д.) привело к невозможности обеспечить передачу размера единицы с требуемой точностью от действующего первичного эталона всем СИ этого вида. В этих случаях создают несколько первичных эталонов одной единицы, отличающихся диапазонами измерений или условий измерений.
Например, в России единицу давления воспроизводят семь различных первичных эталонов, шесть из которых хранятся во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева и один во ВНИИФТРИ.
Другой пример: единицу удельной теплоемкости воспроизводят четыре первичных эталона, хранящихся во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, УНИИМ, НПО «Дальстандарт» и ВНИИФТРИ. Такая группа первичных эталонов фактически является эталонным набором, предназначенным для воспроизведения единицы во всем диапазоне измерений. При этом в России один из этих эталонов получает наименование «первичный эталон». Остальные эталоны этого набора называют специальными первичными эталонами (краткая форма— специальные эталоны).
В приведенных примерах первичными эталонами называются государственные эталоны, хранящиеся во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, единиц давления в диапазоне 0,05-10 МПа и удельной теплоемкости в диапазоне температур 273,15-700 К. Для обеспечения единства измерений размеры единицы, воспроизводимые этими эталонами, согласуются в граничных областях значений.
Все остальные эталоны не участвуют в воспроизведении единиц. Они хранят размеры единиц, полученные от более точных эталонов, и (или) передают их менее точным эталонам и рабочим СИ.
Вторичные эталоны получают размеры единиц от первичных эталонов и передают его рабочим эталонам.
Рабочие эталоны предназначены для поверки и калибровки рабочих СИ. При необходимости их подразделяют на разряды: 1-й, 2-й, 3-й и т. д. В этом случае рабочие эталоны 1-го разряда также передают размер единицы рабочим эталонам 2-го разряда, рабочие эталоны 2-го разряда — рабочим эталонам 3-го разряда и т. д.
Приведенные выше наименования соответствуют международной классификации эталонов, признанной во всем мире, в том числе и в России. В то же время классификация, принятая в России, несколько отличается от международной. Рабочие эталоны по международной классификации до последнего десятилетия в нашей стране назывались образцовыми СИ (ОСИ). Эти термины фактически являются синонимами: в свое время так перевели на русский язык французское слово «эталон». Но в России всегда имелись существенные различия в статусе первичных и вторичных эталонов (совокупность которых называют эталонной базой страны) и ОСИ и обусловленные ими различия в финансировании и системе метрологического обслуживания.
После перехода на международную классификацию статус ОСИ (в том числе серийно выпускаемых ОСИ низших разрядов) как бы сравнялся со статусом первичных и вторичных эталонов, со всеми вытекающими последствиями негативного характера для последних. Чтобы восстановить прежнее положение и в то же время не противоречить международной классификации эталонов, в настоящее время принято решение оба термина (и рабочий эталон, и ОСИ) применять в России как равноправные.
В состав эталонов включают:
Конструктивно эталоны и ОСИ могут быть оформлены в виде измерительных установок, называемых в этом случае поверочными установками.
Основные метрологические требования к эталонам и ОСИ должны обеспечивать высокую точность результатов измерений при воспроизведении единицы, хранении и (или) передаче ее размера.
Важнейшим требованием является высокая стабильность, позволяющая обеспечить неизменность размера единицы. Именно этим объясняется осуществленный на рубеже XX и XXI веков переход на воспроизведение основных и многих производных единиц путем реализации высокостабильных квантовых физических эффектов. Необходимыми также являются высокая чувствительность и малая случайная погрешность эталона, а также его низкая чувствительность к изменению условий измерений.
Средством повышения точности измерений на эталоне и уменьшения личных погрешностей оператора является автоматизация измерительных и вычислительных операций. В то же время размер диапазона условий измерений не является существенной характеристикой, т. к. в целях повышения точности эталонных измерений эталоны, как правило, применяются при фиксированных (чаще всего нормальных) условиях измерений.
По числу одноименных СИ, входящих в эталон, различают одиночные эталоны, эталонные наборы и групповые эталоны.
Одиночный эталон состоит из одного СИ.
Другая разновидность эталонов — эталонный набор — представляет собой объединение одиночных эталонов с различными номинальными значениями, которое позволяет расширить диапазон воспроизводимых, хранимых как стандартное отклонение среднего арифметического значения.
Централизованную систему обеспечения единства измерени можно организовывать в метрологических службах различного уровня: на отдельном предприятии, в ведомстве, в стране в целом.
При этом иерархическую цепочку передачи размера единицы всем СИ этого вида измерений, применяемым в данной метрологической ской службе, будет возглавлять один, наиболее точный эталон. Этот эталон называется исходным эталоном (предприятия, ведомства, страны). Таким способом обеспечивается прослеживаемость всех измерений, выполняемых на предприятии или в ведомстве к своим исходным эталонам, а через них — к исходным эталонам страны.
Исходные эталоны страны в международной метрологической практике называются национальными эталонами, в нашей стране их называют государственными эталонами.
Национальные эталоны являясь наиболее точными СИ своих стран, во многом определяются их научные и технологические возможности. Обычно они хранятся и применяются в национальных метрологических институтах (НМИ).
Существуют три различные методики их создания.
В соответствии с первой методикой НМИ создает первичный эталон, который осуществляет воспроизведение единицы в точном соответствии с ее определением. Это наиболее фундаментальный подход, обеспечивающий прочную связь между определением единицы и ее физическим воплощением в первичном эталоне.
Однако это наиболее трудный и дорогостоящий подход.
Вторая методика также предусматривает создание первичного эталона, но не путем физической реализации теоретического определения, а на основе квантовых физических эффектов, использование которых позволяет реализовать размер единицы, значение которого согласовано с ее определением. Такой способ позволяет создавать эталоны, обладающие высокой степенью воспроизводимости.
Примерами служат использование частотно-стабилизированных лазеров для создания эталона метра, эффекта Джозефсона — для вольта и эффекта Холла — для ома.
Третья методика заключается в использовании в качестве национального эталона вторичного эталона, которому размер единицы передается путем периодического сличения с национальным эталоном какого-либо другого НМИ. Наиболее крупные и развитые в научном и технологическом плане страны, в их числе и Россия, имеющие потребность в как можно более высоком уровне точности во всех видах измерений, используют первую или вторую методику. Поэтому национальные эталоны этих государств, как правило, являются первичными эталонами. Небольшие страны, не обладающие полным спектром современных отраслей промышленности и поэтому не ощущающие потребность в высокой точности в ряде видов измерений, при создании национальных эталонов часто вынуждены использовать третью методику, как менее затратную. Учитывая это, МБМВ установило, что каждый НМИ при создании своих национальных эталонов имеет право самостоятельного выбора методики их создания.
Эталон единицы величины
Эталон – средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы, а так же передачу её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
В Федеральном законе N 102-ФЗ от 26.06.2008 г. «Об обеспечении единства измерений» эталону дано следующее определение: эталон единицы величины – техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины.
Основным назначением эталонов является хранение и воспроизведения единицы физической величины для передачи ее размера другим эталонам и рабочим средствам измерений. Под передачей размера единицы величины понимается приведение размера величины, хранимой средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой эталоном. Эта процедура осуществляется при поверке средств измерений.
Виды эталонов:
Ученый-хранитель – ответственное лицо, назначаемое для ведения работ с эталонами, наблюдения за правильным хранением, сличением и исследованием эталонов в метрологических институтах, в том числе и межденародным сличением.
Эталонная база РФ насчитывает 118 государственных эталонов и более 300 вторичных эталонов. Государственные эталоны служат для воспроизведения физических величин, поэтому структура эталонной базы соответствует структуре единиц СИ. Основа этой базы – эталоны основных единиц СИ, кроме эталона единицы количества вещества (моль). Одной из причин того, что эталон единицы количества вещества не создан, является недостаточная четкость определения этой единицы и отсутствие метода ее измерения в соответствии с определением. Тем более, эту единицу трудно назвать основной, так как ее определение связано с единицей массы. Вполне возможно, что эта единица будет переведена в разряд специальных единиц массы.
Крупнейшие хранители эталонов РФ – метрологические институты: Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева (ФГУП ВНИИМ) и Всероссийскй научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ФГУП ВНИИФТРИ).
Кроме национальных эталонов единиц существуют международные эталоны, хранимые в Международном бюро мер и весов (МБМВ). Программой деятельности МБМВ предусмотрены систематические международные сличения национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами и между собой.
По инициативе международных метрологических организаций в октябре 1999г. директора национальных метрологических институтов большинства стран мирового сообщества – членов Метрической конвенции подписали «Договоренность» о взаимном признании национальных эталонов и сертификатов на измерения и калибровки, выдаваемых национальными метрологическими институтами». Согласно этому документу степень эквивалентности национальных эталонов будет определяться на основе результатов их международных сличений друг с другом, проводимых под эгидой консультативных комитетов Международного комитета по мерам и весам и региональных метрологических организаций и являющихся юридической основой признания эквивалентности сличаемых эталонов и соответственно правильности измерений и сертификационных испытаний в странах-участниках ключевых сличений.
Эталон
Содержание
Виды эталонов
Наиболее известные эталоны
Эталоны длины и массы, хранящиеся в Международном бюро мер и весов в Севре. Первый из них — «архивный метр» — на сегодня имеет лишь исторический интерес. Второй — эталон килограмма — сохраняет функцию международного эталона массы.
Организации — хранители эталонов высших уровней
Международные
Российские
Краткая история метрологии
Попытка ввести эталоны предпринята ещё в 1136 г. в Великом Новгороде. Там был утверждён устав «О церковных судах, и о людях, и о мерах торговли». «Мерила торговли» включали в себя: «пуд медовый, гривенку рублевую, локоть еваньский». Всем торговым людям предписывалось «торговые все весы и мерила блюсти без пакости, ни умаливати, ни умноживати, а на всякий год извещати…», то есть соблюдать эталоны длины и веса, а также ежегодно сверять с ними свои гири и мерила. Сами же эталоны хранились в церкви Евань (Ивана) на Опоках. Нарушителям закона эталонов устав грозил карами вплоть до «предания казни смертию». Однако плутоватые купцы зачастую мошенничали, надеясь на ловкость рук и на «искупительное покаяние вкупе со мздой Ивану на Опоках». Поговорка всяк купец на свой аршин мерит была верна буквально до начала XIX века, когда появился государственный эталон длины. В царской России всерьёз заинтересовались эталонами только в конце XIX века. Была создана Главная палата мер и весов и заказаны в Англии государственные эталоны длины и массы, согласованные с международными.
По мере развития науки и техники появилась нужда в большом количестве других эталонов. Например, эталон частоты, времени, температуры, напряжения и т. д. Прогресс не только вводил новые эталоны, но и повышал точность старых. Длина одного метра в настоящий момент установлена равной пути, проходимому светом в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды.
См. также
Литература и документация
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Эталон» в других словарях:
ЭТАЛОН — (франц. etalon образец, мерило) измерит. устройство, предназначенное и утверждённое для воспроизведения и (или) хранения и передачи шкалы измерений или размера единицы измерений средствам измерений. Э. призваны обеспечивать единство измерений в… … Физическая энциклопедия
Эталон — Эталон. Международный эталон единицы массы килограмма платино иридиевая гиря в форме цилиндра диаметром и высотой 39 мм. ЭТАЛОН (французское etalon), 1) мера или измерительный прибор, служащие для воспроизведения, хранения и передачи единицы… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
эталон — а, м. étalon m. 1. Образцовая мера ил образцовый измерительный прибор, служащий для воспроизведения,хранения и передачи единицы измерения чего л. БАС 1. Якоби изготовил и разослал многим ученым эталон сопротивления, медную проволоку, особым… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
эталон — образец, стандарт, стандартный образец, оригинал; мера, мерило, образчик, пример, идеал Словарь русских синонимов. эталон см. образец 1 Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова … Словарь синонимов
ЭТАЛОН — (французское etalon), 1) мера или измерительный прибор, служащие для воспроизведения, хранения и передачи единицы какой либо величины. Эталон, утвержденный в качестве исходного для страны и являющийся копией международного эталона, называется… … Современная энциклопедия
ЭТАЛОН — ЭТАЛОН, эталона, муж. (франц. étalon). Образец меры, служащий для проверки измерительных приспособлений, находящихся в обращении (тех., физ.). Эталон метра. || перен. Шаблон, готовая мерка для чего нибудь (книжн.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н.… … Толковый словарь Ушакова
ЭТАЛОН — ЭТАЛОН, а, м. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Эталон — Эталонами называют образцы мер, содержащие возможно точноопределенное число единиц той меры, образцом которой должен служить Э.Измерение большинства принятых в науке и технике величин может быть, какизвестно, сведено к измерению длин, масс и… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
ЭТАЛОН — (от фр. etalon мерило, мера) англ. standard; нем. Etalon. 1. Мерило, образец для сравнения с чем либо. 2. Нормативная конфигурация будущей деятельности, любая целевая система, к рая может быть положена в основу поиска практических решений и… … Энциклопедия социологии
ЭТАЛОН — образцовая мера, образец для сравнения. Райзберг Б.А., Лозовский Л.Ш., Стародубцева Е.Б.. Современный экономический словарь. 2 е изд., испр. М.: ИНФРА М. 479 с.. 1999 … Экономический словарь
Россия взвесит сама
Парижский эталон массы. Фото: NIST / Science Source / Diomedia
26-я Генеральная конференция по мерам и весам одобрила отказ от материального международного эталона килограмма. Теперь масса килограмма будет определяться через постоянную Планка с помощью довольно сложного прибора под названием «весы Киббла». Россия не будет покупать этот прибор за рубежом, в Росстандарте готовится проект отечественного варианта весов Киббла, разработка и изготовление которых даст дополнительный импульс развитию российских высокоточных технологий и апробации новых современных технических решений.
Постоянный килограмм
Эталон килограмма — цилиндр, сделанный из платино-иридиевого сплава, хранящийся в Международном бюро мер и весов во Франции, решено заменить. Теперь единицу массы будут определять с помощью постоянной Планка. Что это такое и зачем это нужно, рассказывают Александр Максимычев, заведующий кафедрой общей физики МФТИ, и Андрей Батурин, директор Всероссийского НИИ оптико-физических измерений.
Идея сделать нерукотворный эталон килограмма возникла давно, потому что все, что сделано руками человека, несовершенно и служит ограниченное время. А эффекты природы универсальны и могут быть воспроизведены где угодно во Вселенной.
Постоянная Планка характеризует квантовый характер явлений микромира, задает масштаб дискретности, например, уровней энергии или «ячеек» фазового пространства в микромире. Это естественное мерило, естественный эталон для микроскопических объектов: электронов, атомов. Постоянная Планка задает калибр для микромира во многих областях. Например, энергия фотона пропорциональна частоте, и пропорциональность задается постоянной Планка.
Вот и было решено на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам отныне определять килограмм через постоянную Планка, но для этого понадобился высокоточный прибор — весы Киббла.
Зачем нужны эталоны
Прежде всего, эталоны появились для обеспечения торговли, в том числе международной. Если мы обмениваем один товар на другой, то должны быть уверены, что метры сукна, килограммы зерна мы меряем одинаковыми единицами.
Вторая область, где необходимы эталоны,— это наука. Проблема качества измерения в науке и интернациональный его характер — вещь важнейшая. Кто-то из физиков сказал, что в любом знаке после запятой таится открытие: что-нибудь да найдете. И действительно: было сделано много открытий, когда повышалась точность измерений.
Ватт-весы, или весы Киббла
Этот сложный и точный прибор предназначен для взвешивания без гирь. Весы названы в честь британского ученого Киббла, предложившего такой метод.
В обычных весах есть две чашки, на одну кладут взвешиваемый объект, например, сахар, на вторую калиброванные гирьки, то есть известной массы. С точки зрения физики в гравитационном поле Земли мы уравновешиваем две силы тяжести, действующие на гирьку и на сахар.
Но силу тяжести можно уравновесить с помощью другой силы. И весы Киббла — это тоже весы, очень сложной конструкции, но весы. На одной чашке размещается груз, и на него действует сила тяжести. А вместо второй чаши весов — электромагнитная катушка, которая создает магнитную силу. Магнитное поле катушки взаимодействует с полем постоянного магнита, и эта магнитная сила уравновешивает силу тяжести, действующую на взвешиваемый объект.
Весы Киббла. Фото: EPA / ТАСС
Это очень похоже на токовые весы (ампер-весы), когда измеряют величину электрического тока в катушке и определяют магнитную силу. Однако в весах Киббла (ватт-весах) сделан важный шаг к повышению точности. Для того чтобы исключить погрешность, обусловленную геометрией катушки, измеряют напряжение электромагнитной индукции при движении катушки с постоянной скоростью в том же самом магнитном поле, что и при «взвешивании». Скорость катушки при этом измеряют при помощи высокоточного интерферометра. Напряжение и ток сейчас ученые умеют очень точно измерять, используя квантовые эффекты: квантовый эффект Холла и эффект Джозефсона.
Дальше нужен абсолютный гравиметр, чтобы знать ускорение свободного падения в том месте, где размещается установка. Произведение массы и ускорения свободного падения — это действующая сила тяжести в данной точке.
В итоговой формуле расчета массы по весам Киббла кроме измеренных (см. выше) величин входит одна фундаментальная константа — постоянная Планка.
Когда килограмм был определен через эталонную гирю, весы Киббла использовали для наиболее точного измерения постоянной Планка. Теперь же, приняв (зафиксировав) значение постоянной Планка равным 6,62607015×10 −34 Дж·сек, можно использовать весы Киббла для взвешивания.
Старые эталоны
Международная система единиц (СИ), ныне действующая, берет начало в «метрической системе мер», разработанной французскими учеными в годы Великой французской революции. В качестве эталонов длины и массы исходно были предложены не зависящие от человека материальные объекты: длина 40-миллионной части Парижского меридиана — это метр, масса литра воды — это килограмм. Но это оказалось не практично, поэтому появился эталон метра в виде платинового (впоследствии платино-иридиевого) бруска. Эталоном килограмма стал цилиндр (гиря) — тоже сначала платиновый, потом платино-иридиевый. Гиря воспроизводила вес одного литра воды при температуре 4°С (наибольшая плотность). Для обеспечения единства измерений во всем мире эталоны были откопированы и розданы в страны-участницы Метрической конвенции, в том числе в Россию. Копии эталонов через определенные промежутки времени привозили обратно в Париж в Международное бюро мер и весов и сравнивали с исходным килограммом. За истекшее время — больше ста лет — массы разных копий эталона килограмма разошлись на десятки микрограмм. Это незаметно при бытовом применении, но для современного уровня науки уже существенно.
Знак после запятой
Может показаться, что существующие сейчас эталоны, включая государственный первичный эталон, станут не нужны. Это не так. Переход к новым определениям единиц СИ позволяет изменить конструкцию первичных эталонов, сделав их точнее и избавив от «артефакта», произведенного человеком. Теперь любая квалифицированная лаборатория, обладающая достаточными финансами, может воспроизвести единицу с высокой точностью на самом передовом уровне. Однако если точность отдельных элементов и узлов не будет достаточной, то установка, построенная по принципу весов Киббла, не обеспечит ожидаемую «высшую точность». Поэтому для обеспечения единства измерений в стране, для того чтобы все измерения проводились в одних единицах с ожидаемой точностью, требуется сохранять и совершенствовать систему эталонов. Кроме того, весы Киббла — очень недешевое удовольствие, и для калибровки массово применяемых рабочих средств измерений подойдут эталоны попроще, которые используются и сегодня. А «высшая точность» окажется востребована современными высокими технологиями в науке и промышленности.
Возникает вопрос: если каждый может сделать эталон, по точности не уступающий первичному, то как быть в ситуации, когда результаты воспроизведения килограмма на двух эталонах получатся различными?
Для этой цели метрологи всего мира проводят международные сличения, когда один и тот же объект «взвешивают» на первичных эталонах разных государств и сравнивают результаты. Если у кого-то результат слишком сильно отклоняется от общего среднего, скорее всего, в работе этого эталона есть неточности и он требует настройки. Государства, успешно завершившие международные сличения, начинают признавать измерительные и калибровочные возможности друг друга по данному виду измерений, а сведения об этом заносятся в базу данных Международного бюро по мерам и весам.
Как работают весы Киббла
Весов Киббла в России пока нет. На 2015 год (более поздних сводных официальных данных нет) действующие или находящиеся в высокой степени готовности к измерениям весы Киббла имелись в Национальном институте стандартов и технологий США (NIST), Федеральной службе метрологии Швейцарии (METAS), Институте национальных измерительных стандартов при Национальном исследовательском совете Канады (NRC-INMS), Национальной лаборатории метрологии и испытаний Франции (LNE), Национальном институте метрологии Китая (NIM), лаборатории Бюро стандартов Новой Зеландии (MSL) и Корейском институте эталонов и науки (KRISS, Южная Корея). Они и стали первыми обладателями нового килограмма.
Сейчас Росстандарт готовит проект по созданию российских весов Киббла, которые нужны и по объективным причинам, и из соображений государственного престижа. Кроме того, это возможность испробовать новые технологии для российских высокоточных производств, так как в конструкции весов применяются самые современные технические решения. Кстати, небольшой запас времени еще есть, в ноябре в Версале только проголосовали за «новый килограмм», а официально решение вступит в силу во Всемирный день метрологии 20 мая 2019 года.
Измерения прямые и косвенные
Прямое измерение — это измерение, при котором искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений.
Косвенные измерения — измерения, при которых значение величины определяют (находят) путем вычисления (на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям).