Рабочие эталоны

[Некролог 139]

Создаю эту тему для обсуждения общих вопросов по классификации технических средств, применяемых при поверке (и калибровке, но для меня более актуальна поверка), на рабочие эталоны и "все остальные".

Думается, все согласятся, что, например, мегаомметр, применяемый для проверки сопротивления изоляции измерительного прибора, к эталонам не относится, даже если проверка сопротивления изоляции входит в поверку. Он, по-моему, даже недостоин занесения в протокол, и точно недостоин занесения в свидетельство о поверке, ибо графа называется "Эталоны".

Но есть другие приборы, которые, хотя и не хранят в себе единицу физической величины с точностью, необходимой для проведения поверки, тем не менее определяюще важны для поверки. Думаю, многие догадались, что речь пойдёт о средствах сравнения, в более узком смысле - компараторах.

Приведу для начала определения:

6.2 средство измерений

de Messmittel

en measuring instrument

fr instrument de mesure;

appareil mesure

Техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Примечания

1 Приведенное определение вскрывает суть средства измерений, заключающуюся, во-первых, в "умении" хранить (или воспроизводить) единицу физической величины; во-вторых, в неизменности размера хранимой единицы. Эти важнейшие факторы и обусловливают возможность выполнения измерения (сопоставление с единицей), т.е. "делают" техническое средство средством измерений. Если размер единицы в процессе измерений изменяется более чем установлено нормами, таким средством нельзя получить результат с требуемой точностью. Это означает, что измерять можно лишь тогда, когда техническое средство, предназначенное для этой цели, может хранить единицу, достаточно неизменную по размеру (во времени).

2 При оценивании величин по условным шкалам шкалы выступают как бы "средством измерений" этих величин

6.20 средство сравнения

Техническое средство или специально создаваемая среда, посредством которых возможно выполнять сравнения друг с другом мер однородных величин или показания измерительных приборов.

Примечание - Иногда техническое средство снабжается средством измерений, обеспечивающим функцию сравнения.

Примеры

1 Рычажные весы, на одну чашку которых устанавливается эталонная гиря, а на другую поверяемая, - есть средство для их сравнения.

2 Градуировочная жидкость для сравнения показаний эталонного и рабочего ареометров служит необходимой средой для градуирования рабочих ареометров.

3 Температурное поле, создаваемое термостатом для сравнения показаний термометров, является необходимой средой.

4 Давление среды, создаваемое компрессором, может быть измерено поверяемым и эталонным манометрами одновременно. На основании показаний эталонного прибора градуируется поверяемый прибор

6.21 компаратор

de Komparator

en comparator

fr comparateur

Средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин.

Примеры

1 Рыжачные весы.

2 Компаратор для сличения нормальных элементов

12.1 эталон единицы физической величины;

эталон

de Normal

en measurement standard

fr etalon

Средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

Примечания

1 Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.

2 Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками (по М.Ф. Маликову) - неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью

12.4 эталон сравнения

de Transfernormal

en transfer standard

fr etalon de transfert

Эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом

12.6 рабочий эталон

de Arbeitssekundarnormal

en working standard

fr etalon de travail

Эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.

Примечания

1 Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной.

2 При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, ..., n-й), как это было принято для ОСИ. В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам

рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений

Средство измерений (СИ) определяется как нечто, что ХРАНИТ величину. Компаратор же назван средством сравнения. Он не хранит величину. Таким образом, эталон (являющийся, по определению, СИ) как бы не может быть компаратором.

Но существуют компараторы, в которых используется внутренняя мера, которая на краткий, по сравнению с межповерочным интервалом эталонной меры, миг, после юстировки компаратора по эталонной мере, используется для сравнения остальной частью компаратора, который при этом, если принять, что внутренняя мера обрела качество кратковременно хранить размер физической величины, выступает как "СИ на час". Это подозрительно намекает на признание компаратора эталоном сравнения, которому вроде бы препятствует только определение компаратора как средства сравнения. Но определение средства сравнения, если быть пуристом, не исключает наличия средств сравнения, являющихся одновременно и СИ, ведь СИ - тоже техническое средство, а средству сравнения прямо не запрещается хранить размер величины, как СИ. Таким образом, компаратор как бы может являться СИ, но может ли он являться эталоном? По-моему, нет, поскольку он всё равно размер величины получает при применении, а не хранит её некоторый установленный интервал с заданной погрешностью/нестабильностью.

Таким образом, мы можем условно разделить компараторы на "чистые средства сравнения" (когда к ним одновременно подключается эталон и поверяемое СИ, и компаратор только непосредственно сравнивает воспроизводимые/измеряемые ими величины) и "СИ на час" (описанные подключения неодновременны, или одновременны, но сравнение проводится только с разделением во времени, с промежуточным хранением размера величины во внутренней мере). Разделение это весьма условно; собственно, далее я буду выступать с позиции, что компаратор является чисто средством сравнения, потому что, в сущности, срок хранения размера величины внутренней мерой определяется при создании компаратора, и для пользователя это "чисто процедурный момент": ну посчитал разработчик, что его компаратору нужно немножко похранить величину - какая пользователю разница, ведь точность получаемого результата поверки зависит от точности "взрослой" эталонной меры и погрешности компаратора (в которую заложена и предельно достижимая стабильность внутренней меры компаратора при разумно минимальном интервале между переключениями юстировка-работа), и достигает этого пользователь, соблюдая руководство по эксплуатации компаратора и не вникая в тонкости.

А теперь практический вопрос: следует ли записывать используемые при поверке компараторы в графу "эталоны" свидетельства о поверке?

Конкретизирую двумя примерами.

1. При поверке мер напряжения эталон - мера напряжения более высокого разряда. Но сравнение проводится компаратором (например, Р3003).

2. При поверке калибраторов напряжения эталон - та же мера. Сравнение проводится либо компаратором (может выступать как 2 устройства, вроде сверхлинейного источника напряжений 1, 2, 3...10 В, 0,1, 0,2...1 В и т.п., типа П327 или более нового Н4-8, плюс нано/микровольтметр, но в сущности это тот же компаратор, собственно, часть функций компаратора можно приписать и образцовому делителю напряжения Р3027, используемому при поверке высоковольтных диапазонов), либо вольтметром-калибратором более высокого класса. У нас в последнее время тяготеют к последнему варианту - есть Н4-12, у него ПГ на диапазонах на уровне 10-6 или немного хуже, и нелинейность ещё в 2-3 раза меньше, а работа с ним весьма быстра и удобна. Разряда Н4-12 не имеет, но в качестве меры отношений применяться может (думаю так: размер величины он не хранит, размер даёт мера напряжения, значит, она и эталон).

В заключение скажу, что и в том, и в другом случае у нас в графу "эталоны" компаратор/вольтметр-калибратор вносят. Но насколько это правильно формально? Что это правильно по сути, нисколько не сомневаюсь, ведь компаратор - один из важнейших элементов в передаче размера величины, особенно если номинальные значения эталонной меры и поверяемого СИ заметно отличаются (10 В и 1000 В, к примеру). В сущности, компаратор - это мера отношения величин. Но отношение величин одной и той же размерности - не есть величина, значит, компаратор - не эталон...

[Данилов А.А. 1988]

1. Средство сравнения к эталонам не относится, т.к. средство сравнения не хранит размер единицы физической величины.

2. Передача размера единицы физической величины предполагает использование средства сравнения, что закреплено государственными поверочными схемами (ГПС).

3. В поверочных схемах установлены требования к средствам сравнения, применяемым на каждой ступени передачи размера единицы физической величины.

Отсюда: использование одного и того же эталона, но с различными средствами сравнения (с отличающимися МХ) не гарантирует передачу размера единицы физической величины с одинаковыми характеристиками.

Следовательно, для обеспечения ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТИ размера единицы величины вплоть до национального эталона в свидетельстве о поверке НЕОБХОДИМО указывать информацию не только о рабочих эталонах, но и о средствах сравнения.

[Александр_Вождь 0]

3. В поверочных схемах установлены требования к средствам сравнения, применяемым на каждой ступени передачи размера единицы физической величины.

Следовательно, для обеспечения ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТИ размера единицы величины вплоть до национального эталона в свидетельстве о поверке НЕОБХОДИМО указывать информацию не только о рабочих эталонах, но и о средствах сравнения.

Где можно посмотреть информацию о компараторах, используемых в ГЭТ 118?