Эталон единицы массы — Конспект Лекций, раздел Образование, Метрология, стандартизация и сертификация Определение Единицы Массы – Килограмма – Было Дано Iii Генеральной Конференци…
Определение единицы массы – килограмма – было дано III Генеральной конференцией по мерам и весам 1901 г. в следующем виде:
«Килограмм – единица массы – представлен массой международного прототипа килограмма»
При установлении метрической системы мер в качестве единицы массы была принята масса 1 кг, равная массе 1 дм 3 чистой воды при температуре ее наибольшей плотности (4 o С).
В этот период были проведены точные измерения массы известного объема воды путем последовательного взвешивания в воздухе и воде пустого бронзового цилиндра, размеры которого были тщательно определены.
Изготовленный на основе этих взвешиваний первый прототип килограмма представлял собой платиновую цилиндрическую гирю высотой 39 мм, равной его диаметру. Он был передан на хранение в Национальный Архив Франции.
В XIX в. было произведено повторное тщательное измерение массы 1 дм 3 воды, при этом было установлено, что эта масса немного (приблизительно на 0,28 г) меньше массы прототипа Архива.
Для того, чтобы при дальнейших, более точных взвешиваниях, не менять значения единицы массы, Международной комиссией по эталонам метрической системы в 1872 г. было решено за единицу массы принять массу прототипа килограмма Архива.
В 1883 г. были изготовлены 42 прототипа килограмма из платиноиридиевого сплава (90% платины и 10% иридия).
Копии №12 и №26 получены по жребию Россией в 1889 г. согласно Метрической конвенции. Копия №12 стала государственным эталоном России. Эталон хранится на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном шкафу особого сейфа, находящегося в термостатированном помещении ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, г. С.–Петербург.
В настоящее время в состав государственного первичного эталона единицы массы России входят оба прототипа килограмма №12 и №26, набор эталонных гирь от 1до 500 г из платиноиридиевого сплава, эталонные весы номер 1 и номер 2 с дистанционным управлением, служащие для передачи размера единицы массы от первичного эталона вторичным и рабочим эталонам. Эталонные весы имеют предел взвешивания 1 кг, 200, 25 и 3 г.
Государственный эталон единицы массы Украины включает в себя три гири номинальной массой 1 кг, изготовленные и аттестованные во ВНИИМ, Россия, а также:
- набор эталонных гирь от 1 до 500 г;
- эталонные весы-компаратор;
- эталонные автоматизированные весы собственной конструкции.
Несмотря на все предосторожности, как показывают результаты международных сличений, за 90 лет масса эталонной гири России увеличилась на 0,02 мг. Объясняется это адсорбцией молекул из окружающей среды, оседанием пыли на поверхность гири и образованием тонкой коррозионной пленки. В силу этого, а также ввиду значительных практических неудобств работы с прототипами, признано целесообразным искать пути создания естественного эталона килограмма. Сегодня такие работы ведутся в крупнейших метрологических центрах мира.
Одним из направлений исследований является идея использования в качестве эталона массы нейтрона.
Другое предложение основано на воспроизведении единицы массы через счетное число атомов какого-нибудь химического элемента, например изотопа кремния-28. Для этого необходимо точно определять число Авогадро через объем и молярную массу кремниевого артефакта, для чого применяются, соответственно оптико-рентгеновский интерферометр и специальные химические операции и масс-спектрометрические измерения.
Описаны результаты экспериментов по воспроизведению единицы массы с помощью фундаментальных констант на основе так называемых ваттовых весов. Оборудование, используемое в эксперименте, первоначально предназначено было для определение электрического ватта, но оказалось подходящим для определения постоянной Планка. Это оборудование включает в себя равноплечие весы, к одному плечу которых присоединена катушка, помещенная во внешнее магнитное поле, а другое – нагружено эталоном массы 1 кг. После уравновешивания весов катушка перемещается на некоторое расстояние от положения равновесия с постоянной скоростью, измеряемой лазерным интерферометром. В этом режиме измеряется наведенное напряжение в единицах, воспроизводимых на основе эффекта Джозефсона. Достигнутая неопределенность воспроизведения массы этим способом не превышает 8·10 -8 .
Перспективными считаются работы по созданию эталона массы на основе метода «левитирующей» массы (достигнутая неопределенность 10 -5 …10-6 ).
В РТВ ведутся работы по воспроизведению единицы массы посредством накопления ионов золота. Экспериментальное оборудование состоит из источника ионов, сепаратора массы, накопителя ионов и массокомпаратора. Достигнутая неопределенность измерений составляет 10 -3 .
К сожалению, результаты перечисленных исследований пока далеки от реального использования для создания эталона.
Все темы данного раздела:
Метрология подразделяется на: – теоретическую; – законодательную; – практическую. Теоретическая метрология изучает общие теоретические основы изм
В процессе практической деятельности человеку приходится сравнивать между собой размеры физических величин. Официальная метрология, пока занималась простыми, устоявшимися измерениями геометрических
Из уравнения измерения видно, что числовые значения измеряемых величин зависят от того, какие используются единицы измерения. Если допустить произвол в выборе единиц измере
В системе СИ используются десятичные кратные и дольные единицы, которые образуются при помощи множителей, а их названия и обозначения – из названий и обозначений исходных единиц с помощью соответст
Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций: умножения и деления. Размерность производной единицы – это выражение в форме
Национальная эталонная база является технической основой обеспечения единства измерений и представляет собой совокупность государственных и исходных для страны эталонов, которые обе
Как уже говорилось, одной из функций эталона является передача размера единицы ФВ рабочим СИТ. Передача размера единицы есть приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым СИТ,
Бертран Рассел (1872 – 1970 – английский математик, физик и общественный деятель) сказал однажды: «Время – это очень простая вещь, пока Вы не попытаетесь объяснить, что это такое». (Высота
В конце ХVIII в., в период введения метрической системы мер, Национальное собрание Франции приняло одну десятимиллионную часть четверти Парижского меридиана в качестве единицы длины – метра. В 1799
Из определения силы тока как физической величины видно, что единица силы тока равна количеству электричества, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени. Поэтому естественно
Моль равен количеству вещества, содержащему столько же структурных элементов (атомов, молекул или других частиц), сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12. В у
Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или
Одной из основных метрологических характеристик измерительных преобразователей является статическая характеристика преобразования (иначе называемая функцией преобразования или градуировочной
Важнейшей метрологической характеристикой средств измерений является погрешность. Под абсолютной погрешностью меры понимается алгебраическая разность между ее номинальным
К влияющим величинам относятся: – параметры окружающей среды (температура, давление, влажность и т.п.); – параметры питающего напряжения (значение напряжения, частота); –
Динамический режим характеризуется такими изменениями информативного или неинформативного параметра входного сигнала, влияющей величины, сигнала управления, помехи или структуры СИТ за время провед
Одним из важных процессов, влияющих на погрешность измерений является взаимодействие между объектом измерения и соединенными с ним СИТ, а также между двумя (и более) последовательно соединенными СИ
К числу метрологических характеристик средств измерения относятся и неинформативные параметры выходного сигнала измерительного преобразователя, поскольку они могут оказывать существенное влияние на
Под нормированием понимается установление границ на допустимые отклонения реальных метрологических характеристик СИТ от их номинальных значений. Только посре
Используя методы теории точности, всегда можно найти такие допуски на параметры элементов измерительного прибора, соблюдение которых гарантировало бы и без регулировки получение их с погрешностями,
Поверка СИТ – установление пригодности СИТ, на которые распространяется государственный метрологический надзор, к применению на основании результатов контроля их метрологических характеристик.
По мере продвижения вверх по поверочной схеме от рабочих мер и измерительных приборов к эталонам неизбежно сокращается число мер, различных по номинальному значению. Поэтому на некоторой ступени по
В основу работы любого СИТ положен тот или иной метод измерения. Метод измерения – совокупность способов использования СИТ и принципа измерения для создания измеритель
Учитывая присутствие погрешности в результате измерений , последний можно представить в виде следую
Случайной называется погрешность, которая хаотически изменяет свое значение и знак при повторных равноточных измерениях физической величины одного и того же раз
Задача определения закона распределения случайной погрешности решается в два этапа: 1) построение гистограммы или кумулятивной кривой распределения случайной погрешности и высказывание гип
В отличие от самих числовых характеристик их оценки являются случайными величинами, причем их значения и рассеянность зависят от числа экспериментальных данных. Точечные оценки числовых ха
Если закон распределения неизвестен, то для оценки доверительного интервала следует воспользоваться неравенством Чебышева (не самом деле Чебышёв Пафнутий Львович (1821 –
Уменьшить случайную погрешность можно, определяя оценку математического ожидания многократных наблюдений измеряемой величины
Грубые погрешности и промахи являются особым видом случайных погрешностей. Грубые погрешности вызваны, как правило, резкими кратковременными изменениями условий измерений: меха
Результат измерения (или
При для обнаружения грубых погрешностей и промахов пользуются критерием Смирнова, для которого
Систематические погрешности являются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях физической величины одного и того же размера. Систематические погр
Если результат наблюдения содержит систематическую погрешность
Определяются средние арифметические значения групп наблюдений в порядке их получения: . Определяется дисперсия сре
Состоит в сравнении оценок межгрупповой дисперсии и средней дисперсии групп
Способы компенсации систематических погрешностей зависят от характера изменения последних. Однако существует целый ряд способов, применимых как к постоянным, так и к переменным систематическим погр
Погрешность измерения, как правило, вызывается разнообразными одновременно действующими причинами и поэтому может состоять из большого числа
Неопределенность измерений – параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могут быть обоснованно приписаны измеряем
Модельное уравнение выражает зависимость между выходной (измеряемой) величиной и входными величина
Значения входных величин находят путем их измерения с однократными или многократными наблюдениями или оценивания из внешних источников. При проведении многократных измерений за знач
Оценку выходной величины получают при подстановке в модельное уравнение оценок входных величин
Определяется по формуле . Она соответствует среднему квадратическому отклонению результата измер
Находится в зависимости от априорной информации об изменчивости -ой входной величины. Если
Коэффициенты чувствительности показывают, как оценка выходной величины
Вклад неопределенности каждой входной величины
Входные величины могут быть попарно коррелированны (статистически зависимы).
Степень их статистической зависимости выражается с помощью коэффициента корреляции
Определение суммарной стандартной неопределенности осуществляется по закону распространения неопределенности
Коэффициент охвата представляет собой множитель, на который умножают суммарную стандартную неопреде
Полный результат измерения включает в себя оценку выходной величины и приписанное ей значение расширенной неопределенности с указанием уровня доверия
Зародилась стандартизация очень давно. Одним из первых актов основателя и первого императора Китайской империи в династии Хань Лю Баня, пришедшего к власти в 206 г. до нашей эры, бы
Международная стандартизация – это совокупность международных организаций по стандартизации и продуктов их деятельности – стандартов, рекомендаций, технических отчетов и другой науч
НД применяют на всех стадиях жизненного цикла продукции, выполнения процесса или оказания услуги, а именно проектирования, изготовления, реализации, установки (монтажа), эксплуатаци
Продукция Название робот Документы, которые выдаются Обследование производства Аттестация производства
Для получения сертификата соответствия на продукцию, которая выпускается серийно необходимо: 1. Заявка на проведение работ по сертификации в Системе УкрСЕПРО. 2.
Вопросами сертификации в настоящее время занимаются такие организации: Ø Международная организация по стандартизации (ИСО), в частности, ее Комитет по оценке соответ
В 1985 г. была принята Директива Совета ЕС о технической гармонизации, в которой разграничивается
В США действуют законы по безопасности различных видов продукции, которые и служат правовой основой сертификации соответствия. Согласно этим законам обязательной сертификации подлежит продукция, на
Правовой базой сертификации в Германии служат законы в области охраны здоровья и жизни населения, защиты окружающей среды, безопасности труда, экономии ресурсов, защиты интересов потребителей. С 19
За сертификацию отвечает Французская ассоциация по стандартизации (AFNOR).
В Японии действуют три формы сертификации: Ø обязательная сертификация, подтверждающая соответствие законодательным требованиям; Ø добровольная сертификация на соотв
