Содержание
1. Классификация эталонов ……………………………………
2. Эталон единицы силы электрического тока ………………..
3. Эталон единицы электродвижущей силы и напряжения
4. Эталон единиц времени и частоты
5. Эталон единицы электрического сопротивления
6. Эталон единицы электрической ёмкости
7. Эталон единицы индуктивности.
ЭТАЛОНЫЕДИНИЦ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Средства измерения, предназначенные для воспроизведения и хранения единиц измерений, для поверки и градуировки мер и измерительных приборов, делятся на эталоны и образцовые средства измерения.
Эталон – это средство измерения (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи её размера другим средствам измерений. Эталоны специально классифицируют в зависимости от метрологического назначения. Это назначение установлено документами ГОСТ 8.057 – 80 и предполагает оснащение метрологической службы первичными, специальными, государственными и вторичными эталонами.
Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью.
Специальный эталон служит для воспроизведения единицы в условиях, в которых первичный эталон не может использоваться и прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью технически неосуществима (например, на высоких и сверхвысоких частотах, в начале и конце участков диапазонов измерений и т.д.).
Первичные и специальные эталоны являются исходными для страны, их утверждают в качестве государственных.
Все эталоны характеризуются неисключённой систематической погрешностью воспроизведения соответствующей единицы и относительным среднеквадратическим отклонением результата измерения размера этой единицы. Первая величина показывает точность эталона по отношению к принятому определению единицы и важна как для обеспечения правильности измерений, так и для их единства в международном масштабе. Вторая характеризует воспроизводимость эталоном размера единицы и и является важнейшей характеристикой обеспечения единства измерений в стране.
|
|
Вторичный эталон – эталон, значение которого устанавливается по первичному эталону и он занимает подчинённое положение. Вторичные эталоны, в свою очередь, подразделяются на эталоны-копии, эталоны-сравнения и рабочие эталоны.
Эталон-копия предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам. Благодаря этому первичный эталон разгружается от текущих работ по передаче размера единицы, что повышает срок его службы.
Эталон сравнения применяется для взаимного сличения эталонов, которые по тем или иным причинам нельзя непосредственно сравнивать друг с другом (например, международные сличения эталонов).
Рабочие эталоны являются наиболее распространённой категорией вторичных эталонов, и они предназначены для поверки образцовых и наиболее точных рабочих средств измерений. Рабочими называют такие средства, которые применяются для измерений, не связанных с передачей размера единиц.
Метрологическая последовательность передачи размеров единиц: от первичного эталона рабочим, затем от рабочих эталонов – образцовым средствам измерений различных разрядов и далее рабочим мерам и измерительным приборам, т.е. рабочим средствам измерений.
|
|
Совокупность всех перечисленных эталонов образует эталонную базу Российской Федерации. Рассмотрим в качестве примеров государственные эталоны единиц наиболее распространённых электрических величин.
В соответствии с требованиями ГСИ и СИ результаты измерений (в том числе и радиоизмерений) должны выражаться в единицах величин, допущенных к применению документами ГОСТ 8.417 – 81 «ГСИ. Единицы физических величин». Согласно этому стандарту основной единицей электрических величин является единица силы тока – ампер (А). Производными от ампера единицами электрических величин являются:
- единица электродвижущей силы (ЭДС) и электрического напряжения – вольт (В);
- единица частоты – герц (Гц);
- единица электрического сопротивления – ом (Ом);
- единица индуктивности и взаимной индуктивности двух катушек – генри (Гн);
- единица электрической ёмкости – фарад (Ф).
Все перечисленные единицы воспроизводятся и хранятся посредством Государственных первичных эталонов.
Эталон единицы силы электрического тока.
Государственный первичный эталон ампера (регламентируется ГОСТ 8.022 – 75) – это комплекс средств измерений, в состав которого входят токовые весы и мера электрического сопротивления, применяемая при передаче размера ампера (эталон сравнения). С помощью токовых весов реализуется закон взаимодействия электрических токов – закон Ампера, положенный в основу определения ампера. В токовых весах, представляющих собой рычажные равноплечие весы, с одной стороны на коромысло действует сила взаимодействия двух соленоидов, один из которых подвижен и подвешен к этому коромыслу, с другой стороны – гиря известной массы. При протекании по этим катушкам постоянного тока возникает сила их взаимодействия, которая уравновешивается, которая уравновешивается силой тяжести (например, массой гири).
|
|
Итак, при равновесии весов сила тока определяется массой гири, ускорением её свободного падения в месте расположения весов, постоянной электродинамической системы (соленоидов), которая зависит от формы и размеров соленоидов, диаметра сечения провода соленоида, значения относительной магнитной проницаемости среды и т.п., т.е. ампер воспроизводится через основные единицы – метр, секунду, килограмм.
Эталон ампера воспроизводит значение силы постоянного электрического тока и обеспечивает передачу размера ампера в диапазоне 10־¹²…30А с относительным среднеквадратическим отклонением результата измерений не более 4∙10־ и при относительной систематической погрешности, не превышающей 8∙10־.
Для воспроизведения и хранения единицы силы переменного тока разработаны и утверждены два государственных специальных эталона.
Государственный эталон силы переменного тока для диапазона частот 40…10 Гц и значений токов 0,01…10А (Гост 8.183 – 76) состоит из набора компарирующих (от слова компаратор – сравнивающее устройство) термоэлектрических преобразователей, потенциометров постоянного тока, меры электродвижущей силы (нормального элемента), набора мер электрического сопротивления и стабилизированных источников постоянного и переменного токов. Данный эталон воспроизводит единицу силы тока с относительным квадратическим отклонением не более 10־ при относительной систематической погрешности, не превышающей 2·10־.
Государственный эталон силы переменного тока для диапазона частот 0,1…300 МГц и значений токов 3…100 А (ГОСТ 8.132- 74) включает электродинамический амперметр с двумя коаксиальными измерительными секциями, фотоэлектрический компаратор и измерительный трансформатор. Воспроизведение ампера осуществляется с относительным среднеквадратическим отклонением не более 5·10־ при относительной систематической погрешности, не превышающей 8,5·10־.