ТЕМА 2

МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ВИМІРЮВАННЯ. СУЧАСНІ МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ

ХАРАКТЕРИСТИК ТА ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ТОВАРІВ

1. Поняття про систему фізичних величин

2. Загальні поняття про технічні вимірювання

3. Види засобів вимірювань

4. Метрологічні характеристики засобів вимірювання

5. Статистична характеристика вимірюваної величини

6. Еталони - класифікація і види

1. Поняття про систему фізичних величин

У 1875 р. сімнадцять держав світу, у тому числі, "для забезпечення міжнародної єдності і удосконалення метричної системи" підписали Метричну конвенцію, відповідно до якої була створена міжнародна організація мір і ваг зі своїми органами: Генеральною конференцією по мірах і вагам, Міжнародним комітетом мір і ваг, Міжнародним бюро мір і ваг. В даний час Метричну конвенцію підписали понад 40 країн світу, у тому числі майже усі великі держави. Цією міжурядовою організацією мір і ваг і було вирішене питання міжнародної уніфікації одиниць вимірювань шляхом створення єдиної міжнародної системи одиниць.

Генеральна конференція по мірах і вагам (ГКМВ) у 1954 р. визначила шість основних одиниць фізичних величин для їхнього використання в міжнародних відносинах: метр, кілограм, секунда, ампер, градус Кельвіна і свіча. ХІ Генеральна конференція по мірах і вагам у 1960 р. затвердила Міжнародну систему одиниць, що позначається SI (від початкових букв французької назви Systeme International d' Unites), українською мовою - СІ.

В наступні роки Генеральна конференція прийняла ряд доповнень і змін, у результаті чого в системі стало сім основних одиниць, додаткові і похідні одиниці фізичних величин: одиниця довжини – метр, м; одиниця маси - кілограм - маса, кг; одиниця часу – секунда, с; одиниця сили електричного струму – ампер, А; одиниця термодинамічної температури – Кельвін, К; одиниця кількості речовини – моль, моль; одиниця сили світла - кандела – кд.

Визначення цих величин досить складні і вимагають достатнього рівня знань, насамперед з фізики. Але вони дають уявлення про природне походження прийнятих одиниць, а їхнє тлумачення ускладнювалося з розвитком науки і завдяки новим досягненням теоретичної і практичної фізики, механіки, математики й інших фундаментальних галузей знань. Це дало можливість, з одного боку, представити основні одиниці як достовірних і точні, а з іншого боку - як з'ясовні і як би зрозумілі для всіх країн світу, що є головною умовою для того, щоб система одиниць стала міжнародної. Міжнародна система SI вважається найбільш досконалої й універсальною в порівнянні з попередніми. Крім основних одиниць, у системі SI є додаткові одиниці для вимірювання плоского і тілесного кутів - радіан і стерадіан відповідно, а також велика кількість похідних одиниць простору і часу, механічних величин, електричних і магнітних величин, теплових, світлових і акустичних величин, а також іонізуючих випромінювань.

Після прийняття Міжнародної системи одиниць ГКМВ практично всі міжнародні організації ввели її у свої рекомендації з метрології і призвали всі країни- члени цих організацій прийняти її. У нашій країні система SI офіційно була прийнята шляхом введення в 1963 р. У 1981 р. постановою Держстандарту (ГОСТ 8.417- 81) у СРСР було введено обов'язкове застосування Міжнародної системи одиниць SI (таблиця в додатку 1). На сьогоднішній день система SI дійсно стала міжнародною, але разом з тим, застосовуються і позасистемні одиниці, наприклад, тонна, доба, літр, гектар і ін.

2. Загальні поняття про технічні вимірювання показників якості товарів

Вимірюванням називають сукупність операцій, виконуваних за допомогою технічного засобу, що зберігає одиницю величини і дозволяє порівняти з нею вимірювану величину. Отримане значення величини і є результат вимірювання. Цікаво відзначити відповідність у цілому такого сучасного трактування з тлумаченням цього терміна філософом П.Л. Флоренським, що ввійшло в "Технічну енциклопедію" видання 1931 р.: "Вимірювання - основний пізнавальний процес науки і техніки, за допомогою якого невідома величина кількісно порівнюється з другою, однорідною з нею і яка вважається відомою".

Одна з головних задач метрології - забезпечення єдності вимірювання - може бути вирішена при дотриманні двох умов, які можна назвати основними:

1. вираження результатів вимірювання у єдиних узаконених одиницях;

2. установлення припустимих помилок (похибок) результатів вимірювання і меж, за які вони не повинні виходити при заданій імовірності.

Похибкою називають відхилення результату вимірювання від дійсного (істинного) значення вимірюваної величини. При цьому варто мати на увазі, що істинне значення фізичної величини вважається невідомим і застосовується в теоретичних дослідженнях; дійсне значення фізичної величини встановлюється експериментальним шляхом у припущенні, що результат експерименту (виміру) у максимальному ступені наближається до дійсного значення. Погрішності вимірювань звичайно приводяться в технічній документації на засоби вимірювання або в нормативних документах. Правда, якщо врахувати, що погрішність залежить ще і від умов, у яких проводиться сам вимір, від експериментальної помилки методики і суб'єктивних факторів людини у випадках, де вона безпосередньо бере участь у вимірюванні, то можна говорити про декілька складових погрішностей вимірювань або про сумарну погрішність.

По кількості вимірювальної інформації розрізняють однократні і багаторазові виміри. Однократні виміри - це один вимір однієї величини, тобто число вимірювань дорівнює числу вимірюваних величин. Практичне застосування такого виду вимірювання завжди сполучено з великими погрішностями, тому варто проводити не менш трьох однократних вимірювань і знаходити кінцевий результат як середнє арифметичне значення. Багаторазові виміри характеризуються перевищенням числа вимірювань кількості вимірюваних величин. Звичайно мінімальне число вимірювань у даному випадку більше трьох. Перевага багаторазових вимірювань - у значному зниженні впливів випадкових факторів на погрішність вимірювання.

Стосовно основних одиниць виміри поділяють на абсолютні і відносні. Абсолютними вимірами називають такі, при яких використовується прямий вимір однієї (іноді декількох) основної величини і фізична константа.

Так, у відомій формулі Ейнштейна Е=тс2, маса (т) - основна фізична величина, що може бути виміряна прямим шляхом (зважуванням), а швидкість світла (с) - фізична константа.

Відносні виміри базуються на установленні відношення вимірюваної величини до абсолютної, що застосовується як одиниця. Природно, що шукане значення виміру залежить від використовуваної одиниці. З вимірюванням зв'язані такі поняття, як "шкала вимірювання", "принцип вимірювання", "метод вимірювання".

Шкала вимірювання - це упорядкована сукупність значень фізичної величини, що є основою для її виміру. Пояснимо це поняття на прикладі температурних шкал. У шкалі Цельсія за початок відліку прийнята температура танення льоду, а як основний інтервал (опорної точки) - температура кипіння води. Одна сота частина цього інтервалу є одиницею температури (градус Цельсія). У температурній шкалі Фаренгейта за початок відліку прийнята температура танення суміші льоду і нашатирного спирту (або солі), а за опорну точку узята нормальна температура тіла здорової людини. За одиницю температури (градус Фаренгейта) прийнята одна дев'яносто шоста частина основного інтервалу. По цій шкалі температура танення льоду дорівнює + 32°F, а температура кипіння води + 212°F. Таким чином, якщо по шкалі Цельсія різниця між температурою кипіння води і танення льоду то по Фаренгейту вона дорівнює 180°F. На цьому прикладі ми бачимо роль прийнятої шкали як у

кількісному значенні вимірюваної величини, так і в аспекті забезпечення єдності вимірювань. У такому випадку потрібно знаходити відношення розмірів одиниць, щоб можна було порівняти результати вимірювань, тобто t°F/t°C. [5, 6]

У метрологічній практиці відомі кілька різновидів шкал: шкала найменувань, шкала порядку, шкала інтервалів, шкала відносин і ін. Шкала найменувань - це свого роду якісна, а не кількісна шкала, вона не містить нуля й одиниць вимірювання. Прикладом може служити атлас кольорів (шкала кольорів). Процес вимірювання полягає у візуальному порівнянні пофарбованого предмета зі зразками кольорів (еталонними зразками атласу кольорів). Оскільки кожен колір має чимало варіантів, таке порівняння під силу досвідченому експертові, що має не тільки практичний досвід, але і відповідні особливі характеристики зорових можливостей. Шкала порядку характеризує значення вимірюваної величини в балах (шкала землетрусів, сили вітру, твердості фізичних тіл і т.п.). [5, 6] Шкала інтервалів (різностей) має умовні нульові значення, а інтервали встановлюються за узгодженням. Такими шкалами є шкала часу, шкала довжини. Шкала відносин має природне нульове значення, а одиниця вимірювання установлюється за узгодженням. Наприклад, шкала маси (звичайно ми говоримо "ваги"), починаючи від нуля, може бути градуйована по-різному в залежності від необхідної точності зважування.

3. Види засобів вимірювань

Для практичного вимірювання одиниці величини застосовуються технічні засоби, що називаються засобами вимірювання. До засобів вимірювання відносяться: міри, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні прилади, вимірювальні установки і системи, вимірювальні приналежності.

Міра – засіб вимірювання, призначений для відтворення фізичних величин заданого розміру. До даного виду засобів вимірювання відносяться гирі, кінцеві міри довжини і т.п. На практиці використовують однозначні і багатозначні міри, а також набори і магазини мір. Однозначні міри відтворюють величини тільки одного розміру (гиря). Багатозначні міри відтворюють кілька розмірів фізичної величини. Наприклад, міліметрова лінійка дає можливість виразити довжину предмета в сантиметрах і в міліметрах.

Набори і магазини являють собою об'єднання (сполучення) однозначних або багатозначних мір для одержання можливості відтворення деяких проміжних або сумарних значень величини. Набір мір являє собою комплект однорідних мір різного розміру, що дає можливість застосовувати їх у потрібних сполученнях. Наприклад, набір лабораторних гир. Магазин мір - сполучення мір, об'єднаних конструктивно в одне механічне ціле, у якому передбачена можливість за допомогою ручних або автоматизованих перемикачів, зв'язаних з відліковим пристроєм, з'єднувати складовий магазин міри в потрібному сполученні. На такому принципі улаштовані магазини електричних опорів.

До однозначних мір відносять стандартні зразки і стандартні речовини. Стандартний зразок - це належним чином оформлена проба речовини (матеріалу), що піддається метрологічній атестації з метою встановлення кількісного значення визначеної характеристики. Ця характеристика (або властивість) є величиною з відомим значенням при встановлених умовах зовнішнього середовища. До таких зразків відносяться, наприклад, набори мінералів з конкретними значеннями твердості (шкала Мооса) для визначення цього параметра в різних мінералів. Стандартним зразком є зразок чистого цинку, що служить для відтворення температури за міжнародною температурною шкалою МТШ-90.

При користуванні мірами варто враховувати номінальне і дійсне значення мір, а також погрішність міри і її розряд. Номінальним називають значення міри, зазначене на ній. Дійсне значення міри повинне бути зазначене в спеціальному свідченні як результат високоточного вимірювання з використанням офіційного еталона.

Різниця між номінальним і дійсним значеннями називається погрішністюміри. Величина, протилежна за знаком погрішності, являє собою поправку до зазначеного на мірі номінального значення. Оскільки при атестації (перевірці) також можуть бути погрішності, міри підрозділяють на розряди (1-го, 2-го і т.д. розрядів) і називають розрядними еталонами (зразкові вимірювальні засоби), що використовують для перевірки вимірювальних засобів. Величина погрішності міри є основою для поділу мір на класи, що звичайно застосовується до мір, уживаним для технічних вимірювань.

Вимірювальний перетворювач - це засіб вимірювання, що служить для перетворення сигналу вимірювальної інформації у форму, зручну для обробки або збереження, а також передачі в пристрій, що показує, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем.

Вимірювальні перетворювачі або входять у конструктивну схему вимірювального приладу, або застосовуються разом з ним, але сигнал перетворювача не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем. Наприклад, перетворювач може бути необхідний для передачі інформації в пам'ять комп'ютера, для посилення напруги і т.д. Перетворену величину називають вхідною, а результат перетворення - вихідною величиною. Основною метрологічною характеристикою вимірювального перетворювача вважається співвідношення між вхідною і вихідною величинами, яка називається функцією перетворення.

Перетворювачі підрозділяються на первинні (безпосередньо сприймаючі вимірювану величину), що передають, на виході яких величина здобуває форму, зручну для реєстрації або передачі на відстань; проміжні, що працюють у сполученні з первинними і не впливають на змінювання роду фізичної величини.

Вимірювальні прилади – це засоби вимірювання, що призначені для одержання вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього спостереження.

Отже, прилад повинний являти собою сукупність декількох перетворювачів і обов'язково мати вихідний пристрій.

За характером показань ці прилади можуть бути показуючими і аналоговими, а за принципом дії – приладами прямої дії, порівняння, інтегрування і підсумовування.

Прилади прямої дії відображають вимірювану величину на пристрої, що показує, який має шкалу градуювань в одиницях цієї величини. Зміни роду фізичної величини при цьому не відбувається. До приладів прямої дії відносять, наприклад, амперметри, вольтметри, термометри і т.п.

Прилади порівняння призначаються для порівняння вимірюваних величин з величинами, значення яких відомі. Такі прилади широко використовуються в наукових цілях, а також і на практиці для вимірювання таких величин, як яскравість джерел випромінювання, тиск стиснутого повітря й ін.

У залежності від призначення прилади поділяють на універсальні, призначені для вимірювання однакових фізичних величин різних об'єктів, і спеціальні, призначені для вимірювання параметрів виробу одного типу.

У залежності від принципу дії вимірювальної системи, прилади поділяються на механічні, оптичні, оптико-механічні, пневматичні, електричні і т.п.

У залежності з прийнятою термінологією прості прилади з механічним принципом дії вимірювальної системи називаються вимірювальним інструментом (мікрометр, штангенциркуль).

Усі вимірювальні прилади складаються з чуттєвого елемента, що знаходиться під безпосередньою дією фізичної величини, вимірювального механізму і відлікового пристосування. Відлікове пристосування приладу, що показує, має шкалу і покажчик, що виконаний у вигляді стрілки (матеріального стрижня) або променя світла (світлового покажчика). Шкала має сукупність позначок і проставлених біля деяких з них чисел відліку, що відповідає рядові послідовних значень величини.

Ціна розподілу шкали – це різниця значень величини, що відповідає двом сусіднім позначкам шкали. Початкове і кінцеве значення шкали – це найменше і найбільше значення вимірюваної величини, що позначено на шкалі.

Вимірювальні пристосування – це сукупність різних допоміжних елементів, призначених для роботи разом з вимірювальним приладом (наприклад, різні шунти для розширення шкали приладу). Вони необхідні для обчислення виправлень до результатів вимірювання, якщо потрібний високий ступень точності. Наприклад, термометр може бути допоміжним засобом, якщо показання приладу достовірні при строго регламентованій температурі; психрометр - якщо строго застерігається вологість навколишнього середовища.

Варто враховувати, що вимірювальні приналежності вносять певні погрішності в результат вимірювання, що пов'язані з погрішністю самого допоміжного засобу.

Вимірювальні установки і системи - це сукупність засобів вимірювання, об'єднаних за функціональною ознакою з допоміжними пристроями, для вимірювання однієї або декількох фізичних величин об'єкта вимірювання. Звичайно такі системи автоматизовані і забезпечують уведення інформації в систему, автоматизацію самого процесу вимірювання, оброблення і відображення результатів вимірювання для їх сприйняття користувачем.

Вимірювальні інформаційні системи – це засоби вимірювання, призначені для автоматичного представлення інформації у вигляді, зручному для використання в системах керування і регулювання.

У залежності від призначення розрізняють 4 різновиди вимірювальних систем:

1. вимірювальна система (ВС), призначена для встановлення кількісних характеристик об'єкта;

2. система контролю (СК), призначена для установлення відповідності параметрів об'єкта нормам або вимогам до характеристик об'єкта;

3. система діагностики (СД), призначена для встановлення причин несправностей і їхньої локалізації в об'єкті;

4. система розпізнавання (СР), призначена для встановлення належності даного об'єкта до деякого класу зразків об'єкта.

Сьогодні широко застосовуються цифрові вимірювальні перетворювачі. дискретизації за часом і кодуванню спочатку у виді коду двійкової системи числення, а потім десяткової системи. Таким чином, вихідна величина відображається на цифровому відліковому пристрої. Представлення вимірювальної інформації у виді коду забезпечує можливість її реєстрації й обробки, тривалого збереження в запам'ятовуючих пристроях і введення в ЕОМ для обробки.

4. Метрологічні характеристики засобів вимірювання

Метрологічна характеристика засобу вимірювання – це характеристика однієї з властивостей засобу вимірювання, які впливають на результат вимірювання або його погрішність.

Основними метрологічними характеристиками є: діапазон вимірювання (або показання) і різні складові погрішності засобу вимірювання. Для кожного типу засобів вимірювання установлюють свої метрологічні характеристики. (Наприклад, діапазон вимірювання, діапазон показання, номінальне значення міри, дійсне значення міри, погрішність засобу вимірювання або її складові, нестабільність (стабільність), варіація показання, поріг чутливості, коефіцієнт перетворення й ін.)

Метрологічні характеристики, що установлюються нормативними документами, називаються нормованими метрологічними характеристиками, а ті, що визначаються експериментально – дійсними метрологічними характеристиками.

Діапазон показання – це область значень шкали приладу, обмежена кінцевим і початковим значеннями шкали.

Діапазон вимірювання – це область значень вимірюваної величини, для якої нормуються припустимі помилки приладу. Межа вимірювання – це найбільше і найменше значення діапазону вимірювання.

Варіація показання вимірювального приладу – різниця між двома показаннями приладу, коли одне і теж значення вимірюваної величини досягається внаслідок її збільшення або її зменшення.

Стабільність засобу вимірювання – це здатність засобу вимірювання зберігати свої метрологічні характеристики в заданих границях протягом заданого інтервалу часу. Номінальне значення міри – значення величини, приписане мірі або партії мір при виготовленні (наприклад, гиря з номінальним значенням 1 кг).

Дійсне значення міри – дійсне значення величини, відтворене і збережене мірою. Воно знаходиться шляхом звірення міри з більш точним засобом вимірювання. (Наприклад, Державний еталон – платино-іридієва гиря з номінальним значенням маси 1 кг після звірення з Міжнародним еталоном одержала значення 1,000000087 кг – на 87 мкг більше).

Поріг чутливості засобу вимірювання – найменша зміна вимірюваної величини, що викликає помітну зміну вихідного сигналу засобу вимірювання. Наприклад, якщо найменша зміна маси, що викликає помітне переміщення стрілки ваг, складає 10 мг, то поріг чутливості ваг дорівнює 10 мг. Чутливість засобу вимірювання – відношення зміни вихідного сигналу до спричиненої ним зміни вимірюваної величини.

Клас точності засобу вимірювання – це узагальнена характеристика, яка обумовлена межами припустимих основних і додаткових погрішностей, а також іншими властивостями засобів вимірювання, що впливають на точність, значення яких встановлюють у стандартах на окремі види засобів вимірювання. Клас точності звичайно позначають числом. Клас точності засобу вимірювання конкретного типу встановлюють у стандартах технічних вимог (умов). Для кожного класу точності встановлюють конкретні вимоги до метрологічних характеристик, що у сукупності встановлюють рівень точності засобів вимірювання даного класу точності.

За метрологічним призначенням засоби вимірювання поділяють на два види - робочі засоби вимірювання і еталони. Робочі засоби вимірювання застосовують для визначення параметрів (характеристик) технічних пристроїв, технологічних процесів, навколишнього середовища й ін. Робочі засоби можуть бути лабораторними (для наукових досліджень), виробничими (для забезпечення і контролю заданих характеристик технологічних процесів), польовими (для літаків, автомобілів, судів і т.п.). Кожний з цих видів робочих засобів відрізняється особливими показниками. Так, лабораторні засоби вимірювання - самі точні і чуттєві, а їхні показання характеризуються високою стабільністю. Виробничі мають стійкість до впливів різних факторів виробничого процесу: температури, вологості, вібрації і т.п., що може позначитися на вірогідності і точності показань приладів. Польові працюють в умовах зовнішніх впливів, що постійно змінюються в широких межах.

5. Статистична характеристика вимірюваної величини

Унаслідок недосконалості методів і засобів вимірювання, впливу умов вимірювання і недосконалості органів почуттів спостерігача, а також багатьох інших факторів виникають похибки вимірювання (рис. 2.1).

Ці похибки поділяються на два види: випадкові і систематичні. Випадкові погрішності (у тому числі грубі погрішності і промахи) змінюються випадково при повторних вимірах однієї і тієї ж величини. Систематичні погрішності залишаються постійними або закономірно змінюються при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.

Випадкова похибка не може бути виключена з результатів вимірювання, однак її вплив може бути зменшений за рахунок повторних вимірювань однієї і тієї ж величини й обробки експериментальних даних. Грубі похибки і промахи з'являються через помилки або неправильні дії виконавця (його психофізичного стану, неправильного відліку, помилок запису або обчислень, неправильного включення приладу й ін.), а також при короткочасних різних змінах при проведенні вимірювання (вібрація, надходження холодного або теплого повітря, поштовх приладу виконавцем і ін.).

Систематичні похибки – це визначені функції невипадкових факторів, склад яких залежить від фізичних, конструктивних і технологічних особливостей засобів вимірювання, умов їхнього використання, а також індивідуальних якостей спостерігача. Складні закономірності, яким підкоряються систематичні погрішності, визначаються або при створенні засобів вимірювання і комплектації вимірювальної апаратури, або безпосередньо при підготовці вимірювального експерименту й у процесі його проведення.

Обробка результатів вимірювання фізичної величини включає обчислення наступних статистичних характеристик вимірюваної величини: середнього арифметичного ( x ), середнього квадратичного відхилення (S_x), стандартного відхилення середнього ( Sx ), коефіцієнта варіації (Vx ).

6. Еталони – класифікація і види

Особливим засобом вимірювання є еталон. Еталон - це високоточна міра, призначена для відтворення і збереження одиниці величини з метою передачі їїx розміру іншим засобам вимірювання. Від еталона одиниця величини передається розрядним еталонам, а від них робочим засобам вимірювання.

Еталони класифікують на первинні, вторинні і робочі.

Первинний еталон - це еталон, що відтворює одиницю фізичної величини з найвищою точністю, можливої в даній області вимірювання на сучасному рівні науково-технічних досягнень. Первинний еталон може бути національним (державним) і міжнародним.

Національний еталон затверджується національним органом з метрології як вихідний засіб вимірювання для країни. В Україні національні (державні) еталони затверджує Держспоживстандарт.

Міжнародні еталони зберігає і підтримує Міжнародне бюро мір і ваг (МБМВ). Найважливіша задача діяльності МБМВ складається в систематичних міжнародних звіреннях національних еталонів найбільших метрологічних лабораторій різних країн з міжнародними еталонами, а також і між собою, що необхідно для забезпечення вірогідності, точності і єдності вимірювання як однієї з умов міжнародних економічних зв'язків. Звіренню підлягають як еталони основних величин системи SI, так і похідних. Установлено певні періоди звірення. Наприклад, еталони метра і кілограма звіряють кожні 25 років, а електричні і світлові еталони - один раз у 3 роки.

Первинному еталонові супідрядні вторинні і робочі (розрядні) еталони. Розмір відтвореної одиниці вторинним еталоном звіряється з державним еталоном. Вторинні еталони (їх іноді називають "еталоникопії") можуть затверджуватися або Держспоживстандартом, або державними науковими метрологічними центрами, що зв'язано з особливостями їхнього використання. Робочі еталони сприймають розмір одиниці від вторинних еталонів і у свою чергу служать для передачі розміру менш точному робочому еталонові (або еталонові більш низького розряду) і робочим засобам вимірювання.

Найпершими офіційно затвердженими еталонами минулого прототипи метра і кілограма, виготовлені у Франції у 1799 р. були передані на зберігання в Національний архів Франції, тому їх стали називати "метр Архіву" і "кілограм Архіву". З 1872 р. кілограм став визначатися як рівний масі "кілограма Архіву". Кожен еталон основної або похідної одиниці Міжнародної системи SІ має свою цікаву історію і зв'язаний з тонкими науковими дослідженнями й експериментами.

У 1889 р. був виготовлений 31 екземпляр еталона метра з платино-іридієвого сплаву. Виявилося, що еталон № 6 при температурі 0°С точно відповідає довжині "метра Архіву". Саме цей екземпляр еталона за рішенням Першої Генеральної конференції по мірах і вагам був затверджений як міжнародний еталон метра і зберігається в м. Севру (Франція). Інші 30 еталонів були передані різним державам. Російська Імперія одержала № 28 і № 11, причому в якості державного був прийнятий еталон № 28.

Державні еталони - це національне надбання країни, по їх технічних характеристиках можна оцінити науковий і технічний потенціал держави, визначити перспективи її соціально-економічного розвитку, здатність вийти на передові рубежі науково-технічного прогресу. Еталонна база сприяє також захисту інтересів споживачів і держави в сфері якості і безпеки продукції.

Після розпаду СРСР велика частина цієї бази залишилася в Росії. Україна фактично, у перші роки незалежності була начебто "прив'язана" до еталонної бази Росії, що обмежувало й ускладнювало роботу з організації забезпечення єдності вимірювань.

Виходячи з цього, Харківський науково-дослідний інститут метрології (ХНДІМ) разом з іншими компетентними службами вже в 1992 році розробили програму створення еталонної бази України, що була затверджена урядом України.

В результаті у Харкові створено 34 державних еталона з 69 існуючих в Україні. Створена еталонна база забезпечує потреби вітчизняних товаровиробників, сприяє підвищенню конкурентоспроможності продукції і її вихід на світовий ринок. У розвиток еталонної бази України розроблена нова програма "Еталонна Україна" відповідно до якої у нас в 2006 р. повинно бути 80 державних еталонів, що наближає Україну до держав з розвинутою економікою і наукою - до оптимального метрологічного забезпечення.

За останні роки отримані високі результати точності і надійності еталонів, створюваних на основі використання квантових ефектів, що дозволяє припустити можливість створення нових еталонів у недалекому майбутньому. З використанням квантових ефектів був створений сучасний еталон ампера й ома. Квантові еталони характеризуються високим ступенем стабільності значень погрішності відтворення одиниць величин. За допомогою нових методів і засобів вимірювання уточнюються фундаментальні фізичні константи, тому точність квантових еталонів буде зростати. Учені думають, що квантові еталони можна буде вважати "вічними мірами", тому що здатність відтворення одиниць фізичних величин у таких еталонів не піддана впливові зовнішніх умов, географічного місцезнаходження і часу.

Створений еталон маси на основі можливостей ядерної фізики спричинив те, що багато існуючих еталонів перейдуть у розряд "вічних", оскільки розмірності їхніх величин зв'язані так чи інакше з масою. У таких умовах зміниться і система перевірки і калібрування, яка прив'язана до державних еталонів, тобто відбудеться її децентралізація, що забезпечить значний економічний ефект.

Очікується поява можливості створення порівняно недорогих квантових еталонів і робочих засобів вимірювання на основі практичного використання ефекту високотемпературної надпровідності, що послужить початком нового періоду в розвитку фундаментальної і практичної метрології.

Запитання для самоперевірки

1. Що таке система фізичних величин? Яка особливість у її історичному розвитку?

2. Які основні та похідні одиниці фізичних величин складають Міжнародну систему?

3. Які чинники впливають на результати вимірювання фізичної величини?

4. Види технічних засобів вимірювання, їх особливості. Що таке метрологічні характеристики технічних засобів вимірювання?

5. Який порядок статистичної обробки результатів вимірювання?

6. Що таке еталони? Їх особливості.