Исходная информация о размерах единиц содержится в ГОСТ 8.417–81. Как и любая другая информация, она может передаваться письменно или устно, с помощью технических средств (например радио, телетайп) или без них. Опосредованно она содержится в конструкторской документации, поступающей на заводы – изготовители средств измерений. При выпуске средств измерений в обращение информация о размере соответствующей единицы СИ оказывается заложенной либо в номинальное значение меры, либо в значение отметок на шкале отсчетного устройства, либо в градуировочные таблицы, графики и т.п. В таком виде эта информация хранится на всем протяжении эксплуатации средства измерения. Ее правильность и точность устанавливаются на государственных испытаниях головных образцов средств измерений, предназначенных для серийного производства, или при метрологической аттестации таких средств измерений. Сохранность этой информации контролируется при первичной и последующих поверках средств измерений.
К метрологическим видам работ относится непосредственная передача информации о размере единиц от эталонов средствам измерений. Осуществляется она путем сравнения показаний с заведомо более точно известным значением соответствующей физической величины.
Иногда в результате непосредственной передачи информации о размере единиц мерам и отметкам шкал отсчетных устройств средств измерений приписываются значения, выраженные в этих единицах. Такая процедура называется градуировкой. В некоторых случаях составляются градуировочные графики или таблицы. Если высокоточным мерам или отметкам шкал отсчетных устройств прецизионных средств измерений уже приписаны определенные значения (например при выпуске), то в ходе их аттестации определяются поправки, которые при измерениях должны вноситься в показания. Без таких поправок результаты измерений будут неправильными.
Использовать для градуировки, аттестации и поверки средств измерений непосредственно государственные первичные эталоны нельзя. Эти эталоны являются национальным достоянием, ценностями особой государственной значимости. Их хранят в метрологических институтах страны в специальных, так называемых, эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим по влажности, температуре, вибрациям и другим влияющим величинам. Для обеспечения обслуживания государственных эталонов из числа ведущих специалистов-метрологов назначают хранителей эталонов. Достаточно редко используются государственные эталоны для воспроизведения единиц и передачи информации об их размерах. А для передачи информации обширному парку средств измерений прибегают к многоступенчатой процедуре, схема которой показана на рис. 1.1.По размеру единицы, воспроизводимой государственным эталоном, устанавливаются значения физических величин, воспроизводимые вторичными эталонами. Среди вторичных эталонов различают эталоны-свидетели, предназначенные для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты; эталоны сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличимы друг с другом; эталоны-копии, используемые для передачи информации о размере единицы рабочим эталонам (рабочим называют эталон, от которого непосредственно получают информацию о размере единицы нижестоящие по схеме технические средства). Заключенные в прямоугольные рамки наименования эталонов с указанием стандартного отклонения результата воспроизведения ими единицы физической величины размещаются в верхней части схемы, в так называемом поле эталонов.
Средства, предназначенные для дальнейшей передачи информации о размере единицы, расположены на рис. 1.1 под полем эталонов. Их принято называть образцовыми средствами измерений. Такое название нельзя назвать удачным, т.к., во-первых, процедура передачи информации о размере единицы не соответствует определению измерения, а, во-вторых, применение для практических измерений средств передачи информации о размере единицы и эталонов запрещено. По точности эти средства измерений подразделяются на несколько разрядов. Средства высшей точности относят к первому разряду, меньшей – ко второму и т.д. Характеристики точности (например стандартное отклонение передаваемого размера), обусловленные свойствами средства передачи информации о нем, указываются в прямоугольной рамке под наименованием самого средства.
Средства измерений располагаются в нижнем ряду рис. 1.1 (слева – направо) в порядке понижения их точности. Для передачи информации о размере единицы средства измерений использовать нельзя.
Следует подчеркнуть условность различия между средствами измерений и средствами передачи информации о размере единицы. Лишь в немногих случаях последние заранее проектируются и выпускаются как таковые. Чаще в качестве их аттестуются обычные средства измерений, отличающиеся высокой стабильностью и воспроизводимостью показаний, тщательно изученными и по возможности улучшенными метрологическими характеристиками.
В качестве методов передачи информации о размере единиц (их названия заключаются в овальные рамки на схеме, показанной на рис. 1.1) используются методы непосредственного сличения (т.е. сличение меры с мерой или показаний двух приборов без применения специальных технических средств), сличения с помощью компаратора и т.п. Результат сличения является случайной величиной. Для того чтобы после определения рассеянием результата сличения можно было пренебречь, его стандартное отклонение должно быть как минимум в три раза меньше стандартного отклонения, характеризующего точность средства, находящегося в нижнем поле, рис. 1.1. Запас по точности эталона 10…30 раз позволяет иметь две ступени передачи, запас 30…100 – три и т.д. При определении числа ступеней, необходимого количества рабочих эталонов и других средств передачи информации о размере единиц учитываются номенклатура, численность и размещение средств измерений в стране, производительность эталонов и средств передачи информации о размере единиц, организационные, производственные, экономические возможности и т.д., так что на практике указанные соотношения не играют определяющей роли.
Схемы, регламентирующие передачу информации о размере единицы всему парку средств измерений в стране, называются государственными; охватывающие только средства измерений, находящиеся в обращении в отдельном министерстве или ведомстве,– ведомственными; распространяющиеся на средства измерений, закрепленные за конкретным метрологическим органом, – локальными. Ведомственная схема, как правило, возглавляется рабочим эталоном, а локальная – средством передачи информации о размере единицы, называемым исходным. И та и другая входят составной частью в государственную схему, возглавляемую государственным эталоном.
Единство измерений обеспечивается благодаря следующим обстоятельствам. С одной стороны, значение измеренной величины находится в определенном интервале, устанавливается с необходимой достоверностью. С другой стороны, поправка Q к показанию Х средства измерений уточняет результат измерения Q, приводя его к такому значению, которое в тех же условиях было бы получено более точным средством измерений. Придавая результатам измерений, показаниям и поправкам индексы, соответствующие разрядам в цепи передачи информации о размере единицы, при четырехступенчатой передаче, например, получим: