Государственная система обеспечения единства измерений. Геодезическая метрология

1. Государственная система обеспечения единства измерений. Геодезическая метрология

1.Обеспечение единства измерений.
2. Эталоны.
3. Поверочные схемы для геодезических СИ
– государственные и локальные.

2.

Единство измерений — состояние измерений,
при котором их результаты выражены в
допущенных к применению в РФ единицах
величин, а показатели точности измерений
не выходят за установленные границы.
(ФЗ «Об обеспечении единства измерений»)
Прослеживаемость измерения (the traceability) Под ней понимается тот факт, что
результат измерения получен путем
сравнения размера измеряемой величины с
размером единицы, воспроизведенным
исходным эталоном данной величины
(буквально: результат измерений
прослеживается до исходного эталона).

3. Для обеспечения единства в каком-либо виде измерений необходимо:

• выработать коллегиально и узаконить
теоретическое определение единицы этой
величины
На основании результатов исследований высший
коллегиальный орган метрологического сообщества
мира — Генеральная конференция по мерам и весам —
периодически утверждает новые теоретические
определения единиц физических величин.
Проследим, как на протяжении трех веков менялось
определение единицы длины - метра.

4.

1791 г.
Метр – десятимиллионная часть
четверти дуги земного меридиана,
проходящего через Париж.

5. Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960 год

6.

1889 г. (I Ген. Конференция мер и весов)
Метр есть расстояние между средними
штрихами 2-х шкал, нанесенных на
международном
прототипе
метра,
представляющем собой стержень из
сплава платины и иридия, хранящемся
Международном бюро мер и весов в
Брейтеле (Севр, близ Парижа) при
температуре
тающего
льда
и
нормальном атмосферном давлении.

7.

1960 г. (XI Ген. конференция мер и весов)
«Оптический метр», основан на
сравнении его с длиной световой
волны.
Метр есть длина, равная 1 650 763,73
длины волны в вакууме излучения,
соответствующего переходу между
уровнями 2р и 5d атома криптона-86.
10
5

8.

1983 г. (XVII Ген. конференция мер и весов)
Метр есть длина пути, проходимого светом
в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 s.
2019 г. (XXVI Ген. конференция мер и весов)
Величина метра устанавливается фиксацией
численного значения скорости света в
вакууме равным в точности 299 792 458, когда
она выражена единицей СИ м·с−1.
Не менялся размер единицы длины – метра.
Менялись методы и средства ее
воспроизведения,
повышалась точность ее воспроизведения.

9. Для обеспечения единства в каком-либо виде измерений необходимо:

Для обеспечения единства в какомлибо виде измерений необходимо:
• воспроизвести эту единицу исходным
эталоном с возможно более высокой
точностью;
• регулярно, с периодичностью,
обусловленной нестабильностью СИ,
передавать размер единицы, хранимый
исходным эталоном, всем СИ данной
величины, также с возможно более
высокой точностью.

10. Для решения этих задач создают иерархические системы:

• эталонов, в которых все они, кроме исходных
эталонов, подчиняются другим, более точным
эталонам - это техническая основа системы
обеспечения единства измерений;
• метрологических документов,
регламентирующих воспроизведение единиц и
передачу их размеров - нормативная основа;
• метрологических служб, выполняющих эти
работы – организационная основа.

11.

В России в рамках всего государства создана
и действует
Государственная система
обеспечения единства измерений (ГСИ )
- комплекс нормативных документов
межрегионального
и
межотраслевого
уровней,
устанавливающих правила,
нормы, требования, направленные на
достижение и поддержание единства
измерений в стране (при требуемой
точности).

12.

Основным правовым документом
метрологии, обеспечивающим
единство измерений, является
Федеральный закон РФ
N 102-ФЗ от 26.06.2008 г.
«Об обеспечении единства
измерений»
Распоряжение Правительства РФ №737-р
от 19.04.2017 г.
«О стратегии обеспечения единства
измерений в РФ»

13. Требования к единицам величин (ст.6)

• В России применяются единицы величин
Международной системы единиц (СИ).
• Правительством РФ могут быть допущены к
применению внесистемные единицы величин.
• Обозначен принцип передачи единиц величин:
единицы величин передаются средствам измерений,
техническим системам и устройствам с
измерительными функциями от эталонов единиц
величин и стандартных образцов.

14. Эталоны

Этало́н (англ. measurement
standard, etalon, фр. étalon)

15. Эталон единицы физической величины -

Эталон единицы физической
величины средство измерений (или комплекс средств
измерений), предназначенное для
воспроизведения и (или) хранения
единицы с целью передачи её размера
нижестоящим по поверочной схеме
средствам измерений, выполненной по
особой спецификации, и официально
утвержденное в установленном порядке
в качестве эталона.

16. Эталон должен обладать:

Неизменность – свойство эталона удерживать
неизменным размер воспроизводимой им единицы
физической величины в течение длительного
интервала времени.
Воспроизводимость – возможность воспроизведения
единицы физической величины с наименьшей
погрешностью
для
существующего
уровня
развития измерительной техники.
Сличаемость – возможность сличения с эталоном
других средств измерений, нижестоящих по
поверочной схеме, в первую очередь вторичных.

17.

Первичный эталон –
эталон, обеспечивает воспроизведение
единицы с наивысшей в стране (по
сравнению с другими эталонами той
же единицы) точностью.
Вторичный эталон –
эталон, получающий размер единицы
непосредственно от первичного
эталона.

18.

Рабочий эталон –
эталон, предназначенный для
передачи размера единицы рабочим
средствам измерений.
Национальный эталон, признанный официальным
решением в качестве исходного для
страны.
(В РФ национальным является государственный
эталон).

19.

Государственный первичный эталон единицы
величины –
это государственный эталон единицы величины,
обеспечивающий воспроизведение, хранение и
передачу единицы величины с наивысшей в России
точностью, утверждаемый в этом качестве в
установленном порядке и применяемый в качестве
исходного на территории России.
Государственный эталон единицы величины –
это эталон единицы величины, находящихся в
федеральной собственности (вторичный).
(ФЗ «Об обеспечении единства измерений»)

20. Требования к эталонам единиц величин (ст.7 ФЗ)

Государственные
эталоны
единиц
величин
образуют эталонную базу РФ.
Эталонная база страны – совокупность
государственных первичных и вторичных
эталонов, являющихся основой обеспечения
единства измерений в стране.
Государственные первичные эталоны
величин не подлежат приватизации.
Государственные первичные эталоны единиц
величин
содержатся
и
применяются
в
государственных
научных
метрологических
институтах.
единиц

21.

22.

Государственная эталонная база России
содержит
162
государственных
первичных эталона (данные на июль 2019 г).
7 из них воспроизводят основные единицы
международной системы единиц (СИ).
• Хранителями первичных эталонов
являются государственные научные
метрологические институты.
• ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (СПб) :
эталон единицы длины (метра);
эталон единицы массы (килограмма);
эталон единицы силы постоянного
электрического тока (ампера);
эталон единицы температуры
(кельвина) в диапазоне от 0 до 3000 C,
Здесь же хранится

23. Государственный первичный эталон единицы плоского угла (ГЭТ 22-2014)

Состав эталона:
• интерференционный экзаменатор для
воспроизведения единицы и передачи ее
размера в области малых углов;
• 3 цифровых автоколлиматора для
передачи размера единицы вторичным и
рабочим эталонам;
• 24-гранная кварцевая призма для контроля
стабильности первичного эталона.
• Погрешность воспроизведения единицы
плоского угла составляет 0,01".

24. Государственный первичный эталон единицы плоского угла (ГЭТ 22-2014)

25.

Поверочные схемы

26.

Передача размера единицы – приведение размера
единицы физической величины, хранимой
поверяемым средством измерений, к размеру
единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном,
осуществляемое при их поверке (калибровке).
Единица физической величины передается от
государственного эталона другим средствам
измерений с помощью «многоэтажной» системы
эталонов, называемой поверочной схемой.
Поверочная схема для средств измерений –
нормативный документ, устанавливающий
соподчинение средств измерений, участвующих в
передаче размера единицы от эталона рабочим
средствам измерений (с указанием методов и
погрешности при передаче).

27.

Государственная поверочная схема –
поверочная схема,
распространяющаяся на все средства
измерений данной физической
величины, применяемые в РФ.
Локальная поверочная схема –
поверочная схема,
распространяющаяся на средства
измерений данной физической
величины, применяемые в регионе,
отрасли, ведомстве или на отдельном
предприятии (в организации).

28.

Порядок построения поверочных схем
определен в
ГОСТ 8.061-80 «ГСИ. Поверочные схемы.
Содержание и построение».
Поверочные схемы оформляются в виде
чертежа и пояснительного текста.
Количество
ступеней
=
количеству
разрядов эталонов;
Количество ветвей = количеству типов
поверяемых РСИ.

29. Типовая структура поверочной схемы

ИЭ
метод
эталон
1-го разряда
метод
метод
эталон
i - ого разряда
РСИ1
РСИ2
РСИ3
РСИ4

30. Государственная поверочная схема в области угловых измерений

Государственный первичный эталон единицы плоского
угла (ИЭ)
σ = 0,01"
метод прямых измерений→
Рабочие эталоны
(Автоколлимационные установки и многогранные кварцевые призмы)
σ = 0,04"
метод прямых измерений→
Поверочная установка 1-го разряда
(автоколлиматоры с многогранными призмами и экзаменаторами)
σ = 0,3".

31.

Локальные поверочные
схемы
РД 68-8.17-98
Локальные поверочные схемы для средств
измерений топографо-геодезического и
картографического назначения.
М.: ЦНИИГАиК, 1999. - 38 с.

32.

• угломерные приборы;
• приборы для линейных измерений в диапазоне до
1 м;
• приборы для линейных измерений в диапазоне до
4 м;
• приборы для линейных измерений в диапазоне до
100 м;
• приборы для линейных измерений в диапазоне до
30 000 м;
• приборы для измерения пространственных
координат и их приращений;
• приборы для измерения превышений;
• приборы для измерения астрономического
азимута направления;
• приборы для измерения ускорения силы
тяжести.

33. Локальная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне до 4 м

34.

• ИЭ - геодезический инварный жезл
длиной 1 м σ = 1 мкм;
→ сличение при помощи компаратора
• РЭ 1-го разряда –
Инварный жезл L = 1 м, σ = 8 мкм;
→ сличение при помощи компаратора
• РЭ 2-го разряда –
Линейка КЛ L = 1 м, σ = 15 мкм;
→метод прямых измерений
• Рабочие СИ:
Рейки :
• инварные L = 3 м, σ = 0,05; 0,1; 0,2 мм
(от РЭ 1-го разряда);
• нивелирные L = до 4 м, σ = 0,2-1 мм;
• топографические L = 4 м, σ = 1 мм;