Краткая история метрологии

Метрология как область практической деятельности зароди­лась в древности. На всем пути развития человеческого обще­ства измерения были основой отношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. При этом вырабатыва­лись единые представления о размерах, формах, свойствах пред­метов и явлений, а также правила и способы их сопоставления.

Наименования единиц измерения и их размеры появлялись в давние времена чаще всего в соответствии с возможностью приме­нения единиц и их размеров без специальных устройств, т. е. созда­вались с ориентацией на те единицы, что были «под руками и ногами»[37].

Для поддержания единства установленных мер еще в древние времена создавались эталонные (образцовые) меры. К ним относились бережно: в древности они хранились в храмах, церк­вях как наиболее надежных местах для хранения ценных предметов.

По мере развития промышленного производства повыша­лись требования к применению и хранению мер, усиливалось стремление к унификации размеров единиц физических величин. В начале 1840 г. во Франции была введена метрическая система мер. В 1875 г. на Дипломатической метрологической конференции в Париже, в которой участвовали 17 государств (в том числе Россия), была принята метрическая конвенция. По мере унификации единиц измерений во многих государствах вводились законодательные нормы, которые защищали покупате­лей от недобросовестности производителей и распространителей товаров и услуг. В России в XVI в. контролеры (целовальники) на рынках разыскивали и отбирали старые (неофициальные) меры. За пользование ими налагали большой штраф и даже заключали ви­новных в тюрьму.

В Наказе царя Федора Алексеевича Большой Московской та­можне о сборе таможенных пошлин (1681 г.) говорилось, что за найденные у торговцев воровские меры определялась конфискация товаров и ссылка с семьей.

Решительный и жесткий характер Петра I проявился в его На­казе «О сборе в Московской Большой таможне пошлин» (1698 г.): «за найденные непрямые, воровские весы лавки опечатать, товары отобрать и семьей сослать». Он же в Уставе воинских артикулов (1716 г.) писал: «Наказание за обмер и обвес — возвратить добро втрое, взимать штраф, подвергнуть телесному наказанию».

В 1745 г. публикуется Указ сенатский о рассылке из камер-кол­легии во все города заклейменных мер для хлеба и о взыскании штрафа с того, у кого окажутся неуказанные меры.

В 1858 г. Елизавета Петровна повелела: «Сделать аршины же­лезные верные и с обоих концов заклейменные так, чтобы ни уре­зать, ни упиловать невозможно было» [37].

Долгое время метрология была в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. Но в процессе развития общества роль измерений возрастала, и с конца прошлого века благодаря прогрессу физики метрология поднялась на качественно новый уровень. Большую роль в ста­новлении метрологии в России сыграл Д.И. Менделеев, руково­дивший отечественной метрологией в период с 1892 до 1907 гг.

Развитие естественных наук привело к появлению все новых и новых средств измерений (СИ) а они, в свою очередь, стиму­лировали развитие наук.

Можно выделить три главные функции измерений в народ­ном хозяйстве:

учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;

измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов и для обеспечения нормального функциониро­вания транспорта и связи;

измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследо­ваниях, испытаниях и контроле продукции в различных отрас­лях народного хозяйства.

От качества СИ зависит эффективность выполнения указанных функций. Повышение точности измерений по­зволяет определить недостатки тех или иных технологических процессов и устранить эти недостатки. Все это в конечном счете приводит к повышению качества продукции, экономии энерге­тических и тепловых ресурсов, а также сырья и материалов. Измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства. Повышение качества измерений и успешное внедрение но­вых методов измерений зависят от уровня развития метрологии как науки.

Основные понятия и термины в области метрологии

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности; подразделяется на теоретическую, прикладную и законодательную.

Теоретическая метрология занимается вопросами фундамен­тальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измере­ния.

Прикладная (практическая) метрология занимается вопроса­ми практического применения в различных сферах деятельнос­ти результатов теоретических исследований в рамках метроло­гии.

Законодательная метрология включает совокупность взаи­мообусловленных правил и норм, направленных на обеспече­ние единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченными на то органами государствен­ной власти), имеют обязательную силу и находятся под контро­лем государства.

Объектами метрологии являются единицы величин, средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений.

Традиционным объектом метрологии являются физические величины.

Измерение — совокупность операций по применению техни­ческого средства, хранящего единицу величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее еди­ницей в явном и неявном виде и получение значения этой ве­личины [38].

В метрологии измерение по существу является процессом на­хождения физической величины опытным путем с помощью средств измерительной техники.

Метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Метрологическая служба – это сеть организаций, отдельных организаций или отдельных подразделений, на которые возложена ответственность за обеспечение единства измерений.

Погрешность измерений — разность между результатом измерений и истинным значением измеряемой величины.

Средство измерения — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.

Эталон единицы величины — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины, кратных или дольных ее значений с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин, а погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Обеспечение единства измерений является одной из главных задач метрологии.

Первым условием обеспечения единства измерений является представление результатов измерений в узаконенных единицах, которые были бы одними и теми же всюду, где проводятся измерения и используются их результаты. В России, как и в большинстве других стран, узаконенными являются единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии. Второе условие единства измерений – погрешность измерений не превышает (с заданной вероятностью) установленных пределов. Погрешности измерений средства измерений указываются в придаваемом к нему техническом документе – паспорте, ТУ и пр.