Понятие «метрология»
Общепринятое определение дано в РМГ 29-2013 – «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения».
Метрология – наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Термин «метрология» образован из двух греческих слов: «метрон» – мера и «логос» – учение.
Дословный перевод термина «метрология» – учение о мерах.
Разделы метрологии
Метрология подразделяется на 3 самостоятельных и взаимно дополняющих друг друга раздела.
1 Теоретическая метрология – посвящена вопросам построения теории измерений.
2 Законодательная метрология – включает совокупность правил и норм, регламентирующих деятельность в этой сфере.
3 Прикладная метрология – занимается вопросами практического применения в различных сферах результатов теоретической и положений законодательной метрологии.
Единство измерений
Метрологическая деятельность направлена на обеспечение единства измерений. Это состояние измерений, при котором:
· результаты измерений выражены в допущенных к применению в РФ единицах величин (международная система единиц SI);
· погрешность проводимых измерений не выходят за установленные заранее границы (измерения проводятся строго по разработанным заранее МВИ).
Цель единства измерений – обеспечение возможности корректного объединения и сопоставления всех результатов измерений, выполненных:
· различными по квалификации операторами;
· в разных местах;
· в разное время;
· с использованием разных методов и СИ.
Способ достижения единства измерений
· возможность воспроизведения величин с помощью эталонов (высокоточных СИ);
· использование процедуры, носящей название «передача размера единицы величины».
Единство измерений регламентируется ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 26 июня 2008 г.
Работы по его обеспечению возложены на сеть организаций, объединенных понятием «метрологическая служба», где различают государственную и службы юридических и физических лиц.
Предмет метрологии
Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов, процессов, явлений с заданной наперед точностью и достоверностью.
Средства метрологии
Средства метрологии – это совокупность СИ и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность и достоверность измерений.
Понятие «измерение»
Согласно ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерений» измерение – это совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.
Величина – это характерный признак (атрибут) объекта измерений (явление, процесс, вещество, материал), который качественно (по сути дела) отличается от других признаков и может быть определен количественно.
Объектами измерений являются физические и нефизические величины.
Физические величины:
· имеют единицу измерения (метр, секунда, кельвин, килограмм);
· могут быть материализованы (воспроизведены) при помощи эталонов.
Нефизические величины:
· измеряются в баллах, рангах и других условных единицах;
· не имеют возможности быть воспроизведены с помощью технических средств.
Качественной характеристикой измеряемой величины является размерность.
Она отражает её связь с другими величинами и обозначается символом dim, происходящим от английского слова dimension.
Размерность обозначается заглавными буквами. Для длины, массы и времени соответственно получим
dim l = L, dim m = M, dim t = T.
Вопрос об «истинной» размерности любой величины аналогичен по смыслу вопросу об «истинном» названии какого-либо предмета.
Для других основных величин системы SI введены следующие размерности:
I – размерность силы электрического тока;
Θ – размерность температуры в шкале Кельвина;
N – размерность количества вещества;
J – размерность силы света.
Тогда размерность любой производной или основной величины системы SI можно выразить формулой:
dim X = Lk1 ∙ Mk2 ∙ Tk3 ∙ Ik4 ∙ Θk5 ∙ Nk6 ∙ Jk7.
где коэффициенты k – показатели размерностей.
В технических науках методами теории размерностей удается получать важные результаты, так как размерности левой и правой частей формул (уравнений) должны совпадать.
В гуманитарных науках, искусстве, спорте теория размерностей не находит применения, так как представляется затруднительным определение связей между величинами.
Если все показатели размерности величины равны нулю, то такая величина называется безразмерной. Это, в основном, относительные величины, определяемые как отношение одноименных величин.
Количественной характеристикой измеряемой величины служит её размер.
Это объективное понятие, которое существует реально и вне зависимости, знаем мы его или нет.
Получение информации о размере измеряемой величины является содержанием любого измерения.
Поэтому говорить, например «величина массы» неправильно. Мы по существу говорим «величина величины», ведь масса – это сама по себе есть физическая величина.
Для количественного сравнения однородных в качественном смысле величин введено понятие единица величины – это величина, размеру которой принудительно присвоено числовое значение равное 1.
Пример
Единица времени равна 1 секунда.
Для представления результата измерений используется понятие значение величины – это оценка размера величины в виде некоторого числа принятых для неё единиц измерения.
Пример
Некоторая масса m = 10 кг, здесь 10 – это значение (оценка размера массы некоторого объекта).
История развития метрологии
Древние века
Измерения являются одним из самых древних занятий в деятельности человека.
Вначале человек обходились лишь счетов однородных объектов (людей, скота и т.д.).
Позже появилась необходимость в количественной оценке расстояний, веса, размеров и т.д.
Эту оценку сводили к счету, например:
· расстояние в шагах и сутках пути;
· размеры в локтях и ступнях и т.д.
Средние века
Развитие науки и техники привело к появлению множества различных мер.
Расстояние в России измерялось верстами (1,07 км), а в Англии – милями (1,85 км).
В Европе применялось около: 100 различных футов, 50 различных миль, 120 фунтов.
Й век
В 1791 г. во Франции при участии французских физиков и математиков Шарля Кулона, Пьера Лапласа, Жозефа Лагранжа была разработана и утверждена метрическая система мер.
Эта система строилась на основе:
· метра – одна сорокамиллионной части меридиана, проходящего через Париж;
· килограмма – масса кубического дециметра чистой воды при температуре + 4 ºС.
В 1832 г. Клаус Гаусс (немецкий математик) предложил методику построения систем единиц как совокупности основных (исходных) и производных (получаемых на базе основных).
За основу им были приняты миллиметр, миллиграмм и секунда.
В 1835 г. в России был издан Указ царя Николая I «О системе Российских мер и весов», который утвердил первые эталоны длины – платиновая сажень (2,13 м) и массы – платиновый фунт (409,5 г). Изготовил их Адольф Купфер (русский физик).
В 1842 г. в Санкт-Петербурге открылось Депо образцовых мер и весов – первое государственное метрологическое учреждение. Возглавили его Адольф Купфер и Владимир Глухов (русский физик).
В 1848 г. в России вышла в свет первая книга по метрологии – «Общая метрология», написанная Фомой Петрушевским (русский физик).
В 1875 г. (20 мая) 17 государств, в том числе Россия, подписали Метрическую конвенцию и образовали Международное бюро мер и весов в Париже.
Й век
С 1892 по 1907 г. Главную палату мер (бывшее Депо) возглавлял Дмитрий Менделеев (русский химик).
В 1899 г. принят закон о мерах и весах, в котором введена новая система российских мер и весов, в которой основными единицами стали фунт (409,5 г.), аршин (0,71 м) и сутки.
Нововведением в законе являлось учреждение в различных местностях поверочных палаток (25 шт. к 1917 г.) для поверки и клеймения, применяемых в торговле и промышленности мер и весов.
С 1918 г. в СССР происходило насильственное внедрение метрической системы мер.
В 1925 г. образован Комитет по стандартизации, который устанавливал стандартные формы, размеры, типы и технические условия на материалы и изделия и опубликовывал стандарты.
В 1926 г. издан первый стандарт в СССР – ОСТ 1 «Пшеница. Селекционные сорта зерна. Номенклатура».
В 1930 г. Комитет по стандартизации становится высшим органом и по метрологии в стране. В его ведение передана Главная палата мер и весов со своими учреждениями.
В 1944 г. состоялась 1-я научно-техническая конференция по метрологии, которая показала, что в СССР действует 2615 ГОСТ, из них 1824 ГОСТ было разработано во время Великой Отечественной войны.
В 1946 г. (14 октября) в Лондоне принято решение о создании Международной организации по стандартизации (ИСО), причем СССР стал одной из стран-учредителей.
В 1956 г. в Париже открылась Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ).
В 1961 г. 11-я Международная конференция по мерам и весам приняла международную систему единиц SI, которая узаконена в большинстве стран мира.
С 1970 г. главное государственное метрологическое учреждение стало называться Госстандарт.
С 1970 г. в вузах и техникумах появились первые учебные курсы по стандартизации и метрологии.
С 1970 г. празднуется 14 октября международный день стандартизации.
К 1980 г. в систему Госстандарта входило около 400 организаций и предприятий.
В 1984 г. утвержден первый акт в области сертификации продукции, в частности в отрасли машиностроения.
В 1991 г. выходит закон СССР «О защите прав потребителей», в котором введена обязательная сертификация продукции и услуг.
С 1991 г. Госстандарт переходит в ведение РФ и становится правопреемником Госстандарта СССР.
В 1992 г. создан Межгосударственный совет по метрологии, стандартизации и сертификации, членами которого стали страны СНГ.
В 1992-1993 гг. вышли законы РФ «О стандартизации», «Об обеспечении единства измерений», «О сертификации продукции и услуг», а также «О защите прав потребителей».
В 1998 г. принято Постановление Правительства РФ «О некоторых мерах, направленных на совершенствование систем обеспечения качества продукции и услуг», которое зафиксировало, что важнейшей задачей власти является поддержка субъектов хозяйственной деятельности, внедряющих системы качества на основе ГОСТ Р ИСО 9000.
В 1999 г. 88-я Международная конференция по мерам и весам учредила Всемирный день метрологии, 20 мая.
Й век
В 2003 г. вступил в силу Федеральный закон «О техническом регулировании».
В 2004 г. Госстандарт РФ преобразован в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.
В 2008 г. принят новый Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений».
В 2008 г. вступили в действие первые технические регламенты: на молочную, табачную, масложировую, соковую продукцию.
К 2015 г. принято 67 технических регламентов из заявленных ранее в 2004 г. 150-200 штук.