2. Метрология — наука об измерениях

Метрология — наука об измерениях, о методах и средствах измерений, обеспечивающих их достоверность, единство, об исходных данных, их вещественном воплощении (ГОСТ 16263-70 «ГСИ. метрология. Термины и определения»).

Основы метрологического обеспечения производства предусматривают разработку и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства, достоверности и требуемой точности измерений. Научные знания об измерении развивались по этапам:

I этап — пифагорейская концепция (результат измерения – рациональное число);

II этап — логическая концепция (открытие несоизмеримости, наличие отклонений, которые не выражаются в рациональных числах, – иррациональных отношений);

III этап — классическая концепция на основе геометрии Евклида и классической функции;

IV этап — современный этап (с середины 30-х годов) характеризуется торжеством классической концепции измерения во многих областях науки и практики и ограниченностью ее в областях квантовой и социальных явлений.

Государственная метрологическая служба СССР проводит работу по трем направлениям:

• создание и развитие эталонной базы;

• испытание вновь вводимых в эксплуатацию средств измерений;

• надзор за состоянием средств измерений.

Наша страна располагает полным комплектом основных государственных эталонов, которые соответствуют передовым достижениям мировой науки и практики. Эталонная база непрерывно развивается и совершенствуется в соответствии с новыми задачами и требованиями. метрология, регулируя сбалансированность качественных связей между элементами и явлениями и определяя методы измерений, устанавливает уровень точности базисных измерении.

Метрическая точность непосредственно связана с измерениями. Точность информации и знания обеспечивается способом выражения исследуемых свойств, соразмерностей, отношений на языке чисел, полученных в процессе измерений. Много лет назад квалифицированным токарем считался гот. кто смог сделать деталь с точностью 1,6 мм, а для контроля применялись линейка и штангенциркуль. Современный Левша не в сказке, а наяву на маленькой подковке может разместить сложную машину. На кристалле площадью, равной торцу карандаша, помещается электронное устройство, содержащее 10 000 транзисторов. При фотолитографическом изготовлении полупроводниковых приборов на пластинку диаметром 30–50 мм «впечатывают» до 500 000 элементов. С помощью лазера на одном квадратном миллиметре можно сделать 100 отверстий. Развитие техники, автоматизация производства требуют освоения новых материалов и новых принципов конструирования, повышающих единичную мощность машин в сочетании с миниатюризацией, уплотнением компоновок при значительном повышении надежности и долговечности изделий, непрерывности и точности технологических процессов и процедур измерения.

Эталоны постоянно претерпевают значительные изменения. Например, до 1962 г. за эталон метра принимался точно обработанный платиновый брусок, который хранился при постоянной температуре в подвалах Севра. С 1962 г. метр равен определенному числу волн оранжевой линии в спектре криптона-86. С октября 1983 г. 1 м равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 с.

Система государственных эталонов единиц физических величин включает более 200 эталонов, точность которых находится на уровне лучших мировых достижений, а в ряде случаев значительно их превышает. Эталонная база постоянно совершенствуется и обновляется.

Международная система единиц (СИ) разработана представителями многих стран и принята в 1960 г. Генеральной конференцией по мерам и весам. Основные единицы системы СИ: метр (длина), килограмм (масса), секунда (время), ампер (сила электрического тока), кельвин (температура), моль (количество вещества), кандела (сила света). С 1 января 1979 г. вступил в силу стандарт СЭВ «Метрология. Единицы физических величин», который устанавливает единицы физических величин, применяемых в странах-членах СЭВ, а также регламентирует договорно-правовые отношения. Международная система единиц в нашей стране, как и во всех странах-членах СЭВ, подлежит обязательному применению.

Метрология и производство. В народном хозяйстве используются измерительные приборы различного устройства — механические, оптические, электронные, магнитометрические, ультразвуковые, радиоизотопные, лазерные и др. По количеству единиц каждого вида и уровню точности они распределяются по правилу пирамиды. Вершина пирамиды — это государственные эталоны, ниже — вторичные эталоны, еще ниже — образцовые и рабочие средства измерения. Согласно иерархической структуре технических средств измерений определяются обязанности и ответственность Госстандарта и отраслей народного хозяйства.

Метрологическая пирамида выглядит внушительно: в ее основании значится более 800 млн. единиц измерительных приборов; по прогнозам, к 1990 г. их количество увеличится до 2 млрд. С другой стороны, обилие показателей и средств измерений отвлекает для контроля примерно 3,5 млн. человек; затраты труда на измерения в среднем по народному хозяйству достигают 10% общих затрат. Поэтому при совершенствовании методов и средств измерений, методов установления точности и достоверности обращают внимание на экономический аспект измерений и метрологии вообще.