5.2. Краткая история метрологии, роль измерений

и значение метрологии

Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. На всём пути развития человеческого общества измерения были основой отношений между людьми и с окружающей их средой. 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 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». В старой России в качестве единиц длины были пядь, локоть.

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

В 1835 г. в России был издан Указ «О системе российских мер и весов», в котором были утверждены эталоны длины (платиновая сажень) и массы (платиновый фунт) В 1842 г. на территории Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге в специально построенном здании было открыто первое метрологическое учреждение России – Депо образцовых мер и весов. В нём хранились эталоны и их копии, изготавливались образцовые меры для передачи в другие города, проводились сличения российских мер с иностранными. Деятельность Депо регламентировалась «Положением о мерах и весах», которое положило начало государственному подходу к обеспечению единства измерений в стране.

В 1848 г. в России вышла первая книга по метрологии – «Общая метрология», написанная Ф.И.Петрушевским. В этой работе описаны меры и денежные знаки различных стран.

В 1840 году во Франции была введена метрическая система мер. В 1875 году на Дипломатической метрологической конференции в Париже, в которой участвовали представители 17 государств, в том числе России, была принята Метрическая конвенция, к которой в настоящее время примкнула 41 страна мира. Согласно конвенции устанавливается международное сотрудничество стран, её подписавших. Для этого было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ), находящееся в городе Севр близ Парижа. В соответствии с Конвенцией для осуществления руководства деятельностью МБМВ был учреждён Международный комитет мер и весов (МКМВ), состоящий из учёных различных стран. При МКМВ действуют семь консультативных комитетов: по единицам, по определению метра, по определению секунды, по термометрии, электричеству, фотометрии и по эталонам для измерения ионизирующих излучений.

Очень много для развития отечественной метрологии сделал Д.И.Менделеев. Период с 1892 по 1917 г.г. называют менделеевским этапом развития метрологии.

До 1918 г. метрическая система внедрялась в России факультативно, наряду со старой русской и английской (дюймовой) системами. Период с 1918 по 1927 г.г. явился периодом внедрения метрической системы в России. После Великой отечественной войны и до сего времени метрологическая работа в нашей стране проводится под руководством Государственного комитета по стандартизации (Госстандарт).

В 1960 г. XI Международная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц ФВ – систему SI. В настоящее время метрическая система узаконена в более чем 124 странах.

Долгое время метрология была в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. Но роль измерений

приобретала всё большее значение. Развитие естественных наук привело к появлению всё новых и новых средств измерений, а они в свою очередь стимулировали развитие наук, становясь всё более мощным средством исследований. Так, повышение точности измерений плотности воды привело в 1932 году к открытию тяжёлого изотопа водорода – дейтерия. И подобных примеров, подтверждающих роль измерений, множество. Как сказал великий русский учёный в области физики и электротехники Б.С. Якоби, «Искусство измерений является могущественным оружием, созданным человеческим разумом, для проникновения в законы природы и подчинения её сил нашему господству».

Можно выделить три главные функции измерений:

1. учёт продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объёму, расходу, мощности, энергии;

2. измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи;

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

От качества Международной системы единиц СИ зависит эффективность выполнения указанных функций. Например, погрешности эксплуатируемых счётчиков электрической энергии (в среднем 2%) приводят к неопределённости в учёте количества электроэнергии. состояние современного весового хозяйства таково, что в процессе взвешивания остаётся неучтённым около 1% всех измеряемых продуктов производства. Повышение точности измерений позволяет определить недостатки тех или иных технологических процессов и устранить эти недостатки. Всё это в конечном счёте приводит к повышению качества продукции, экономии электроэнергетических и тепловых ресурсов, а также сырья и материалов. Например, повышения технического ресурса подшипников на 40% – результат внедрения эталона отклонения от округлости, а эталон шероховатости позволяет сэкономить 1 кг краски на каждую тонну отливки при её окраске.

В нашей стране ежедневно производится около 200 млрд измерений, свыше 4 млн человек считают измерения своей профессией. Доля затрат на измерения составляет 10-15% затрат общественного труда, а при производстве сложной техники – 50-70%. О масштабах затрат на получение достоверных результатов измерений свидетельствуют следующие цифры: в развитых странах стоимость этих работ достигает 9-12% ВВП. Подсчитано, что эффект, получаемый в народном хозяйстве благодаря применению системы СИ, составляет примерно 8-10 руб на один рубль затрат.

Таким образом, 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.

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

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

Прикладная 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, имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.

Контрольные вопросы

1. Какое значение имеет повышение точности измерений?

2. Назовите три главных функции измерений.

3. На какие виды подразделяют метрологию?