История возникновения метрологии

Макс Планк

Проблема обеспечения единства измерений имеет возраст, сопоставимый с возрастом человечества. Как только человек стал обменивать или продавать результаты своего труда, возник вопрос - как велик эквивалент этого труда и как велик продукт, представленный на обмен или продажу. Для характеристики этих величин использовались различные свойства продукта - размеры,- как линейные, так и объемные,- масса или вес, позднее цвет, вкус, состав и т. д. и т. п. Естественно, что в давние времена еще не существовало развитого математического аппарата, не было четко сформулированных физических законов, позволяющих охарактеризовать качество и стоимость товара. Тем не менее проблема справедливой сбалансированной торговли была актуальна всегда. От этого зависело благосостояние общества, от этого же возникали войны.

Очевидно, что точные измерения представляют общий интерес для общества и экономики каждой страны. Национальные знания и способность адекватно оценивать меры и весы имеют огромное значение во всех областях -- от повседневной жизни граждан до промышленного производства и научных исследований, поскольку вся общественная жизнь базируется на надежных измерениях. Поэтому не удивительно, что каждая нация создала у себя собственную метрологическую инфраструктуру и соответствующее ведомство, несущее за нее полную ответственность.

Понятие метрологии

Метроломгия (от греч. мЭфспн -- мера, измерительный инструмент, др. греч. льгпт -- мысль, причина) -- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (РМГ 29-99). Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью; нормативная база для этого -- метрологические стандарты.

Метрология состоит из 3 разделов:

§ Теоретическая (иногда применяется термин "фундаментальная")

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений).

§ Прикладная

Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

§ Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений. [1]

метрология физический величина мера

Развитие метрологии

По мере развития человечества и науки, особенно физики и математики, проблему обеспечения единства измерений стали решать более широко. Появились государственные службы и хранилища мер, с которыми торговцам в законодательном порядке предписывалось сравнивать свои меры. Для определения размеров единиц выбирались размеры объектов, не изменяющиеся со временем. Например, для определения размера единицы длины измерялся меридиан Земли, для определения единицы массы измерялась масса литра воды. Единицы времени с давних времен до настоящего момента связывают с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг собственной оси.

Дальнейший прогресс в обеспечении единства измерений состоял уже в произвольном выборе единиц, не связанных с веществами или объектами. Это связано с тем фактом, что изготовить копию меры (передать размер единицы какой-либо величины) можно с гораздо более высокой точностью, чем повторно независимо воспроизвести эту меру. В самом деле, точность определения длины меридиана и деления его на 40 миллионов частей оказывается очень невысокой. Подробно к этому мы вернемся при определении основных понятий и категорий метрологии. Здесь в кратком историческом экскурсе интересно вспомнить, что программа измерения длины парижского меридиана оказалась более полезной в составлении подробных карт перед наполеоновскими войнами, чем в точном определении единицы длины.

Гигантский скачок в точности измерений механических величин был совершен при внедрении лазеров в измерительную технику. Образно говоря, точность средств измерения стала определяться параметрами отдельного атома. Если выбрать определенный тип атома, определенный изотоп элемента, поместить атомы в резонатор лазера и использовать все преимущества, присущие лазерному излучению, то реально достижимая погрешность воспроизведения единицы длины может сказываться в тринадцатом-четырнадцатом знаках.

История развития науки об обеспечении единства измерений может быть прослежена не только на совершенствовании точности и единообразия определения какой-то одной единицы. Важным моментом является количество единиц физических величин, их отнесение к основным или производным, а также исторический аспект образования дольных и кратных единиц. [7]

Всемирный день метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Праздник учрежден Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года, на 88 заседании МКМВ.

Исторически важные этапы в развитии метрологии

§ XVIII век -- установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);

§ 1832 год -- создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц; *Иоганн Карл Фримдрих Гамусс (1777-1855) - немецкий математик, астроном и физик, считается одним из величайших математиков всех времён, "королём математиков".[3]

§ 1875 год -- подписание международной Метрической конвенции. Метрическая конвенция - международная конвенция, подписанная в 1875 в Париже 17 государствами, в том числе Россией, для обеспечения международного единства измерений и усовершенствования метрической системы мер. Постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 Метрическая конвенция признана имеющей силу для СССР. К 1972 Метрическую конвенцию подписало 41 государство. На основе Метрической конвенции учреждено Международное бюро мер и весов, организован Международный комитет мер и весов, созываются Генеральные конференции по мерам и весам.[2]

§ 1960 год -- разработка и установление Международной системы единиц (СИ);

§ XX век -- метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями.

Развитие метрологии в РБ

Восемьдесят лет назад было основано первое в Беларуси метрологическое учреждение -- Палата мер и весов численностью 7 человек. Сегодня метрологическая служба республики -- это разветвленная и технически оснащенная сеть, состоящая из 16 региональных метрологических центров Госстандарта РБ, а также метрологических служб более 600 предприятий и организаций республики с мощной эталонной базой, современным комплексом нормативных и методических документов.

Одно из важнейших событий для национальной метрологии -- Беларусь стала членом Генеральной конференции мер и весов (ГКМВ). Во исполнение Указа Президента Республики Беларусь "Об участии Республики Беларусь в Генеральной конференции мер и весов" на 22-й Генеральной конференции в Париже подписана "Договоренность о признании эталонов и сертификатов калибровки и измерений, выдаваемых национальными метрологическими институтами". Этот документ создаст надежный правовой и технический базис для поставок белорусских товаров за рубеж на основании собственных испытаний, обеспечит доверие к точности выполненных в республике измерений. До вступления в ГКМВ признание белорусских эталонов осуществлялось путем проведения их сличений с российскими, а также эталонами других стран СНГ, которые, в свою очередь, сличались с международными. Сведения о технических возможностях белорусских эталонов будут включены в специальную базу данных в сети Интернет.

Развитие метрологии невозможно без расширения сотрудничества между организациями-разработчиками и производителями измерительных приборов и систем, без расширения и укрепления межрегиональных и международных связей. [8]

Международная система единиц (СИ)

Международная система единиц (СИ) (фр. Le Systиme International d'Unitйs (SI)) -- система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике.

Тем не менее, в большинстве научных работ по электродинамике используется Гауссова система единиц, из-за ряда недостатков СИ. В частности, в СИ напряжённость (В/м) и смещение (Кл/мІ (L^?2TI)) имеют разную размерность; возникает т. н. диэлектрическая проницаемость вакуума, лишённая физического смысла^[1].

В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены.

Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ (фр. Brochure SI, англ. SI Brochure), издающаяся с 1970 года. С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков. В 2006 году вышло 8-е издание.

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам "допускаются для использования совместно с СИ" (см. Приложение 1). [4]

Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например, неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

Другие единицы применять не разрешается.

Тем не менее, в различных областях иногда используются и другие единицы:

§ Единицы системы СГС: эрг, гаусс, эрстед и др.

§ Внесистемные единицы, широко распространённые до принятия СИ: кюри, калория, ферми, микрон и др.

Некоторые страны не приняли систему СИ, или приняли её лишь частично и продолжают использовать английскую систему мер или сходные единицы. [5]

Международные метрологические организации

Международные метрологические организации созданы для осуществления международного единства мер и измерений. Это:

§ Международный комитет мер и весов;

§ Международное бюро мер и весов;

§ Международная организация законодательной метрологии;

§ Международная конфедерация по измерительной технике и приборостроению.

Международный комитет мер и весов. Состоит из 18 человек, каждый из которых представляет одну страну-участницу. Комитет собирается ежегодно в штаб-квартире Международного бюро мер и весов (МБМВ).

Наблюдает за работой Международного бюро мер и весов, координирует метрологические исследования в странах-участницах и вырабатывает рекомендации для Генеральных конференций по мерам и весам.

Международное бюро мер и весов (МБМВ) (фр. Bureau International des Poids et Mesures, BIPM). Учреждено в 1875 г., вместе с подписанием Метрической конвенции.

Основная задача Бюро заключается в обеспечении существования единой системы измерений во всех странах-участницах этой конвенции.

По состоянию на август 2012 г. 56 стран являлись членами^[1] и 37 стран ассоциированными членами МБМВ. [6]

Заключение

Так, метрология как наука об измерениях - это не прерогатива только ученых. Это то, что представляет жизненную важность для всех нас. Сложная, невидимая работа служб, производителей и поставщиков, от которой все мы зависим, должна опираться на метрологию, для того, чтобы работать эффективно и надежно.

Список используемой литературы

1. "Государственная система обеспечения единства измерений. МЕТРОЛОГИЯ", РМГ 29-99, 1999.

2. Основные термины и определения. Большая советская энциклопедия. -- М.: Советская энциклопедия. 1969--1978.

3. Бюлер В. Гаусс. Биографическое исследование. М.: Наука, 1989.

4. ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин.

5. Единицы величин: Словарь-справочник. -- М.: Издательство стандартов, 1990.

6. www.bipm.org/ - официальный сайт МБМВ.

7. Козлов М. Г. "Метрология и стандартизация", издательство "Петербургский институт печати", 2001.

8. http://www.nestor.minsk.by - Пресс-служба Госстандарта, 2004.

Приложение

Размещено на Allbest.ru