Основы метрологии, история развития метрологии

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Основы  метрологии. …………………………………………………………….......…3

2. История развития метрологии. ……….……………..……………………...….…….4

Список  литературы.

1. Основы метрологии.

Метрология - наука об измерениях, методах и  средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В практической жизни человек всюду имеет  дело с измерениями. На каждом шагу встречаются и известны с незапамятных времен измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и  др.

Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

Метрология  имеет большое значение для прогресса  естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Для обеспечения  научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

Основными задачами метрологии (по ГОСТу 16263-70) являются:

• установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;
• разработка теории, методов и средств измерений и контроля;
• обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;
• разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;
• разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

2. История развития  метрологии.

1. Метрология в древнем мире и в средние века.

Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена.

Из глубины  веков дошли до нас такие единицы  веса, как карат – единица веса драгоценных камней, и гран – единица аптекарского веса. Многие меры имели антропометрическое происхождение или были связаны с конкретной трудовой деятельностью человека. Так, в Киевской Руси применялись в обиходе: вершок, пядь, локоть, сажень, косая сажень и верста.

Древнее происхождение имеют и "естественные" меры. Первыми из них, получившими  повсеместное распространение, стали  меры времени. На основе астрономических  наблюдений древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 1/86400 часть среднего периода обращения Земли вокруг своей оси получила название секунды.

Наряду  с этим уже на заре цивилизации  люди пришли к пониманию ценности так называемых вещественных мер  и единиц измерений. Так, в Вавилоне в XI в. до н.э. время измерялось в минах. Мина равнялась промежутку времени (равному, примерно, двум астрономическим часам), за который из принятых в Вавилоне водяных часов вытекала "мина" воды, масса которой составляла около 500 г. В дальнейшем мина сократилась и превратилась в привычную для нас минуту. Со временем водяные часы уступили место песочным, а затем более сложным маятниковым механизмам.

Гюйгенс, посвятивший созданию и усовершенствованию маятниковых часов почти 40 лет  и считавший это главным делом  своей жизни, в 1664 г. писал: "... я нашел легкий и удобный способ регулировки часов. К этому, однако, присоединяется то, что я считаю еще более ценным, а именно: благодаря своему открытию я смог дать абсолютно устойчивое определение для постоянной, верной для всех времен меры длины". Речь идет об использовании свойства изохронности колебаний математического маятника, подмеченного Галилеем еще в 1583 г. При малых отклонениях маятника период его колебаний равен

Это позволяет  выразить меру длины через естественную меру времени. В 1824 г. в Англии был принят закон, установивший единицу длины ярд через длину секундного маятника.

2. Элементы метрологии, стандартизации и сертификации в X-XVIII вв. на Руси

Важнейшим метрологическим документом является Двинская грамота Ивана Грозного (1550 г.). В ней регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры объема сыпучих тел – осьмины. Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение выборным людям – старостам, целовальникам. С этих мер надлежало сделать клейменые деревянные копии для городских померщиков, а с тех, в свою очередь, – деревянные копии для использования в обиходе. Образцовые меры, с которых снимались первые копии, хранились централизованно в приказах Московского государства. Таким образом, можно говорить о начале создания при Иване Грозном государственной системы обеспечения единства измерений и государственной метрологической службы. 

Московские  указы, касавшиеся введения единых мер  в стране, отсылались на места вместе с образцами казенных мер. За злоумышленную порчу контрольных мер грозило наказание – вплоть до смертной казни. Работу по надзору за мерами и их поверку проводили два столичных учреждения: Померная изба и Большая таможня. Они же разрешали конфликты, возникавшие при торговых операциях. В провинции надзор был поручен персоналу воеводских и земских изб, а также старостам, целовальникам и другим "верным людям".

3. Метрология  в период правления  Петра I.

Метрологической реформой Петра I к обращению в  России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и в кораблестроении – футы, дюймы. Для облегчения вычислений были изданы таблицы мер и соотношений между русскими и иностранными мерами. Начинают выделяться некоторые метрологические центры.

Коммерц-коллегия занялась вопросами единства мер  и метрологического обслуживания в  области торговли.

Адмиралтейств-коллегия заботилась о правильном применении угломерных приборов, компасов и соответствующих  мер.

Берг-коллегия опекала измерительное хозяйство горных заводов, рудников и монетных дворов.

Основанная  в 1725 г. Петербургская академия наук занялась воспроизведением угловых  единиц, единиц времени и температуры. Она имела в своем распоряжении образцовые меры и копии эталонов туаза и фунта. Назревала необходимость создания в стране единого руководящего метрологического центра.

Старинные русские меры длины, массы и объема:

В комиссии рассматривались (но из-за отсутствия денежных средств и специалистов не были осуществлены) проекты создания системы мер, основанной на физических постоянных (определение сажени через длину меридиана Земли, фунта – через вес определенного количества чистой воды), введение десятичной системы образования кратных и дольных единиц и др. Эти прогрессивные идеи получали в Европе в ту пору все большее распространение.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Развитие  отечественной метрологии в XIX-XX вв.

В развитии отечественной метрологии за последние 200 лет можно выделить несколько  этапов.

Первый  этап стихийной метрологической деятельности – охватывает почти весь XIX в. Этот период характерен централизацией метрологической деятельности и началом широкого участия русских ученых в работе международных метрологических организаций. Так, указом "О системе Российских мер и весов" (1835 г.) были утверждены эталоны длины и массы – платиновая сажень, равная семи английским футам, и платиновый фунт, практически совпадавший по весу с бронзовым золоченым фунтом 1747 г.

В 1842 г. на территории Петропавловской крепости в специально построенном "несгораемом" здании открывается первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение России – Депо образцовых мер и весов, куда и помещаются на хранение созданные эталоны, их копии, а также образцы различных иностранных мер. В настоящее время эти образцы хранятся в музее Д.И. Менделеева в С.-Петербурге. В Депо не только хранились эталоны и их копии, но и изготавливались образцовые меры для местных органов, а также проводилась поверка и сличение образцовых мер с иностранными. Эта деятельность, которая регламентировалась "Положением о мерах и весах" (1842 г.), заложила основы государственного подхода к обеспечению единства измерений.

В результате последующей работы ученых разных стран  была подготовлена и 20 мая 1875 г. подписана Метрическая конвенция. Она стала основой международного научного сотрудничества, способствовала унификации мер и расширению метрологической деятельности в национальном и международном масштабах. В соответствии с конвенцией Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы №12 и №26 и эталоны единицы длины № 11 и № 28, которые были доставлены в новое здание Депо образцовых мер и весов (ныне это дом 19 на Московском проспекте в С.-Петербурге).

Второй (менделеевский) этап развития отечественной  метрологии

В 1892 г. управляющим Депо был назначен Д. И. Менделеев (1834–1907 гг.), который так  много сделал для отечественной  метрологии, что период с 1892 по 1917 гг. называют менделеевским этапом развития метрологии.

Для него характерно следующее:

– это  этап научного становления метрологии, перевода ее в число точных естественнонаучных дисциплин, возвышения до уровня "главного орудия познания" по образному выражению  Д.И. Менделеева;

– это  этап осознания народно-хозяйственного значения метрологии, начало глубоко продуманного и планомерного включения метрологической деятельности в хозяйственный механизм страны.

В 1893 г. он преобразует Депо образцовых мер  и весов в Главную палату мер  и весов – одно из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля. Лишь восемь лет спустя в США организуется Национальное бюро эталонов, а в 1900 г. в Англии – метрологическое отделение Национальной физической лаборатории. Под руководством Д.И. Менделеева была проведена работа по созданию русской системы эталонов и их сличению с английскими и метрическими мерами, начала создаваться государственная метрологическая служба, реализована широкая программа научных исследований в области метрологии.

Собственные научные работы Д.И. Менделеева по метрологии не утратили своего значения и по сей день. Его научное кредо – "Наука начинается... с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры" – и сейчас определяет роль и место метрологии в системе естественных наук. Основанные им научные направления, сформированный стиль научно-практической работы, на долгие годы определили пути развития отечественной метрологии, обеспечили ей передовые позиции и высокий авторитет на международной арене.

Но даже Д.И. Менделееву не удалось внедрить в России метрическую систему. С 1899 г. она применялась в стране факультативно, наряду со старой русской и британской (дюймовой) системами. Такое положение тормозило развитие промышленности, усложняло и затрудняло внешние экономические, технические и научные связи.

Третий (нормативный) этап развития отечественной метрологии

Заметные  изменения в метрологической  деятельности произошли после 1917 г. Декрет "О введении Международной  метрической системы мер и  весов" был принят Советом Народных Комиссаров 14 сентября 1918 г. Введение метрической системы знаменует собой начало третьего этапа в развитии отечественной метрологии. Этот этап охватывает период до Великой Отечественной войны. Главным его содержанием является переход к государственной метрологической деятельности.

В 1917–27 гг. был осуществлен комплекс мероприятий  по созданию государственной метрологической  службы. Введена обязательная всероссийская  поверка мер и весов, утверждены новые положения о Главной  палате мер и весов и о мерах и весах, установлены единые таксы сборов за поверку, введена уголовная ответственность за нарушения положения о мерах и весах и т.д.

Для выполнения декрета от 14 сентября 1918 г. в условиях гражданской войны и разрухи  нужно было:

– разработать, изготовить и заменить несколько десятков миллионов гирь и линейных мер;

– обеспечить их клеймение и поверку, для чего требовалось создать сеть поверочных учреждений;

– создать  исходные образцовые средства для оснащения  этих учреждений;

– создать  эталоны единиц метрической системы и средства для передачи информации о размерах этих единиц;

– переработать всю техническую документацию, реорганизовать все измерительное хозяйство  на промышленных предприятиях, обеспечить производство измерительного инструмента;

– обеспечить пропаганду метрической системы  и обучение населения ее использованию, издать десятки брошюр, книг, преодолеть инерцию мышления и старые привычки.

 Одной  из первых государственных задач,  возложенных на Главную палату  мер и весов, было практическое осуществление метрической реформы в стране. Эта грандиозная работа заняла девять лет. Нет ничего удивительного, что дело продвигалось медленно. Сплошь и рядом возникали непредвиденные трудности:

− только для изготовления необходимого количества гирь потребовалось 4,5 млн. пудов дефицитного чугуна;

− по любому вопросу требовалось решение  центральных органов власти.

Восьмого  января 1919 г. был подписан декрет "О  введении нового счета времени по международной системе поясов", в 1921 г. – постановление "О всероссийской поверке мер и весов". Всего за семь послереволюционных лет правительство пять раз принимало решения по различным метрологическим вопросам. В 1924 г. было утверждено "Положение о мерах и весах", с выходом которого завершилась организация государственной метрологической службы СССР.

В 1925 г. было принято постановление "О  признании заключенной в Париже 20 мая 1875 г. Международной метрической  конвенции для обеспечения международного единства и совершенствования метрической  системы, имеющей силу для СССР". Тем самым были возобновлены международные связи нашей страны в области метрологии. 

К 1927 г. завершилась метрическая реформа  в СССР. Палаты мер и весов были созданы во всех союзных республиках, государственной службой мер  и весов охвачена вся страна.

В годы первых пятилеток правительством был  осуществлен также ряд других крупных мер по дальнейшему совершенствованию  метрологической службы и стандартизации. 23 ноября 1929 г. было принято постановление  об уголовной ответственности за несоблюдение обязательных стандартов и "Положения о мерах и весах".

Война подтвердила высокий уровень  метрологического обеспечения народного  хозяйства СССР. Перебазирование  многих промышленных предприятий на восток при одновременном изменении  всей номенклатуры изделий, связанном с переводом промышленности на военные рельсы, не вызвало нарушений в системе обеспечения единства измерений и взаимозаменяемости.

Четвертый (послевоенный) этап развития отечественной  метрологии.

Данный  этап характеризуется небывалым  размахом всей метрологической деятельности в стране. Отличительной его особенностью является повсеместное внедрение стандартизации как главной организационно-правовой формы обеспечения единства измерений. Разработана и внедрена Государственная система стандартизации (ГСС). Организационные принципы построения и основные задачи метрологической службы страны в рамках ГСС регламентируются установленной Госстандартом СССР в 1973 г. структурой метрологической службы и основополагающим ГОСТ 1.25-76 "ГСС. Метрологическое обеспечение. Основные положения". Государственная метрологическая служба к этому времени состояла из почти полутора десятков институтов и около 250 территориальных органов, возглавляемых Госстандартом СССР с 15 республиканскими управлениями.

Повсеместное  использование измерений и измерительной техники в промышленном производстве обусловило создание, наряду с государственной метрологической службой, органов ведомственного контроля за мерами и измерительными приборами. В 1970–80-е гг. в большинстве министерств и ведомств, в производственных объединениях и на крупных предприятиях были организованы ведомственные метрологические службы (отделы главного метролога) с широкими полномочиями в области обеспечения единства измерений.

Появление квалиметрии – раздела метрологии, посвященного проблемам измерения качества продукции, стимулировало распространение идей и методов этой науки на область измерения нефизических величин и ознаменовало начало современного этапа развития метрологии. В настоящее время измерения применяются в экономике, психологии, социологии, истории и многих других гуманитарных науках. Практически не осталось областей человеческой деятельности, где применение измерений для получения достоверной количественной информации не оказало бы существенного влияния на их развитие. Метрология и стандартизация применяются не только в науке и технике, на производстве, но и в быту, в искусстве, в общественной и политической жизни. Поэтому знание основ метрологии, стандартизации, измерений и контроля качества необходимо не только специалистам в области техники, но и каждому культурному человеку. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Метрология  в Российской Федерации.

После развала в 1991 г. Советского Союза, в  течение нескольких лет произошел  значительный спад работ в области  метрологии в странах СНГ, в том числе и в Российской Федерации. На многих предприятиях были значительно сокращены, а иногда и ликвидированы службы метрологии. Однако вскоре произошло осознание того факта, что без метрологического обеспечения невозможен выпуск качественной продукции. Поэтому службам метрологии в настоящее время уделяется все большее внимание на абсолютном большинстве предприятий.

В настоящее  время развитие метрологии в Российской Федерации осуществляется в соответствии с законом "Об обеспечении единства измерений", принятым в 1993 г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1. «История метрологии, стандартизации, сертификации и управления качеством»: Учебное пособие / С.В. Мищенко, С.В. Пономарев, Е.С. Пономарева, Р.Н. Евлахин, Г.В. Мозгова.
2. http://bibliofond.ru
3. http://ru.wikipedia.org