История развития метрологии. 9

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный федеральный университет

(ДВФУ)

 

ИНЖЕНЕРНАЯ  ШКОЛА

Кафедра инноватики, качества стандартизации и  сертификации

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификации»

 

на тему «История развития метрологии»

 
 
 

                                                Выполнил студент  гр. С 3446

_____________ Киселева А.А.

 

 Проверил  к.т.н., доцент

 ____________  Павлова О. В.

 _________________________

 
 
 
 
 
 
 

г. Владивосток

2011

Оглавление

1 Метрология  как наука. Древние меры 4

2 Элементы метрологии  в X-XVIII вв. на Руси  6

3 Метрология  в период правления Петра I 8

4 Разработка  и внедрение метрической системы  8

5 Развитие отечественной  метрологии в XIX-XX вв. 13

6 Метрология  в Российской Федерации 14

Список литературы 15

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Метрология как наука. Древние меры

     Прежде  чем обсуждать этапы истории  развития метрологии, рассмотрим основные сведения о том, что такое метрология и какие практические вопросы рассматриваются в этой науке.

     Отраслью  науки, изучающей измерения, является метрология. Слово «метрология» образовано из двух греческих слов: метрон –  мера и логос – учение. Дословный  перевод слова «метрология» –  учение о мерах.

     Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена.

     Когда наш предок – древний, но уже мыслящий человек – попытался найти  для себя пещеру, он вынужден был  соразмерить длину, ширину и высоту своего будущего убежища с собственным ростом. А ведь это и есть измерение – сравнение неизвестной величины с однородной ей величиной, принятой за единицу. Наш предок располагал только собственным ростом, реальной длиной рук и ног. Первые измерения были антропометрическими измерениями.

     Из  глубины веков  дошли до нас следующие  единицы веса:

     • единица веса драгоценных камней – карат, что в переводе с языков древнего юго-востока означает "семя боба", "горошина";

     • единица аптекарского веса – гран, что в переводе с латинского, французского, английского, испанского означает "зерно".

     Многие  меры имели антропометрическое происхождение  или были связаны с конкретной трудовой деятельностью человека. Так, в Киевской Руси применялись в обиходе:

     • вершок – "верх перста" – длина фаланги указательного пальца;

     • пядь – от "пять", "пятерня" – расстояние между концами вытянутых большого и указательногопальцев;

     • локоть – расстояние от локтя до конца среднего пальца;

     • сажень – от "сягать", "достигать", т.е. можно достать;

     • косая сажень – предел того, что можно достать – расстояние от подошвы левой ноги до конца среднего пальца вытянутой вверх правой руки;

     • верста – от "верти", "поворачивай" плуг обратно, длина борозды.

     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

 

где L – длина маятника; g – ускорение свободного падения.

     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 в X-XVIII вв. на Руси

     Ни  в древнем мире, ни в средние  века не существовало метрологической службы, но имеются сведения о применении образцовых мер и хранении их в церквях и монастырях, а также о ежегодных поверках средств измерений. Так, "золотой пояс" великого князя Святослава Ярославича (1070-е гг.) служил образцовой мерой длины, а в "Уставе новгородского князя Всеволода о церковных судах, людях и мерилах торговых" (примерно ХIII в.) записано, что меры надлежит "на всякий год взвешивати".

     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.

     Развитие  торговли и расширение внешних экономических  связей требовало не только уточнения мер, но и установления их соотношения с "заморскими", а также унификации мер и более четкой организации контрольно-поверочной деятельности. Еще в договоре Великого Новгорода с немецкими городами и Готландом (1269 г.), наряду с взаимными обязательствами, приведены соотношения между мерами договаривающихся сторон. Статьи Соборного уложения 1649 г., Таможенного устава 1653 г., Новоторгового устава 1667 г. и других документов установили соответствие различных "весов" фунту и размер сажени.

     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.

     В английской системе мер и сейчас присутствует фут (foot – англ. ступня; греч. μους; лат. pes; франц. pied; нем. Fuβ).

     Длина фута уточнена англичанами с введением  такой единицы длины, как шток – это «длина ступней 16 человек, выходящих из храма от заутрени в  воскресенье». Деля длину штока на 16 равных частей, получали среднюю длину ступни, ибо из церкви выходили разные люди различного роста. Длина фута «устоялась» в размере 30,48 см.

     Английский  ярд тоже связан с размерами человеческого  тела, но уже конкретного лица –  короля Англии Генриха I (1101 г.). Это расстояние от кончика носа этого монарха  до конца среднего пальца вытянутой  им вперед руки. Романтическая версия: ярд – длина меча этого же короля. 1 ярд = 0,9144 м.

     Многие  авторы утверждают, что за дюйм (голланд. duim – большой палец; греч. δαǽτυλο; лат. digitus; франц. pouce; англ. inch, нем. Daumen) была принята длина второго сустава большого пальца руки человека. Но более вероятно, что это ширина большого пальца (приложите свой палец к линейке и Вы убедитесь, что размеру дюйма 25,4 мм соответствует именно этот параметр пальца).

     Длина дюйма была уточнена в Англии, где  в 1324 г. Королем Эдвардом II был установлен «законный дюйм», равный длине трех ячменных зерен, вынутых из средней части колоса и приставленных друг к другу своими концами. Приверженность англичан к ячменным зернам видна и в попытке определить с их помощью и фут. Они условились считать геометрическим футом ширину 64 ячменных зерен (ширина зерен более стабильна).

     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.

     В 1736 г. по решению Сената была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора Монетного двора графа М. Г. Головкина. В состав комиссии входил Л. Эйлер. В качестве исходных мер длины комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, за меру жидких тел приняла ведро московского Каменномостского питейного двора. Важнейшим шагом, подытожившим работу комиссии, было создание русского эталонного фунта. Работы начались в 1736 г. и завершились в 1747 г. изготовлением бронзовой золоченой гири, узаконенной в качестве первичного образца (государственного эталона) русских мер веса. Этот фунт почти 100 лет оставался единственным эталоном в стране.

     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 Разработка и внедрение  метрической системы 

     Идея  построения системы измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Г. Мутону, жившему в XVII в. во Франции, где феодалы имели право пользоваться своими собственными мерами, содержать таможни и собирать пошлину. Вопрос о рациональной системе мер стоял особо остро. Восьмого мая 1790 г. Учредительное собрание Франции приняло декрет о реформе системы мер и поручило Парижской академии наук разработать соответствующие предложения. Комиссия академии, руководимая Лагранжем, рекомендовала десятичное подразделение кратных и дольных единиц, а другая комиссия, в состав которой входил Лаплас, предложила принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана. На основе этой единственной единицы – метра – строилась вся система, получившая название метрической. За единицу площади принимался квадратный метр, за единицу объема – кубический метр, за единицу массы – килограмм – масса кубического дециметра чистой воды при температуре 4 °С. Метрическая система с самого начала была задумана как международная. Ее единицы не совпадали ни с какими национальными единицами, а наименования единиц и десятичных приставок были произведены от слов "мертвых" языков (латинского и древнегреческого).

5 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 ХIХ 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 регламентировалась "Положением о мерах и весах" (1842 г.), которая заложила основы государственного подхода к обеспечению единства измерений.

     Как и многие другие науки, метрология в  своем развитии не избежала описательного  периода. Он завершился в нашей стране капитальным трудом Ф.И. Петрушевcкого "Общая метрология", вышедшим в 1849 г, и удостоенным императорской Академией наук Демидовской премии.

     Подписание  метрической конвенции 20 мая 1875 г.

     Для русских ученых того времени характерно глубокое понимание роли и места метрологии в науке и жизни. В 1869 г. петербургские академики Б.С. Якоби, Г.И. Вильд и О.В. Струве направили в Парижскую академию наук доклад, в котором предлагалось, с целью обеспечения единства измерений в международном масштабе, изготовить новые международные прототипы метра и килограмма и распределить их однотипные копии между заинтересованными государствами. Это предложение было принято.

     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.

     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 естественно-научных 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.

     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.

     Имеются сведения, что в г. Тамбове (центре Тамбовской губернии) первая палатка мер и весов была открыта в 1912 г.

     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.

     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.

     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 усовершенствования 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.

6 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.

     С 1993 г. развитие метрологии в Российской Федерации осуществлялось в соответствии с законом "Об обеспечении единства измерений", принятым в этом же году.

     В 2008 году на смену ему пришел Федеральный закон от 26.06.2008 N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».

 

Список  литературы

1. Ординарцева Н.П. Метрология  , стандартизация , сертификация: Учебное пособие. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2010. - 134 с.

2. Мищенко С.В., Пономарев С.В., Пономарева Е.С., Евлахин Р.Н., Мозгова Г.В. История метрологии, стандартизации, сертификации и управления качеством. Учебное пособие. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2004. - 112 с.

3. Власов А.Д., Мурин Б.П. Единицы физических величин в науке и технике. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1990.— 176с.

4. Каменцева Е. И., Устюгов Н. В. Русская метрология. Изд. 2-е. Учеб. пособие. - М., «Ммсш. школа», 1975. - 328 с.