1.1. Поняття і сутність метрології
1.1.1.Метрологіческая діяльність в Росії і за кордоном
Метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності і необхідної точності. Назва цієї науки походить від грецьких слів «метро» - міра і «логос» - вчення.
Метрологія, як область практичної діяльності, зародилася в давнину. На всьому шляху розвитку людського суспільства вимірювання були основою відносин людей між собою, з навколишніми предметами, природою. При цьому вироблялися єдині уявлення про розміри, форми, властивості предметів і явищ, а також правила і способи їх зіставлень. Найменування одиниць виміру були придумані людиною досить давно. Як назв використовувалися найпростіші поняття, які були зрозумілі всім (в Росії - п'ядь - відстань між кінцями великого і вказівного пальців, лікоть - відстань від ліктя до кулака, сажень - рівна трьом ліктів). Для підтримки встановлених заходів ще в стародавні часи створювалися зразкові заходи - еталони. До них ставилися дбайливо, зберігаючи їх у церквах і храмах, як найбільш надійних місцях для збереження цінних предметів.
Довгий час метрологія була в основному описової наукою про різні заходи і співвідношеннях між ними. Але в процесі розвитку суспільства роль вимірювань зростала, і в кінці 19 століття, завдяки прогресу фізики, метрологія піднялася на якісно новий рівень.
Метрична система заходів була введена у Франції в 1840 році. Значимість метричної системи глибоко оцінив. назвавши її засобом сприяння «майбутнього бажаного зближення народів». З ініціативи Менделєєва Петербурзька академія наук запропонувала заснувати міжнародну організацію, яка забезпечувала б однаковість засобів вимірювань в міжнародному масштабі. Це пропозиція отримала схвалення, і в 1875 році. 17 країнами (в тому числі і Росією) була підписана Метрична конвенція. Ee мета - уніфікація національних систем одиниць вимірювань і встановлення єдиних фактичних еталонів довжини і маси (метра і кілограма). На основі цієї Конвенції була створена міжурядова Міжнародна організація мір і ваг. Офіційна мова організації - французький. Серед ініціаторів створення організації була Петербурзька Академія наук. Метрична конвенція діє і сьогодні. Членами її є 50 держав світу.
Відповідно до Конвенції було створено Міжнародне бюро мір і ваг (МБМВ) - перша міжнародна науково-дослідна лабораторія, яка зберігає і підтримує міжнародні еталони: прототипи метра і кілограма, одиниці іонізуючих випромінювань, електричного опору та ін. МБМВ розташоване у Франції (м Севр), його діяльністю керує Міжнародний комітет мір і ваг (МКМВ). Головне практичне завдання МБМВ - звірення національних еталонів з міжнародними еталонами різних одиниць вимірювань. Фактично МБМВ координує діяльність метрологічних організацій більш 100 держав. Науковий напрямок роботи цієї організації - вдосконалення метричної системи вимірів. МБМВ постійно удосконалює міжнародні еталони, розробляє і застосовує нові і нові способи і засоби точних вимірювань, створює нові і замінює застарілі концепції основних одиниць вимірювань, координує метрологічні дослідження в країнах.
Програми наукової та практичної діяльності МБМВ стверджує Генеральна конференція з мір та ваг - вищий міжнародний орган з питань встановлення одиниць, їх визначень і методів відтворення. В її роботі беруть участь всі країни, які приєдналися до Конвенції. Генеральна конференція збирається не рідше одного разу на чотири роки, перша відбулася в 1898 році. У проміжках між конференціями роботою МОМВ керує обирається на конференції Міжнародний комітет мір і ваг. До складу комітету входять найбільші фізики і метрологи світу, всього 18 членів. Свого часу в складі комітету представляв Менделєєв.
У складі Міжнародного комітету мір і ваг працюють 8 Консультативних комітетів, які готують матеріали і рішення для Генеральних конференцій. Назви комітетів відображають діапазон діяльності МОМВ: комітети з електрики, по термометрії, визначенню метра, визначення секунди, по одиницях, по масі, фотометрії і стандартам для іонізуючих випромінювань. Держави - члени МОМВ представлені в комітетах своїми найбільшими науковими інститутами, Росія - Всеросійським науково-дослідним інститутом метрології та Всеросійським науково-дослідним інститутом фізико-технічних і радіотехнічних вимірювань.
Наукові розробки МОМВ мають велике практичне значення. Досить назвати прийняття Міжнародної Системи Одиниць (1960), нового визначення секунди (1967) і створення нових стандартів частоти. Останнє дозволило підвищити точність національних еталонів часу і частоти в раз, а це в свою чергу позитивно відбилося на забезпеченні точності космічних польотів, крім того, було використано в деяких фундаментальних наукових дослідженнях.
Росія, як учасниця МОМВ, користується регулярним звірення шкали часу з міжнародною шкалою атомного часу TAI, у встановленні якої використовуються національні еталони США, ФРН, Канади, спеціальні супутники зв'язку. робочі еталони і промислові атомні стандарти частоти західноєвропейських держав. Росії це дає можливість підтримувати задану точність державного первинного еталона часу і частоти та систему їх передачі з найменшими витратами.
Інший приклад - перехід на нове визначення метра в 1983 році. Цьому передувала тривала робота фахівців.
Важливим наслідком участі в роботі МОМВ є синхронний перехід країн на нові одиниці вимірювань або нові еталони основних одиниць. Це створює основу для взаємного визнання результатів вимірювань і випробувань, дозволяє усунути технічні труднощі в міжнародній торгівлі (особливо машинами, обладнанням, приладами і т. П.), Обмін науково-технічною інформацією, технологією та ін. Дослідження по сличению лазерів п'яти країн (в тому числі Росії) показали можливість переходу в недалекому майбутньому на нове визначення метра.
Міжнародна організація законодавчої метрології (МОЗМ) заснована на основі міжурядової Конвенції, підписаної в 1956 р Росія бере участь в МОЗМ як правонаступниця Радянського Союзу. Організація об'єднує понад 80 держав. Мета МОЗМ - розробка загальних питань законодавчої метрології, в тому числі:
· Встановлення класів точності, засобів вимірювань;
· Забезпечення однаковості визначення типів, зразків і систем вимірювальних приладів;
· Рекомендації з випробувань для уніфікації метрологічних характеристик;
· Порядок механізації тваринницьких ферм засобів вимірювань;
· Гармонізація повірочної апаратури, методів звірення, повірок і атестації еталонних, зразкових і робочих вимірювальних приладів;
· Вироблення оптимальних форм організації метрологічних служб і забезпечення єдності державних приписів щодо їх відання;
· Надання науково-технічної допомоги країнам, що розвиваються в створенні і організації робіт метрологічних служб і їх оснащення належним обладнанням;
· Встановлення єдиних принципів підготовки кадрів в галузі метрології з урахуванням різних рівнів кваліфікації.
На 4-ій Міжнародній конференції МОЗМ в 1972 році її цілі були доповнені більш узагальненої формулюванням, що відбиває суть основних завдань міжнародного співробітництва:]
· Встановлення взаємної довіри до результатів вимірювань технічних характеристик сировини, напівфабрикатів і промислової продукції, що проводяться в кожній з країн-учасниць Конвенції, визначення загальних принципів законодавчої метрології;
· Встановлення необхідних і достатніх характеристик і вимог, яким повинні відповідати засоби вимірювань, щоб їх застосування за погодженням з державами-членами могло бути рекомендовано в міжнародному плані.
Вищий керівний орган МОЗМ - міжнародна конференція законодавчої метрології, яка скликається з інтервалом в чотири роки. У роботі конференції зазвичай беруть участь не тільки країни-члени, але і ті, які не планують стати членами. Рішення, прийняті МОЗМ носять рекомендаційний характер і лише морально зобов'язують країни-члени організації впровадити їх якнайшвидше. Рішення приймаються на сесіях Міжнародного комітету законодавчої метрології - виконавчого органу МОЗМ. Роботу Комітету та Конференції координує Міжнародне бюро законодавчої метрології (МБЗМ). Бюро видає інформаційні матеріали, веде фонд документації, займається пропагандою досягнень в галузі метрології шляхом експозиції в своїх демонстраційних залах. Бюро проводить постійний інформаційний обмін з учасниками МОЗМ, щоквартально випускає «Бюлетень МОЗМ».
МОЗМ видає два види документів: міжнародні документи (МД) і міжнародні рекомендації (МР). МД носять директивний характер і призначені для робочих органів МОЗМ, МР - рекомендаційний характер і призначені для країн-членів МОЗМ. МОЗМ співпрацює з такими міжнародними організаціями, як ISO / IEC, МЕК, ЮНІДО, МОМВ, ІМЕКО і ін.
ІМЕКО - міжнародна конференція з вимірювальної техніки і приладобудування - створена в 1958 році і є науково-технічної консультативної організацією. Форма її роботи - проведення міжнародних конгресів і семінарів з актуальних проблем розвитку вимірювальної і діагностичної техніки.
ЮНІДО - організація системи ООН з промислового розвитку, головна мета якої - сприяння індустріалізації країн, що розвиваються.
Участь Росії в МОЗМ в цілому забезпечує:
· В науково-технічному плані - отримання великого обсягу інформації про результати робіт в найбільших зарубіжних метрологічних центрах і організаціях. Це дає можливість істотно скоротити обсяг витрат на науково-дослідні та дослідно конструкторські роботи і виробництво вимірів, особливо вищого рівня точності .;
· В області економіки і міжнародної торгівлі - скорочення витрат на повторні вимірювання технічних параметрів імпортованих сировинних товарів і готових виробів, посилення ступеня довіри до документів про якість та оцінки відповідності продукції, що експортується; захист економічних інтересів Росії шляхом впровадження в міжнародну політику нормативів, прийнятих в вітчизняних стандартів;
У галузі метрології працюють і інші міжнародні організації:
МККР - Міжнародний консультативний комітет з радіозв'язку;
ІКАО - Міжнародна організація цивільної авіації;
МАГАТЕ - Міжнародне агентство з атомної енергії;
КОСПАР - Комітет з дослідження космічного простору.
1.1.2. Сутність метрології та її функції
Відповідно до цих документів метрологія - це наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності.
Залежно від цілей розрізняють три розділи метрології:
· Практичну (прикладну) метрологію.
Законодавча метрологія встановлює обов'язкові технічні та юридичні вимоги щодо застосування одиниць фізичних величин, еталонів, методів і засобів вимірювань, спрямованих на забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань МІ «Метрологія. Метрологія. Основні терміни та визначення ».
Законодавча метрологія служить засобом державного регулювання метрологічної діяльності за допомогою законів і законодавчих положень, які вводяться в практику через Державну метрологічну службу і метрологічні служби державних органів управління та юридичних осіб. До області законодавчої метрології відносяться:
· Випробування і затвердження типу засобів вимірювальної техніки, їх повірка та калібрування,
· Сертифікація засобів вимірювань,
· Державний метрологічний контроль і нагляд за засобами вимірювань.
Теоретична метрологія займається питаннями фундаментальних досліджень, створенням систем одиниць вимірювань, фізичних постійних, розробкою нових методів вимірювання.
Прикладна (практична) метрологія включає сукупність взаємообумовлених правил і норм, спрямованих на забезпечення єдності вимірювань, які вводяться в ранг правових положень, мають обов'язкову силу і знаходяться під контролем держави.
До основних понять теоретичної і практичної метрології відносяться: фізична величина, вимірювання, похибка, вірогідність вимірів, єдність вимірювань.
Базовим поняттям в метрології є єдність вимірювань (ОІ).
Єдність вимірювань - це такий стан вимірювань, при якому результати виражені в узаконених одиницях фізичних величин, а похибки відомі з заданими ймовірностями.
Ключовими поняттями є:
· Фізична величина (ФВ);