История возникновения и развития метрологии

 

Связан с работами по установлению научно обоснованных электрических  и магнитных единиц, а также  выработки документации по созданию эталонов этих единиц, а также выработал рекомендации по созданию эталонов единиц в мировой практике базируясь на работах Гаусса. Британская ассоциация содействию развития наук в 1862 году предложила использовать абсолютную электро статическую и электро магнитную системы СГС (см., гр., с.). Однако, эта система оказалась неудобной для практического использования, поэтому ею же была предложена абсолютная система практических единиц. В 1881 году в Париже на первом Международном конгрессе по электричеству официально были приняты к исполнению названная система СГС и практическая система. В 1893 году на международном конгрессе по электричеству в Чикаго были приняты определения по воспроизведению единицы сопротивления Ом и тока А. В конце третьего этапа были созданы эталоны воспроизводящие электрические единицы (Ом., А., В.).

 

Основу отечественной метрологии заложил русский учёный Д.И. Менделеев (1834-1907 гг.). Роль и значение измерений  Д.И. определил так: „В природе мера и вес – суть главное орудие познания. Наука начинается с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры”.

 

В 1893 г. Д. И. Менделеев основал Главную  палату мер и весов. Д.И. восстановил  “прототипы” русских мер, причем размер их он выразил через метрические меры. В результате его работ (1833 – 1899 гг.) было утверждено “Положение о мерах и весах”, которое устанавливало систему российских мер. В основу этой системы были положены:

Единица массы – фунт (равный 0.40951241 кг)

Единица длины – аршин (равный 0.711200 м)

Для справки: соотношения между русскими и метрическими мерами:

1 аршин = 16 вершкам = 28 дюймам = 0.71120 м ( 1 дюйм = 25.4 мм)

1 сажень = 3 аршинам = 7 футам = 2.1336 м

1 верста = 500 саженям = 1.0668 км

1 десятина = 2 400 кв. саженям = 10925 м²(1.0925 га)

1 четверть = 8 четверикам = 209.9 дм³( 209.9 л)

1 пуд = 40 фунтам = 16.38 кг

1 фунт = 409.5 г

1 золотник = 4.266 г

 

В задачу деятельности палаты входило  не только хранение эталонов и обеспечение поверки по ним средств измерений, но и проведение научных исследований в области метрологии.

 

По инициативе гениального ученого  Дмитрия Ивановича Менделеева на рубеже прошлого и настоящего веков  в Главной палате мер и весов  в Петербурге было организовано специальное отделение для поверки электрических измерительных приборов. В 1909 г. в Главной палате мер и весов А. Н. Георгиевский и М. Ф. Маликов приступили к созданию эталонов ома и вольта (эталон вольта — в виде группы нормальных элементов).

Несмотря на изобретения русских  ученых в области электроизмерительной техники, в дореволюционной России производство средств измерений практически отсутствовало.

 

 

После Великой Октябрьской социалистической революции началось всестороннее развитие всех отраслей народного хозяйства, которое выдвинуло новые задачи в области электроизмерительной техники.

1. В 1927 г. начал выпускать электроизмерительные приборы новый завод «Электроприбор». В 1930 г. была организована Отдельная лаборатория измерений (ОЛИЗ), сотрудники которой разработали ряд приборов и многое сделали в области расчета и конструирования электроизмерительных приборов. Особенно плодотворной в этом направлении была деятельность Н. Н. Пономарева. Начали выпускаться приборы для измерений неэлектрических величин электрическими методами. Довоенный. В 1930 году были созданы первые приборостроительные заводы: Москва, Ленинград, Киев, Харьков, Краснодар. Наивысший класс точности в те годы был 0,1. На этом этапе все функции снятия информации отводились человеку.

 

 

4  Относится к послевоенному периоду. В 1948 году было принято решение о переходе от международных электрических единиц к абсолютным практическим единицам производимым от системы СГС. Согласно решениям генеральных конференций по мерам и весам – 10 конференция в 1954 году и 11 конференция в 1960 году была принята новая практическая система единиц – Международная Система единиц SI (длина [м], масса [кг], время [с], сила тока [А], температура Кельвина [K], сила света [канделла]). В 1969 году ввели моль для химии. Кроме этого 2 дополнительные единицы – радиан и стерадиан (в системе наведения).

 

 

В соответствии с развитием средств измерения по качеству получаемой информации этап связан с созданием автоматизированных измерительных приборов (АИП), что было вызвано:

• Необходимостью проведения измерений в труднодоступных для человека местах (космос, океан, недра земли) 1956-57 года.
• Экстремальный характер протекающих процессов.
• Дальнейший процесс в науке и необходимость повышения производительности научных исследований.

АИП позволяет:

• исключать основную и относительную погрешности из результата измерений;
• вводить динамическую коррекцию;
• быстродействие при измерении 100-200000 изм/с.

 

5 Связан с созданием цифровых измерительных приборов (ЦИП) и     

     информационно измерительных  систем (ИИС). Причины создания ЦИПа      и ИИС.

• широкая автоматизация и механизация производственных процессов;
• широкое применение при измерениях вычислительных машин и комплексов;
• необходимость полной автоматизации при проведении научных исследований;
• необходимость исследовать сверхсложный быстропротекающие процессы;
• необходимость предоставления результатов в вероятностной форме с целью дальнейшего прогнозирования характера изменений измеряемой величины во времени.

ЦИПы позволяют:

• предоставлять результат измерений в кодированном виде, что удобно для машинной обработки;
• полностью автоматизировать процесс измерения;
• значительно повысить помехозащищенность;
• класс точности до 0,00001%;
• быстродействие 1-2 млн. оп./сек.;
• исключить составляющие погрешности и произвести статическую обработку результатов измерений.

 

Величина                               минимальная                   максимальная

Мощность                               Вт                                  1000 МВт

Напряжение                                                                          100 МВ

Ток                                           А                                    100 000А

Давление                                 Па                                   Па

Усилие                                     Н                                     Н

Ускорение                                g                                       g

Скорость                                   м/с                                 1 000 000 м/с

 

 

 

 

Таким образом, на протяжении всей истории  развития науки и техники пред человеком возникало (и возникает  сейчас) множество проблем, для решения  которых необходимо располагать количественной информацией о том или ином свойстве объектов материального мира (явлении, процессе, теле, веществе, изделии и пр.).

Количественной оценки требует  почти всё, что делает инженер  при исследованиях, разработке, изготовлении, эксплуатации или ремонте любых изделий. В техническом паспорте любой машины указаны её масса, габарит, мощность, частота отказов и др. параметры.

Для количественной оценки свойств  и отношения вещей люди издавна  используют физические величины. Количественная оценка явлений, процессов и событий приводиться в виде формул и уравнений, связывающих физические величины. Практически все исходные числа – значения величин – мы получаем как результат измерения – основного способа получения количественной информации.

 При правильном выполнении  измерения (измерительного эксперимента) находится результат измерения  с большей или меньшей точностью  отражающий интересующие свойства  объекта.

Можно считать, что прогресс науки  и техники определяется степенью совершенства измерений и измерительных приборов.

Сейчас метрология развивается  по нескольким направлениям. Наиболее сформулированы и развиваются две  взаимосвязанные ее ветви: научная  и законодательная метрология.

Научная метрология являясь базой измерительной техники, занимается изучением проблем измерения в целом (общая теория измерений) и образующих измерение элементов: средств и приборов измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, методов определения точности измерений (теория погрешностей измерений). Современная метрология включает в сферу своей деятельности и определение наиболее точных значений важнейших физических констант (скорости света, частоты излучения микрочастиц и пр.), необходимых для многих отраслей науки и техники.

Метрология обеспечивает потребителей стандартными образцами веществ и материалов, состав и физико-химические характеристики которых определены с необходимой точностью.

Важной особенностью метрологии является ее законодательный характер.  Раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных общих правил, требований и норм, а также вопросы регламентации и гос. контроля, направленные на обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, называется законодательной метрологией. Это, в свою очередь, предписывает соответствующий надзор за средствами измерений. Надзор осуществляется деятельностью органов метрологической службы, обеспечивающей единообразие средств измерений.

Государственный комитет Украины  по стандартизации, метрологии и сертификации.