29

Содержание

Введение              3

1. История возникновения метрологии              5

2. Метрология – наука об измерениях              9

3. Цели и задачи метрологии              13

4.Измерения и человек              15

5. Метрология и прогресс              18

6. Метрология в народном хозяйстве              22

Заключение              26

Список использованной литературы              28

Введение

Медицина, охрана окружающей среды и обеспечение безопасности труда, научные исследования и производство, транспорт и связь, геодезия и гидрометеорология, торговля и финансы. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не использовались результаты измерений, испытаний и контроля.

Для их получения задействованы многие миллионы человек и большие финансовые средства. Примерно 15% общественного труда затрачивается на проведение измерений. По оценкам экспертов от 3 до 6% валового национального продукта передовых индустриальных стран тратится на измерения и связанные с ними операции.

Диапазоны измеряемых величин и их количество постоянно растут. Возрастает и сложность измерений. Они перестают быть одноактным действием и превращаются в сложную процедуру подготовки и проведения измерительного эксперимента, обработки и интерпретации полученной информации.

Другой причиной важности измерений является их значимость. Основа любой формы управления, анализа, прогнозирования, планирования, контроля или регулирования - достоверная исходная информация, которая может быть получена лишь измерением требуемых физических величин, параметров и показателей. Только высокая и гарантированная точность результатов измерений может обеспечить правильность принимаемых решений.

Сотрудничество с зарубежными странами, совместная разработка научно-технических программ требуют взаимного доверия к измерительной информации. Её высокое качество, точность и достоверность, единообразие принципов и способов оценки точности результатов измерений имеют очень большое значение.

Чтобы успешно справиться с многочисленными и разнообразными проблемами измерений, необходимо освоить ряд общих принципов их решения, определить единую научную и законодательную базу, обеспечивающую на практике высокое качество измерений независимо от того, где и с какой целью они выполняются.

Такой базой является метрология (от греческих слов «метрон» - мера и «логос» - учение).

Актуальность темы курсовой работы  подтверждается все возрастающей ролью метрологии как науки об измерениях и различных аспектов технического регулирования в развитии науки и техники, в производстве, в торговле, образовании, бытовом обслуживании, в повышении качества товаров и услуг и в других областях человеческой деятельности.

Цель работы исследование метрологии как науки об измерениях.

Задачи, поставленные для решения указанной цели следующие:

-  рассмотреть историю возникновения метрологии;

- определить цели и задачи метрологии как науки об измерениях;

- рассмотреть использование метрологии в народном хозяйстве.

Предмет исследования – роль метрологии в народном хозяйстве. 

Объект исследования – метрология – наука об измерениях.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили как общенаучные, так и специальные методы познания, теоретические труды отечественных и зарубежных ученых по метрологии, законодательная база.

1. История возникновения метрологии

Метрология как наука и область практической деятельности возникла в древние времена. Основой системы мер в древнерусской практике послужили древнеегипетские единицы измерений, а они были заимствованы в древней Греции и Риме [16, с.87].

В древние времена люди обходились счётом однородных объектов(голов скота). Этот счет не требовал введения понятия физической величины  и установления условных единиц измерения. Не было потребности в изготовлении и использовании специальных технических средств для проведения счета.

По мере развития общества появилась необходимость в количественной оценке разных величин - расстояний, веса, размеров. Эту оценку старались свести к счету, для чего выбирались природные и антропологические единицы. Так, время измерялось в сутках, годах; линейные размеры - в локтях, ступнях; расстояния -  в шагах, сутках пути.

С XVIII в, в России стали применяться дюйм, заимствованный из Англии, а также английский фут. Особой русской мерой была сажень, равная трем локтям (около 152 см) и косая сажень (около 248 см). Указом Петра I русские меры длины были согласованы с английскими [14, с.107].

Позже, в процессе развития промышленности, были созданы специальные устройства - средства измерений, предназначенные для количественной оценки различных величин ( часы, весы, меры длины и др.)

Измерения стали причиной возникновения метрологии. Долгое время она существовала как описательная наука, констатирующая сложившиеся в обществе соглашения о мерах используемых величин. Развитие науки и техники привело к использованию множества мер одних и тех же величин, применяемых в разных странах. Так, расстояние в России измерялось верстами, а в Англии - милями. Это затрудняло сотрудничество между государствами.

Для унификации единицы ФВ, независимости от времени и разного рода случайностей во Франции была разработана метрическая система мер. Эта система строилась на основе естественной единицы - метра, равного одной сорокамиллионной части меридиана, проходящего через Париж [4, с.32].

За единицу массы принимался килограмм - масса кубического дециметра чистой воды при температуре +4ºС. Учредительное собрание Франции 26 марта 1791 г. утвердило предложения Парижской академии наук. Это явилось предпосылкой для проведения международной унификации единиц ФВ. В 1832 г. К.Гаусс предложил методику построения систем единиц ФВ как совокупности основных и производных величин. Он построил систему единиц,  в которой за основу были приняты три произвольные, независимые друг от друга единицы: длины - миллиметр, массы - миллиграмм и времени - секунда.

В 1835 г. в России был издан указ «О системе Российских мер и весов», в котором были утверждены эталоны длины (платиновая сажень) и массы (платиновый фунт). В 1842 г. на территории Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге в специально построенном здании открылось первое метрологическое учреждение России - Депо образцовых мер и весов. В нем хранились эталоны и их копии.В 1848 г. в России вышла первая книга по метрологии – «Общая метрология», написанная Ф.И.Петрушевским. В этой работе были описаны меры и денежные знаки различных стран [14, с.124].

В 1875 г. семнадцать государств, в т.ч. и Россия, на дипломатической конференции подписали Метрическую конвенцию. Согласно этой конвенции, устанавливается международное сотрудничество подписавших ее стран. Для этого было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ. В нем хранятся международные прототипы ряда мер и эталоны единиц некоторых ФВ.

В соответствии с конвенцией для руководства деятельностью МБМВ был учрежден Международный комитет мер и весов (МКМВ), в который вошли ученые из различных стран.

Сейчас при МКМВ действуют семь консультативных комитетов:  по единицам, по определению метра, по определению секунды, по термометрии, по электричеству, по фотометрии и по эталонам для измерения  ионизирующих излучений [9, с.54].

Период с 1892 по 1917 г.г. называют менделеевским этапом развития метрологии. В 1893 г. на базе Депо образцовых мер и весов была утверждена  Главная палата мер и весов, управляющим которой был Д.И.Менделеев. Она стала одним из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля. До 1918 г. метрическая система внедрялась в России факультативно, наряду со старой русской и английской системами.

Внедрение метрической системы в России происходило с 1918 по 1927 г.г. После Великой Отечественной войны метрологическая работа в нашей стране проводится под руководством Государственного комитета по стандартам (Госстандарт).

В 1960 г. 11 Международная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц - систему СИ. В 1988 г. на международном уровне были приняты новые константы в области измерений электрических единиц и величин, а в 1989 г. - новая Международная практическая температурная шкала МТШ-90.

Метрология как наука динамично развивается, что способствует совершенствованию практики измерений во всех других научных и прикладных областях.

Вместе с развитием фундаментальной и практической метрологии происходило становление законодательной метрологии [6, с.89].

Законодательная метрология — раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений.

К области законодательной метрологии относятся испытания и утверждение типа средств измерений и их поверка и калибровка, сертификация средств измерений, государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений.

Метрологические правила и нормы законодательной метрологии гармонизованы с рекомендациями и документами соответствующих международных организаций. Законодательная метрология способствует развитию международных экономических и торговых связей и содействует взаимопониманию в международном метрологическом сотрудничестве.

На базе Главной палаты мер и весов существует высшее научное учреждение страны - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева. В лабораториях института разрабатываются и хранятся государственные эталоны единиц измерений, определяются физические константы и свойства  веществ и материалов [10, с.51].

В 1955 г. под Москвой был создан второй метрологический центр страны - ныне Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений. Он разрабатывает эталоны и средства точных измерений в ряде важнейших областей науки и техники.

Третьим метрологическим центром России является Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы - головная организация в области прикладной и законодательной метрологии. На него возложена координация и руководство метрологической службой страны.

Кроме перечисленных существует ряд региональных метрологических институтов и центров.

К международным метрологическим организациям относится и Международная организация законодательной метрологии. При МОЗМ в Париже работает Международное бюро законодательной метрологии. Некоторые вопросы метрологии решает Международная организация по стандартизации (ИСО).

2. Метрология – наука об измерениях

С января 2001 года на территории России и стран СНГ взамен ГОСТ 16263-70  «ГСИ. Метрология. Термины и определения» вводятся рекомендации РМГ 29-99, содержащие основные термины и определения в области метрологии, согласованные с международными стандартами ИСО 31(0-13) и ИСО 1000 [2].

В соответствии с этими документами определяется, что метрология - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. К общепринятым в метрологии определениям относятся понятия: измерение, объект измерения, средства, принцип, метод измерения, алгоритм измерения, шкала измерения и ряд других [2].

Определение измерения, данное К.Б.Карандеевым, М.П.Цапенко и В.И Рабиновичем: «Измерение есть процесс получения информации, заключающийся в сравнении опытным путем измеряемых и известных величин или сигналов, в выполнении необходимых логических операций и представления информации в числовой форме» [10, с.88].

Объектами метрологии являются единицы величин, средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений. Средства метрологии - это совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

Традиционным объектом метрологии являются физические величины. Физическая величина - свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта [12, с.96].

Не все физические свойства реальных объектов являются физическими величинами (форма тела, запах, цвет). Физические величины иногда определяют как физические свойства, поддающиеся измерению.

Кроме физических величин в прикладной метрологии используются нефизические величины. Это связано с применением термина «измерение» в новых для метрологии сферах – экономике, медицине.

Для числового представления результата измерения (сравнения) используется единица измерения.

Единица измерения - это физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице [17, с.87].

При выбранной единице измерения результат сравнения можно записать в виде формулы:

Q/[q] = a,                                                                                                          (1)

где Q - измеряемая величина,

[q] - единица измерения,

a - числовое значение измеряемой величины в принятых единицах измерения.

Эта формула, записанная в виде

Q = a[q],                                                                                                         (2)

называется основным уравнением измерения.

Правая часть (2) представляет собой физическую величину известного размера, которая практически реализуется (воспроизводится) с помощью технического устройства, называемого мерой. Мера должна быть регулируемой (многозначной).

Оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц называется значением физической величины.При выбранной единице измерения физическая величина как объективно существующее свойство объекта может быть охарактеризована истинным её значением [25].

Истинное значение физической величины - значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Экспериментально определить истинное значение ФВ невозможно. Поэтому при необходимости (при поверке средства измерений) вместо истинного значения ФВ используют её действительное значение.

Действительное значение физической величины - это значение ФВ, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Приведенные пределения физической величины и её значений позволяют определить измерение как «нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств» (РМГ 29-99).

Физические величины делят на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения.

Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Под оцениванием понимается операция приписывания данной величине определенного числа, проводимая по установленным правилам. Оценивание величины осуществляется при помощи шкал.

Шкала физической величины - это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений. Шкалы бывают 5 видов [13, с.55].

Примером шкал наименований являются атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета. Условная шкала - это шкала вязкости Энглера, 12-балльная шкала Бофорта для силы морского ветра. Шкалами интервалов являются шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра.

Академик Б.М. Кедров предложил т.н. «треугольник наук», в «вершинах» которого находятся естественные, социальные и философские науки. Метрология попадает на сторону «естественные — социальные науки». Это связано с тем, что социальная значимость результатов, получаемых метрологией, велика. Так, отрицательные последствия от недостоверных результатов измерений в отдельных случаях могут быть катастрофическими. Правомерно и помещение метрологии на стороне «естественные — философские науки». Это обусловлено значением метрологии для теории познания [7, с.84].

Основное понятие метрологии - измерение. Значимость измерений выражается в трех аспектах: философском, научном и техническом.

Философский аспект состоит в том, что измерения являются важнейшим универсальным методом познания физических явлений и процессов. В этом смысле метрология как наука об измерениях занимает особое место. Возможность измерения обуславливается предварительным изучением заданного свойства объекта измерений, построением абстрактных моделей как самого свойства, так и его носителя — объекта измерения в целом.

Научный аспект измерений состоит в том, что с их помощью в науке осуществляется связь теории и практики. Без измерений невозможна проверка научных гипотез и соответственно развитие науки [7, с.86].

Измерения обеспечивают получение количественной информации об объекте управления или контроля, без которой невозможно точное воспроизведение всех заданных условий технического процесса, обеспечение высокого качества изделий и эффективного управления объектом. Все это составляет технический аспект измерений.

Метрология делится на три самостоятельных раздела [12, с.61].

1. Теоретическая метрология - общие вопросы теории измерений.

2. Прикладная метрология - изучение вопросов практического применения в разных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии.

3. Законодательная метрология - комплексы общих правил, требований и норм, вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, которые направлены на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений (СИ).

3. Цели и задачи метрологии

Одной из прикладных задач научных знаний является обеспечение единства измерений и разработка способов достижения необходимой точности. Добиться этого можно за счет осуществления целого комплекса различных правовых и экономических мероприятий. 

Данная задача может быть решена при соблюдении двух условий, которые можно назвать основополагающими:

                  выражение результатов измерении в единых узаконенных единицах;

                  установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности [14, с.112].

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью (Закон РФ) [1].

Первым условием обеспечения единства измерений является представление результатов измерений в узаконенных единицах, которые были бы одними и теми же везде, где проводятся измерения и используются их результаты. В России узаконенными единицами являются единицы величин Международной системы единиц, принятой Генконференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии. Второе условие единства измерений – погрешность измерений не превышает (с заданной вероятностью) установленных пределов. Погрешности измерений средства измерений указываются в придаваемом к нему техническом документе – паспорте, ТУ.

Главным нормативным актом по обеспечению единства измерений является Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». Он направлен на защиту прав и законных интересов граждан, экономики страны от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений [1].

В стандартах на методы контроля должно быть соблюдено условие обеспечения единства измерений – указаны погрешности измерений для заданной вероятности.

Другими задачами метрологии являются:

                  образование единиц физических величин и систем единиц;

                  разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений;

                  создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

В России сформирована Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) как система управления деятельностью по обеспечению единства измерений (ОЕИ), возглавляемая, реализуемая и контролируемая Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулированием). Целью ГСИ является создание общегосударственных правовых, нормативных, организационных, технических условия для решения задач по ОЕИ [25].

Согласно п.4 ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерения» основными задачами государственных научных метрологических институтов являются:

- проведение фундаментальных и прикладных научных исследований, экспериментальных разработок и осуществление научно-технической деятельности в области обеспечения единства измерений [1];

- разработка, совершенствование, содержание, сличение и применение государственных первичных эталонов единиц величин;

- передача единиц величин от государственных первичных эталонов единиц величин;

- участие в разработке проектов нормативных документов в области обеспечения единства измерений, проведение обязательной метрологической экспертизы содержащихся в проектах нормативных правовых актов РФ требований к измерениям, стандартным образцам и средствам измерений;

- создание и ведение Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений и предоставление содержащихся в нем документов и сведений; участие в международном сотрудничестве в области метрологии.

Государственные научные метрологические институты могут также выполнять иные работы и оказывать иные услуги по обеспечению единства измерений.

4.Измерения и человек

Человечество далеко ушло в технике измерения. Пользуясь современными методами, ученые точно измеряют свойства вещей и явлений.

Звуковые и электромагнитные волны служат для измерений глубины океанов, больших расстояний на Земле, расстояний до Луны и других планет. Звуковые волны, отражаясь от дна океана, приходят обратно как эхо. Время, за которое эти волны проделывают путь туда и обратно, дает возможность определить глубину океана [19,с.22].

Точные измерения неоднократно позволяли делать фундаментальные открытия. Так, Майкельсоном был поставлен опыт для обнаружения небольшого ожидаемого смещения интерференционной картины, вызываемого взаимным движением источника и приемника света. Однако тщательные измерения показали, что такого смещения не происходит.

Благодаря гениальному осмыслению результатов этого исследования Эйнштейн опроверг существовавшие ранее представления о времени и вывел теорию относительности.

Со времен Ломоносова и Лавуазье считался непреложным закон сохранения вещества. Однако при химической реакции выделяется или поглощается энергия. В соответствии с теорией относительности и законом эквивалентности массы и энергии масса продуктов реакции несколько отличается от суммы реагирующих масс. Но долгое время показать это на опыте не удавалось, т.к. техника измерений была несовершенна. Теперь это изменение можно обнаружить, например, при ядерных реакциях при выделении очень большого количества энергии. Другой пример — повышение точности измерения плотности воды привело в 1932 г. к открытию тяжелого изотопа водорода—дейтерия.

Исследование природы и выполняемые при этом измерения и в лаборатории, и в обсерватории, и в кратере вулкана, и в глубинах морей или в космосе — рискованны. Но необходимы для познания природы.

Так, при большом землетрясении в Токио в 1923 г. японские специалисты не прекращали измерять подземные толчки и тогда, когда видели, как их собственные дома рушились и горели. Такое самопожертвование дало миру более точные научные результаты.

В нашей стране измерения являются основной профессией многих трудящихся (работники отделов технического контроля, заводских лабораторий). Рабочее время, затрачиваемое на измерения работниками других профессий, составляет значительную долю трудовых затрат в торговле, медицине, промышленности, транспорте.

Измерения играют особую роль в деятельности и жизни человека. Антропометрия — один из основных методов изучения морфологических особенностей человека. Антропометрия широко применяется в медицине, при изучении физического развития человека, являющегося показателем влияния социально-экономических, гигиенических факторов. При минимальной программе антропометрического обследования измеряют рост, вес, окружность груди, дают описание развития мускулатуры и подкожного жирового слоя; при более детальной — производят дополнительно ряд измерений черепа, конечностей, отдельных сегментов туловища. Антропометрия включает и функциональные показатели: определение мышечной силы кисти (динамометрия) и жизненной емкости легких.

Антропометрия производится при призыве на военную службу, при отборе космонавтов, в спортивной медицине, при оценке результатов пребывания на курортах. Специальным видом антропометрии являются измерения таза при помощи тазомера в акушерской практике. Большое значение имеют измерения и в криминалистике и судебной медицине.

Для диагностики различных заболеваний используются методы измерения артериального давления, температуры тела. А также более сложные методы с использованием новейших технологий и аппаратов: ЭЭГ (электроэнцефалограмма – метод, измеряющий электрические потенциалы головного мозга), УЗДГ (метод, исследуемый состояние сосудов головного мозга, а именно, измеряющий скорость кровотока по сосудам).

Для удовлетворения своих потребностей человек изготовляет себе вещи. Чтобы служить человеку, они должны быть ему соразмерны. Так, проектировщику необходимо знать, каковы соотношения отдельных частей тела нормального физически развитого человека и какое пространство ему необходимо при разных положениях и в движении. Он должен знать величину свободных проходов между мебелью в кухне, столовой, чтобы обеспечить удобные условия домашней работы и жизни.

Наконец, он должен знать наименьшие размеры средств транспорта, которыми человек пользуется ежедневно [5,с.66].

Также антропометрия играет важную роль в изготовлении одежды и обуви. Хорошая посадка изделия на фигуре зависит от точности снятия мерок и умения выбрать те из них, которые наиболее точно характеризуют особенности фигуры, ее отклонения от типовой. При новой организации производства одежды по индивидуальным заказам от закройщика требуются знания методов конструирования, умения пользоваться всей совокупностью измерений в соответствии с ОСТ 17-325 - 86 и в зависимости от сложности фигуры применять их.

Измерения играют не последнюю роль в разных областях деятельности человека. Так, мировой опыт свидетельствует, что даже при незначительном употреблении водителем транспортного средства алкоголя резко возрастает вероятность возникновения ДТП. Поэтому Правилами дорожного движения водителям запрещается управлять транспортным средством в состоянии опьянения, и, в случае если есть основание полагать, что водитель находится в состоянии опьянения, он направляется на освидетельствование [4,с.18].

В настоящее время разработаны различные методы измерения и определения концентрации алкоголя в различных биологических жидкостях человека (кровь, моча, слюна, пот, слёзная жидкость), в выдыхаемом воздухе. Наиболее распространёнными методами определения концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе являются спектрофотометрический и электрохимический.

Итак, измерительное дело обладает исключительно большими резервами, использование которых является одним из решающих условий осуществления технического прогресса.

5. Метрология и прогресс

Д. И. Менделеев, основатель отечественной метрологии, писал: «Наука начинается с тех пор, как начинается измерение». Эти слова подтверждаются всем ходом развития науки. Современное промышленное производство целиком базируется на достижениях науки, т.е. оно неразрывно связано с измерениями [4, с.45].

В настоящее время прогресс во всех областях естественных наук, техники, промышленности, сельского хозяйства определяется полнотой и достоверностью сведений о физических, химических, биологических явлениях и процессах, о свойствах веществ, материалов, конструкций и т. п., найденных только путем измерений.

Наиболее востребованы метрологические знания в промышленности. Специалисты предприятий любой отрасли должны владеть полным спектром знаний о возможностях той или иной измерительной техники [10, с.33].

Точность измерения является необходимым условием правильности того или иного производственного процесса. Для каждой отрасли промышленности в зависимости от решаемых задач создаются свои измерительные приборы и инструменты. Для того чтобы исключить даже минимальные отклонения в их работе, все они время от времени должны подвергаться метрологической проверке. Неотъемлемой частью является сертификация средств измерений.

Без получения посредством измерений полных и достоверных сведений было бы невозможно достигнуть крупнейших научных и практических результатов в области использования атомной энергии, освоении космоса, в области создания новых материалов с заранее заданными свойствами.

Вопросам метрологии в России уделяется особое внимание. Государственная метрологическая служба России (ГМС) представляет собой совокупность государственных метрологических органов и создается для управления деятельностью по обеспечению единства измерений [20, с.59].

В состав ГМС входят семь государственных научных метрологических центров, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы  и центры стандартизации и метрологии. Наиболее крупные среди научных центров — НПО «ВНИИ метрологии имени Д.И. Менделеева», НПО «ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений», Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии, Уральский научно-исследовательский институт метрологии. Научные центры являются держателями государственных эталонов, проводят исследования по теории измерений, принципам и методам высокоточных измерений, разработке научно-методических основ совершенствования системы измерений.

Эффективное использование эталонов физических величин является ярким свидетельством высокого уровня развития науки и техники в России и наличия реальных возможностей метрологического обеспечения высокоразвитого народного хозяйства страны.

Метрология выступает как подсистема в составе комплексной системы управления качеством продукции, поставляя информацию о состоянии управляемых объектов на основе измерения их характеристик. Так, чтобы влиять на качество обрабатываемых деталей, нужно знать фактические величины соответствующих параметров, которые можно определить лишь измерением в ходе технологического процесса или после обработки первых деталей из партии. На основании измерений производится коррекция процесса обработки исполнителями технологических операций или автоматически.

Повышение качества продукции, например, в машиностроении и металлообработке находится в прямой зависимости от метрологического обеспечения. Уровень технических измерений имеет решающее значение для обеспечения бездефектной работы на любом машиностроительном предприятии [17, с.155].

Использование эффективных методов и средств технического контроля является органическим элементом технологического процесса. В связи с расширением объема производства, развитием стандартизации и унификации изделий, усложнением конструкций машин, механизацией и автоматизацией работ требования к качеству машиностроительной продукции растут.

В машиностроении контроль качества деталей и готовых изделий производится инструментальными методами. Основной задачей контроля является измерение полученных размеров изделий и сопоставление их с заданными чертежом или ТУ. Эта работа очень важна для оценки достигнутого уровня качества изделий, и для обеспечения взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц. Без этого невозможно обеспечить межотраслевое кооперирование и специализацию производства, механизацию и автоматизацию труда, повышение долговечности машин.

При решении каждой крупной проблемы объединяются и совместно используются до нескольких миллионов результатов измерений, выполняемых в разных местах в разное время посредством разных приборов. Такое использование результатов множества измерений возможно при условии их полной сопоставимости. Одной из особенностей НТП в метрологии является освоение измерения новых величин, характеризующих новые физические, химические, биологические явления и процессы.

Число величин, поддающихся количественному измерению, по сравнению с прошлым возросло во много раз. Появилось много новых, сложных средств измерений, как, например, инфракрасные спектрографы, хроматографы, масспектрографы [25].

Другой характерной чертой современного НТП в измерениях является расширение диапазонов измерения всех величин. Если 20 лет назад имелась практическая необходимость измерять температуру до 10000 К и давление от 1*103 до 1*109 Па , то в настоящее время в связи с освоением космоса, плазмы, с созданием новых материалов требуется измерять температуру до нескольких миллионов градусов и давлений от 1*104 до 1*1010 Па и выше.

Повышение производительности и быстродействия измерительной аппаратуры, ее универсальность и простота обслуживания обеспечивают экономию времени и средств при решении поставленных задач.

Высокие метрологические характеристики методов и средств измерений способствуют прогрессу в научных исследованиях. Решение научных проблем открывает новые пути совершенствования измерений. Такое взаимодействие, например, в ракетостроении и космонавтике существенно обогатило измерительную технику.

Большую роль в бурном росте значения метрологии сыграло развитие автоматизации. Именно автоматизация предъявила повышенные требования к точности, достоверности и сопоставимости результатов измерений.

Метрология играет не последнюю роль в развитии медицины. В мировой практике все большее распространение получают т.н. неинвазивные лечебно-диагностические методы. Активно развивается оптическая когерентная томография, метод которой позволяют сейчас получать изображения с разрешением 10-20 мкм на глубину 1,5 – 2мм. Для метрологического обеспечения этих направлений развития оптико-физических методов и аппаратуры во ВНИИОФИ разработан вторичный эталон ВЭТ 162-1-2002 [23].

Близость параметров тканей человеческого тела соответствующим параметрам воды предопределяет использование хорошо разработанных гидроакустических методов измерений. Активное применение медицинского ультразвука привело к созданию сложных диагностических приборов и лечебных аппаратов, эффективность работы которых зависит от своевременного контроля технического состояния этой аппаратуры. Важность проблемы обусловила разработку во ВНИИФТРИ государственного эталона единицы мощности ультразвука в воде – ГЭТ 169-2005 [22].

Ход общего развития науки и техники после второй мировой войны показал, что метрология является фундаментальной предпосылкой прогресса почти во всех отраслях науки, техники и экономики.

6. Метрология в народном хозяйстве

Проблема обеспечения высокого качества продукции находится в прямой зависимости от степени метрологического обслуживания производства. Это проблема умения правильно измерять параметры качества материалов и комплектующих изделий, поддерживать заданные технологические режимы, т. е. измерять множество параметров технологических процессов, результаты измерений которых преобразуются в управляющие команды.

В настоящее время нельзя назвать ни одной области народного хозяйства, в которой бы большая роль не принадлежала измерениям.

Метрология органически связана со стандартизацией, и эта связь выражается в стандартизации единиц физических величин, системы государственных эталонов, средств измерении и методов поверок, в создании стандартных образцов свойств и состава веществ. Стандартизация опирается на метрологию, обеспечивающую правильность и воспроизводимость результатов испытаний материалов и изделий, заимствует из метрологии методы определения и контроля качества [25].

Повышение роли измерений в производстве потребовало увеличения доли затрат на измерительную технику в общем объеме капитальных вложений. Около 40% всего объема промышленности относится к отраслям, для которых измерения входят в технологический процесс и, производство которых не может осуществляться без хорошо организованных измерений. Можно выделить три главные функции измерений в народном хозяйстве:

- учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;

- измерения физических величин, технических параметров, характеристик процессов, состава и свойства веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции, в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях;

- измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи [16, с.87].

Наиболее наглядным является влияние метрологических характеристик измерений при выполнении первой из этих функций.

Состояние современного весового хозяйства таково, что в процессе взвешивания остается неучтенным 1% всех измеряемых продуктов производства. Не учитывается большая доля всех жидких и газообразных продуктов (нефть, бензин). Погрешности эксплуатируемых счетчиков энергии (2%) приводят к неопределенности в учете такого же количества электроэнергии. Если эти проценты выразить в абсолютных числах для зерна, нефти, цемента, хлопка, энергии, стали, удобрений и других продуктов добычи и производства, то многие потери станут очевидны. Это в большинстве случаев именно потери, т.к. неучтенные продукты идут на компенсацию сверхнормативного неоправданного расхода в процессе дальнейшей переработки и теряются для народного хозяйства [25].

Если повысить точность учета только в два раза, то в народном хозяйстве будут учитываться новые колоссальные массы материалов и продуктов.

Нарушение единства измерений, недостаточная их точность, не всегда продуманная организация измерений и метрологической службы приносят большие потери при выполнении второй и третьей функций измерений в народном хозяйстве.

Так, погрешность в определении влажности, равная 1 %, вызывает неточность в определении годовой стоимости, достигнутой по уровню добычи и производства 2009 г. (в млн. руб.): угля и сланца — 73, кокса — 17, зерна — 60. Только стоимость перевозки 1% излишней влаги в угле, коксе и руде составляет свыше 20 млн. руб. в год, в зерне, хлопке — 55 млн. руб. в год; увеличение влажности угля на 1% снижает теплоту его сгорания на 1,2—1,3%, что равносильно потерям свыше 9,2 млн. т угля в год [25].

В промышленности значительная часть измерений состава вещества производится с помощью количественного или качественного анализа. Погрешности этих анализов бывают в несколько раз выше, чем разница между количествами отдельных компонентов, на которую согласно установленной для них рецептуре должны отличаться друг от друга металлы разных марок. В результате — ухудшение качества машин и механизмов или даже возможные тяжелые аварии.

Недостаточная точность измерений размеров в станкостроительной промышленности препятствует выпуску прецизионных станков высшего класса, и срок службы, например, подшипников, выпускаемых на недостаточно точном оборудовании, значительно снижается.

Резервы народного хозяйства, которые должны быть использованы путем повышения точности измерений и улучшения эксплуатации средств измерений, огромны, но еще большие резервы имеются в тех областях, где измерения не производятся. Так, активный контроль температуры и влажности в хранилищах снизит потери зерна на 1—3%, отход картофеля — на 6—16%. Введение активного контроля физических условий в теплицах позволит поднять производительность труда на 15%, снизить расход тепла на 10—15% и поднять урожайность овощей на 10—15% [25].

Важной проблемой современного приборостроения является повышение эксплуатационной надежности и в особенности долговременной метрологической надежности средств измерения. Если отказ одного из всего комплекса измерительных устройств может быть причиной выхода из строя станка или какой-либо другой установки, то «метрологический отказ», т. е. нарушение точности, остающиеся незамеченными, могут стать причиной выпуска некондиционной продукции, искажений сигналов в линиях связи.

Оставаясь незамеченными в течение длительного времени, эти «метрологические отказы» при неблагоприятном стечении обстоятельств могут стать причиной катастрофы. Повышение точности измерений позволяет определить недостатки тех или иных технологических процессов и устранить эти недостатки.

Известно, что урожайность сельскохозяйственных культур зависит от оптимального количества вносимых в почву удобрений и расхода воды при поливе и, следовательно, от точности измерений массы удобрений и расхода воды. Повышение технического ресурса подшипников на 40% – результат внедрения эталона отклонения от круглости, а эталон шероховатости позволяет сэкономить 1 кг краски на каждую тонну отливки при ее окраске [24].

Дальнейший прогресс народного хозяйства в нашей стране должен сопровождаться быстрым развитием всех направлений измерительной техники.

В настоящее время стремятся строить измерительные средства по модульно-блочному принципу. Это ускоряет построение измерительных средств, упрощается его эксплуатация: и снижается себестоимость их производства.

Итак, измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства. Повышение качества измерений и успешное внедрение новых методов измерений, зависят от уровня развития метрологии как науки.

Заключение

Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций.

Большое разнообразие явлений, с которыми приходится сталкиваться, определяет широкий круг величин, подлежащих измерению. Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений - это сравнение опытным путем данной величины с другой подобной ей, принятой за единицу.

В таких условиях, чтобы разобраться с вопросами и проблемами измерений, метрологического обеспечения и обеспечения единства измерений, нужен единый научный и законодательный фундамент, обеспечивающий в практической деятельности высокое качество измерений, независимо от того, где и с какой целью они проводятся. Таким фундаментом является метрология.

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.

Сегодня измерение и метрология пронизывают все сферы жизни. Только родившийся человек, сразу становится объектом измерений. В первые минуты жизни к нему применяют средства измерений длины, массы и температуры. В повседневной жизни постоянно сталкиваемся с количественными оценками. Мы оцениваем температуру воздуха на улице, следим за временем, решаем насколько выгодно и рационально практически любое наше действие. С измерениями связана деятельность человека на любом предприятии. Инженеры промышленных предприятий, осуществляющие метрологическое обеспечение производства должны иметь полные сведения о возможностях измерительной техники, для решения задач взаимозаменяемости узлов и деталей, контроля производства продукции на всех его жизненных циклах.

Метрология занимает особое место среди технических наук, т.к. метрология впитывает в себя самые последние научные достижения и это выражается в совершенстве ее эталонной базы и способов обработки результатов измерений.

Особенно возросла роль измерений в век широкого внедрения новой техники, развития электроники, автоматизации, атомной энергетики, космических полетов. Высокая точность управления полетами космических аппаратов достигнута благодаря современным совершенным средствам измерений, устанавливаемым как на самих космических аппаратах, так и в измерительно-управляющих центрах.

Метрология стала наукой, без знания которой не может обойтись ни один специалист любой отрасли.

Список использованной литературы

1.      Федеральный Закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ  «Об обеспечении единства измерений» / Консультант Плюс. Версия 3002.10.10 [Электронный ресурс]. – М., 2010

2.      Рекомендации по межгосударственной стандартизации (РМГ) РМГ 29-99 от 01.01.2001 / Консультант Плюс. Версия 3002.10.10 [Электронный ресурс]. – М., 2010

3.      Брянский Н.Л. Непричесанная метрология. М.: ФГУП «ВНИИФТРИ». 2008. – 276 с.

4.      Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. Учебное пособие для вузов. М., Издательство стандартов, 2003.

5.      Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация.2-е издание. 2005 

6.      Земелъман МЛ. Метрологические основы технических измерений. М.: Изд-во стандартов, 2005

7.      Кедров Б.М. Классификация наук. М.: Мысль, 1965. Т. 2.

8.      Козлов М.Г. Метрология и стандартизация. Учебник. М., СПб.: Изд-во «Петербургский ин-т печати», 2001. 

9.      Короткое В.П., Тайц БЛ. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств. М.: Изд-во стандартов, 2004.

10. Кравченко М.Э. Основы метрологии и организации метрологического контроля. М.: ЮНИТИ, 2003.

11. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. - М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998. 

12. Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Общая метрология. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2008

13. Парций Я.Е. Комментарий к Федеральному закону «О техническом регулировании» (постатейный). М.: «Фирма «Интерстандарт», 2005.

14. Российская метрологическая энциклопедия. Санкт-Петербург, Лики России, 2001.

15. Сергеев А. Г., Крохин В. В. Метрология: Учеб. пособие для вузов. -М.: Логос 2001. -408 с.

16. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. - М.: Логос, 2005.

17. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2005.

18. Чертов А.Г. Единицы физических величин. М.: Высшая школа, 2002.

19. Шляхтер Л.М., Взаимозаменяемость,метрология, стандартизация на предприятиях бытового обслуживания.-  М.: Легпромбытиздат.2006. 

20. Шориц И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации. -М.:Юрайт. 2000. 

21. Исаев Л.К. О месте метрологии в системе науки и еще раз о ее постулатах// Измерительная техника. 1993. № 8. С. 10-11.

22. Брянский Л.Н. Метрология и медицина // Контрольно-измерительные приборы и системы. - 2008. - № 6. – http://www.kipis.ru

23. Крохин Я. Наука и техника в свете диагностики — многомерной метрологии. - 2.02.2011 - http://pribory-si.ru/publication/index.php?ELEMENT_ID=4943

24. Мир измерений - http://www.ria-stk.ru/mi/adetail.php?ID=32411

25. Сайт о метрологии - http://www.metrologis.ru/