Мини лекции Измерения Метрология

Метрология — интересные факты

Измерения в современном мире повсеместны. Они окружают нас везде — начиная от покупок еды в магазине, заканчивая медицинскими и экологическими приборами и теоретическими исследованиями космоса. За правильностью показаний приборов и систем отвечает такая наука, как метрология. Представляем интересные факты о метрологии.

Основные понятия

Слово «метрология» происходит из греческого языка, и означает словосочетание «мерять» и «мысль». Эта наука о единстве измерений. Метрология подразделяется на три направления, «кита», которые связанные друг с другом. Теоретическая метрология отвечает за разработку и усовершенствования теоретической основы измерений, прикладная отвечает за практическое применение теоретической части, а законодательная вводит обязательные требования к единству измерений, создает и усовершенствует государственные стандарты.

Цель метрологии дана в определении — это повсеместное использование понятных для всех людей величин измерений, единство их использования. Важно, что величина измерений должна быть максимальной точной, а погрешность определялась в допустимых диапазонах.

Задачи метрологии разнообразны:

1. Развитие теоретической основы.
2. Установление величин измерений.
3. Организация и введение эталонов.
4. Усовершенствование и определение точности методов измерений.

5.Единство измерений и использование единообразных технических средств.

Средства измерений

Что же такое средства измерений (СИ), называемые так же измерительная техника? Измерительной техникой называют такое техническое средство, способное произвести данные по измеряемой физической величины. Они классифицируются по таким параметрам, как тип, принцип работы и назначение. Средствами измерения являются эталоны (а также мера), измерительные преобразователи, приборы, установки и системы.

Эталоны и мера

Эталон и мера являются «самыми правильными» техническими средствами. Ими пользуются для проведения поверки других СИ, потому что их параметры идеальны. Например, эталонные гири являются мерой массы, и их используют для поверки. Поверкой является ряд мероприятий для выявления физических характеристик измерений прибора, которые должны соответствовать правильности показаний. Грубо говоря, поверка показывает, правильное ли значение показывает определенный прибор. Существует ряд поверок, которые зависят от времени:

1. Первой поверкой является первична. Этот вид поверки используют до начала использования прибора или, если прибор был в ремонте, после его починки.
2. Периодическая поверка осуществляется каждый раз через определенное количество времени. Например, для весов это составляет один год, а для водомеров — четыре года.
3. Если пользователю или предприятию-пользователю понадобилось провести поверку до наступления периодической поверки, он может сдать средство измерения на внеочередную поверку.
4. Поверки, осуществляющиеся государственным надзором, называются инспекционными.
5. В случаях несогласия с результатами предыдущей поверки, возможно применение экспертной поверки.

Эталоны и мера являются неотъемлемой частью для проведения поверок. Рабочие эталоны имеют погрешность в три раза меньше, чем поверяемые средства измерительной техники. Они, как и прочие СИ, проходят поверку, и им выдаются свидетельства, которое дает право использовать их в поверке других технических средств. Мера от эталона отличаются тем, что мера, помимо воспроизведения определенной величины, показывает дольные значения оной. Также существуют такие меры, которые используют, например, для поверки биохимических анализаторов, а именно стандартные образцы в виде жидкости. Эти жидкости имеют параметры, состав и свойства, которые прибор во время поверки должен показать верно. Эталоны распределены по типам — первичные и вторичные — и бывают как международными, так и государственными. Первичные эталоны — наиболее точные эталоны. Если для получения требуемой величины используется косвенный метод измерения (для получения требуемого значения используют зависимость величин, значение которых было найдено прямым методом измерения — непосредственного сравнения значения величины с мерой (например, длина или сила тока). Например, чтобы найти значение сопротивления, используют закон Ома и показания амперметра и вольтметра.), то в помощь идут специальные эталоны. Эти два типа эталонов утверждаются государством и имеют статус национальные. Хранение и использование данных эталонах является обязанностью хранителей эталонов, должностных лиц метрологических институтов и центров.

Для практического применения в основном используют вторичные эталоны, которые распределяются по видам по их использованию. Рабочие эталоны используют для сохранения единицы и передачи ее значения образцовым СИ, а также поверяемым приборам, имеющую наивысшую точность. Задача эталонов-копий заключается в хранении единицы первичных эталонов (однако физической копией они могут и не быть) и передачи оной рабочим эталонам. Эталоном сравнения называют тот эталон, который используют для сравнения эталонов в случае, если по каким-либо причинам сравнение между оными невозможно. В некоторых случаях используют эталон-свидетель. Он предназначен для замены первичного эталона (порча, потеря) и для проведения поверки национального. Данный тип имеет наибольшую точность.

Преобразователи, приборы, установки, системы

Измерительные преобразователи — это устройства, которые преобразуют входящий сигнал в сигнал, который в дальнейшем может быть преобразовываться или передаваться дальше, до его сохранения или отображения. Сигнал с преобразователя невозможно непосредственно считать наблюдателю. Например, данные, чтобы передать в память компьютера, могут проходить через преобразователь. В данном случае поступающая в преобразователь величина будет называться «входной», а то, что «вышло» с него — «выходная величина». Основной метрологической характеристикой для данного вида СИ будет функция преобразования — соотношение входной и выходной величин.

Отличие прибора от преобразователя, заключается, конечно, в возможности считать данные непосредственно с самого прибора. Приборы очень различны по сфере применения — начиная от домашнего пользования, заканчивая приборами на нефтяных предприятиях. По назначению приборы могут различны. Есть универсальны приборы, которые являются помощниками в различных лабораториях и небольших цехов, есть специальные, которые используют для измерения параметров однотипных деталей, а так же контрольные — калибровочные, статистические и, при изготовлении каких-либо деталей, активные. Приборы разделяются по их конструктивных качествах. Например, микрометр относится к механическим приборам, микроскоп — к оптическим, длиннометры относятся к приборам пневматического типа, а амперметр — к электрическим. Так же приборы могут быть ручного управления, механизированного, а также менее затратные на ресурсы человека — полуавтоматы и автоматы.

Измерительной установкой является совокупность приборов, преобразователей, мер, а также устройств вспомогательного типа, которые объединены для определенных задач. Установка выдает в удобной форме требуемые для пользователя показатели и информационные величины, сама же она не предназначена для переноски, т.е. она статично стоит в определенном для нее месте. Система очень схожа с установкой, но отличительная ее черта — соединение участков системы кабелями.

Метрология в древности

Не всегда люди использовали привычные нам единицы средств измерений — метр, килограмм, секунда и т.д. У каждого народа и государства были свои величины, которые к тому же были весьма неточными и зачастую необъективными. Однако, несмотря даже на эти изъяны люди прошлого стремились к своеобразной унификации при взвешивании продуктов, измерения расстояния — будь то для путешествий или шитья одежды.

Первое упоминание о важности правдивых измерений можно найти еще в третьей книге Моисея Пятикнижия Ветхого Завета. В девятнадцатой главе книги звучит такое высказывание: «Не делайте неправды в суде, мере, в весе и в измерении», т.е. наравне со лжесвидетельством в судебных разбирательствах осуждалось и умышленное враньё в измерении, на тот момент, жизненно необходимых вещах.

В древности люди, вместо привычных для нас сантиметров, использовали ширину зерна, зачастую ячменного, как наиболее обширного в быту. Но не только зернышки использовали люди, также в качестве меры были применены и волосы таких животных, как мул и верблюд. Очевидно, что «правдивости» в таких измерениях было не особо много, однако арабы решили хоть немного ввести ясности, и с восьмого по девятый век это население равняло шесть верблюжьих волос к одному зерну.

Первые законодательные акты

Величина «дюйм» появилась в Англии во втором тысячелетии нашей эры. Внес в акт и утвердил точные значения (на то время) оного король Эдуард I. По акту дюйм составлял три сухих ячменных зерен. И даже сейчас в быту подданные английской короны часто используют словосочетание «ячменное зерно» в качестве употребления понятия одна третья от дюйма. На данный момент дюйм все же является единой величиной – 2,54 сантиметра.

Долгое время на Руси использовали тело человека для измерения длин. Например, аршин было расстоянием от конца пальцев до плеча, локоть — от конца пальцев до локтя, в расстояние которой входило три ладони — тоже измерительная величина жителей Древней Руси (расстояние от мизинца до указательного пальца). Когда человек расставлял руки, то получалась величина маховая сажень, а расстояние, при котором человек поднимает одну руку по диагонали, а ногу ставит на ширине плеч, называли косой саженью. Постепенно аршин начал вытеснять локоть. Очевидно, что из-за отсутствия законодательства и уникальную анатомию каждого человека, у каждого были свои аршины, чем порой пользовались умельцы. Однако, царь Алексей Михайлович, который захотел хоть немного исправить ситуацию, ввел унифицированные железные аршины с клеймами. Их можно было приобрести за 60 копеек, что очень не понравилось торговцам и купцам.

В Российской Империи первый император Пётр I приложил много усилий для создания надзора за правильностью показаний весов. Уже через пару десятилетий после его смерти его дочь, императрица Елизавета Петровна, а именно в 1758 году, ввела реформу, исходя из которой, аршины следовало изготовить из крепкого железа и зафиксировать клеймами так, чтобы не было возможности менять их длину на уменьшение. При императоре Павле I был впервые выпущен законодательный документ, регламентирующий точность измерений. Это произошло в 1797 году, а закон имел название «Об учреждении повсеместно верных весов, питейных и хлебных мер».

Путь к современным единицам

Различные единицы измерения, будучи то фут, ярд или дюйм не могут похвастаться ни точностью, ни международного применения. Но все изменилось, когда общество начало переходить на метрическую систему.

Метр составляет одну десятимиллионную доли половины меридианы. Так как это установили ученые из Парижской Академии наук, то «использовали» Парижский меридиан. Это произошло в 1791 году и французы назвали данную величину «метр подлинный и окончательный». Через несколько лет, в 1795 году, Национальный Конвент Франции принял закон о введении метрической системы в государстве и в этом же году был изготовлен первый эталон метра. В метрическую систему вошел и килограмм. Французские ученые посчитали его как вес воды при температуре тающего люда в кубе 10 см 3 .

Ученый Дмитрий Менделеев, который занимался химией и физикой, так же был и метрологом. Заинтересованность Дмитрия Ивановича метрологией была весьма логична — для ученого было важно получить точные результаты в исследованиях. Так же он является создателем различных приборов: определителя плотности жидкости — пикнометра, двухъярусных весов, барометра и многих других. Менделеев в 1892 году получил должность ученого-хранителя в Депо образцовых мер и весов, которая через год, благодаря ученому, была переименована в Главную палату мер и весов. С этого момента до своей смерти он был управляющим этой организации. Она занималась разработкой методикой контроля за точностью приборов и являлась метрологическим центром Российской империи.

Источник

Мини-лекции. Измерения. Метрология

«Наука начинается . с тех пор,
как начинают измерять; точная
наука немыслима без меры».

Не успели Вы толком родиться, как Вас тут же начали измерять: длина, вес. Да и потом, всю жизнь Вас будет преследовать всё те же: длина и вес. Правда длины кому-то стало маловато, да и вес уже не радует? Какая бы наука (кроме гуманитарных) не считала себя самой главной, самой основной, но? Но над всеми и всегда будет главенствовать другая и как бы незаметная наука о измерениях — МЕТРОЛОГИЯ!

Термин метрология образован из двух греческих слов: «метрон» — мера и «логос» — учение.В дословном переводе — наука об измерениях. Для жителей ПРОЗЫ на этом можно и поставить точку. А, так-как мы всё время говорим об электричестве и радиотехнике, то и под измерениями будем понимать именно ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ.

Устройство, прибор, узел, цепь или деталь, в которых нужно произвести какие-либо измерения называется ИЗМЕРЯЕМЫМ. Устройство, прибор или схему при помощи которых будут проводиться эти измерения называют ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ. Электрорадиоизмерения предопределяют много чего интересного, но мы будем рассматривать только основное. То, что Вам может встретиться в жизни, либо может быть хотя бы интересным. Радиотехнические виды измерений, это те же, что и электротехнические, где-то в чём-то? Основное отличие это использование в электротехнике: высокие напряжения, токи и очень низкой частоты переменного напряжения, всего лишь 50 Гц! Частота где многие вещи столь незначительны, что их просто не учитывают.

Радиотехнические же измерения, наоборот связаны в основном с высокими и очень высокими частотами. Низкие это грубо говоря звуковые и очень Вам понятные. А высокие, это те на которых работают (работали) радиовещательные станции. Радиостанции связи, радиолокации и навигации. И чем дальше в лес тем, больше дров и тем выше частоты начинают применять везде и всюду! Чем выше частоты, тем больше проблем для всех и конечно для измерителей. О проблемах мы поговорим по мере разбора видов радиоизмерений, а пока остановимся на главном. На том, что объединяет как электро так и радиоизмерения, да и вообще всё, что измеряется. Это точность измерения и соответственно такое понятие как ошибка, погрешность этого самого измерения.

Все, все измерения можно свести к одной простенькой формуле на примере знакомого многим, — U = 220В. Здесь U — измеряемая величина (напряжение). В — единица измерения (Вольт). 220 — числовое значение измеряемой величины (напряжения). А далее уже можно поговорить и о точности и о погрешности измерений.

Посмотрите на рисунок, левый блок. Это формулы в очень ограниченном объёме всей это науки о погрешностях. А, там. Тёмный лес. Итак, рис1, Y — абсолютная погрешность. Uпр — показания прибора (измерительного). Uист — действительное (истинное) значение. При очень точных измерениях вводят поправку рис2. В таком случае истинное значение будет рис3. Поправки на все случаи жизни прилагаются к приборам в виде таблиц или графиков. Но такие вот страсти-мордасти нам особо не грозят!

Наибольшая АБСОЛЮТНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ, на которую может соврать прибор и называется ДОПУСТИМОЙ. Такая указывается в документации к приборам и для разных случаев может быть разной. Но в практике ещё фигурирует и так называемые, ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ПОГРЕШНОСТИ. Их три. На рис4, — ИСТИННАЯ ПОГРЕШНОСТЬ. Y — АБСОЛЮТНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ. Uист — действительное (истинное) значение. Рис5, — НОМИНАЛЬНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ. Uпр — показания прибора (измерительного). И наконец на рис6, — ПРИВЕДЁННАЯ ПОГРЕШНОСТЬ. Uмакс — максимальное возможное показание прибора. Думаю, что это относится к конкретной шкале, если их несколько?!

На рис7,8 показаны примеры определения истинных погрешностей при измерении разных напряжений: 10 и 117В. на ОДНОЙ ШКАЛЕ. Как видите разница в погрешности большая! Так, чтобы проводить измерения с большей точностью, измерять нужно у конца шкалы, если их несколько?! В смысле подбирать такой диапазон (шкалу) измерений в котором предполагаемое значение находится в конце шкалы. Поэтому в нашем примере скажем со шкалой до 120В. Предполагаемое напряжение в 10В нужно измерять в диапазоне измеряемых напряжений хотя бы 30В.

В измерениях существует, правда не для всех видов такое понятие как класс прибора. И присваивается к нему не за красоту или дизайн, а за точность измерений класс непосредственно связан с приведённой погрешностью! На рис9 как раз и показаны соотношения приведённой погрешности в процентах к классу прибора. По-русски, значение приведённой погрешности без знака процентов и есть КЛАСС ПРИБОРА! Наверняка цифры округляют.

В центре рисунка, вертикальный блок, условные обозначения касающихся измерительных приборов.
1 — МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ система.
2 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ.
3 — ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ.
4 — ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ.
5 — ВИБРАЦИОННАЯ.
6 — ДЕТЕКТОРНАЯ.
7 — рабочее положение прибора (шкалы). На рис7а — ВЕРТИКАЛЬНОЕ. На рис7b — ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ.
8 — положение под определённым углом (на картинке 60°) к горизонтальной плоскости.
9 — испытательное напряжение изоляции в кВ. Есть три варианта. 1) если звезда без цифр, — испытательное напряжение 0,5 кВ. Цифры 2; 5. — испытательное напряжение как раз и соответствует 2 или 5 кВ. Если внутри звезды ноль, то прибор не подлежит испытанию.
10 — изоляция прибора испытана (указывается напряжение в кВ.). Такая же «молния» красного цвета на корпусе прибора говорит о том, что нужно быть осторожным! Прочность изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу не соответствует нормам!

В правом блоке рисунка классификация радиоизмерительных приборов. Вообще-то всего групп 19. Я же Вам показал только те о которых мы и будем в дальнейшем говорить. Кроме того вообще-то каждая группа делится на подгруппы. В полной таблице классификаций, в каждой группе от трёх до 13 подгрупп. Как пример подгруппы в группе измерительных генераторов [Г].
Г3 — генератор низкой частоты (как бы звуковой?).
Г4 — генератор высокочастотный, стандартных сигналов.
Г5 — генератор импульсов и тд. По мере знакомства Вы узнаете и другие премудрости! Вся система классификаций появилась лишь в 1960 году. А до того, каждая контора клепала приборы кто во, что горазд?! И не сразу поймёшь для чего он и из какой, такой «ОПЕРЫ»? Вполне возможно Вы можете встретить приборы со старыми обозначениями шестидесятых годов выпуска 61, 62. Это всего лишь инертность системы и ничего личного?!

Источник



Метрология для чайников: основные понятия, принципы, цели и задачи

Кто-то подумает (ну а вдруг), что метрология – это учение про метро. Чтобы никто больше так не думал, мы написали эту статью об основных понятиях, целях и задачах метрологии. А чтобы было не скучно, мы приправили все это интересными фактами.

Основные понятия метрологии

На самом деле, по определению:

Метрология – наука о единстве измерений.

Может показаться, что это очень скучно и занудно – измерять, высчитывать абсолютную и относительную погрешность, учитывать точность прибора, рассчитывать допуски, записывать результат на бумажку. Да, мы даже не спорим. Но есть и интересные вещи, которые будет полезно знать про метрологию.

У метрологии есть принципы:

• основы измерений – сравнение;
• измерение без априорной величины (эталона) невозможно;
• результат измерения без должной обработки и округления не имеет смысла и является случайной величиной.

Основные задачи метрологии:

1. Развивать общую теорию измерений.
2. Устанавливать единицы физических величин.
3. Совершенствовать методы оценки точности измерений.
4. Устанавливать эталоны измерений.
5. Обеспечить единство измерений.

Метрология — наука, обеспечивающая единство измерений

Что такое единство измерений

Люди не зря придумали международную систему СИ. Теперь мы измеряем длину в метрах, массу в килограммах и даже не задумываемся об этом. Так было далеко не всегда. В давние времена на каждой территории (скажем, в княжестве или городке) могла быть своя система измерений.

Система СИ была разработана и внедрена в 1960 году. В ней 7 основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.

Приведем схематичный пример.

Когда-то в Средневековье житель Вилларибо должен был в качестве налога отдать бургомистру столько урожая, сколько тот мог унести. При этом житель Виллабаджо отдавал в два раза меньше, потому что у бургомистра Виллабаждо были не такие большие руки и поднять он мог меньше.

Единство измерений очень важно, особенно в вопросах международного сотрудничества, производства и научных исследований. Не будь единой системы, получилась бы история наподобие строительства Вавилонской башни. Никто бы друг с другом попросту не смог договориться.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Так уж устроены люди, что им все нужно стандартизировать. Чем больше становилось людей, тем сильнее была потребность в стандартизации.

Помните, мы уже говорили про время и то, как люди его измеряли? С длиной и прочими величинами дело обстояло примерно так же. Брали то, что подвернется под руку (или саму руку), делали из этого эталон, а все остальное сравнивали с ним.

Древнерусские (и прочие) единицы измерения

Говорящий пример – такие древнерусские меры длины, как «локоть» или «пядь». Когда про кого-то говорят «семь пядей во лбу», это означает, что такой человек очень умный. Хотя не факт. У большинства нормальных людей во лбу нет и одной пяди, а встречать того, у кого их действительно семь, мы вам искренне не желаем.

Пядь – расстояние от кончика большого пальца до кончика указательного при расставленной ладони. 1 пядь=17,78 см.

Но вернемся к единству. Всю эту относительность нужно было свести на нет, иначе развитие науки и промышленности было бы связано с огромной неразберихой.

Эталон метра. История создания

Задумываться об этом всерьез стали в 17 веке. Возьмем, к примеру, метр. Над его определением трудились не один век.

Сначала за эталон метра была принята длина маятника с периодом колебаний равным 1 секунде. Правда выяснилось, что в зависимости от места измерений длина такого маятника изменяется. Так было доказано уменьшение силы тяжести от полюсов к экватору, а эталон метра пришлось менять.

Один из эталонов метра в Париже

Потом решили, что эталон длины нужно привязать к длине меридиана, проходящего через Париж. Почему именно Париж? Да потому что занималась этим вопросом французская академия наук в Париже, а ходить куда-то далеко для установки эталона метра никто не хотел.

В итоге в 1791 году за метр была принята одна сорокамиллионная часть Парижского меридиана (расстояние от северного полюса до экватора на долготе Парижа). В 1799 году изготовили платиновый стержень с такой длиной, а в 1889 был сделан более точный платиноиридиевый эталон метра. Сейчас эти стержни хранятся в музее.

Единица измерения массы килограмм также была привязана к метру. По определению 1795 года, килограмм равен массе одного кубического дециметра воды или, проще говоря, одного литра.

Время шло, и людям нужно было докопаться до сути во всех сферах. Эта тенденция не обошла и вопрос измерений. Платиноиридиевый стержень служил эталоном метра до 1960 года, но затем от привязки к длине меридиана решено было отказаться.

По современному определению метр равен расстоянию, которое свет проходит за 1/299792458 долю секунды.

Как видите, метрология не такая уж и занудная штука. А если дело касается расчета погрешностей в лабораторной работе и результат никак не сходится с экспериментом, смело пишите в наш студенческий сервис. Мы поможем, объясним и рассчитаем все с необходимой точностью.

• Контрольная работа от 1 дня / от 100 р. Узнать стоимость
• Дипломная работа от 7 дней / от 7950 р. Узнать стоимость
• Курсовая работа 5 дней / от 1800 р. Узнать стоимость
• Реферат от 1 дня / от 700 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник

Что такое метрология? Задачи метрологии, определение, цели и история

Метрология — это наука об измерениях. Она устанавливает общее понимание единиц, имеющих решающее значение для измерения любой человеческой деятельности.

Какой бы сложной наукой не была метрология, задачи метрологии были определены еще в XVIII веке. Это привело к созданию в 1795 году десятичной метрической системы, установившей набор стандартов для других типов измерений. Несколько других стран приняли данную систему между 1795 и 1875 годами.

Для создания единых мировых стандартов в соответствии с Метрической конвенцией было учреждено Международное бюро по борьбе с отклонениями от системы (BIPM). Это вылилось в создание Международной системы единиц в результате резолюции, принятой в 1960 году. Таким образом, основные задачи метрологии стали еще более глобальными. Теперь это одна из наук, от которых едва ли не зависит судьба человечества, ведь она определяет нормы, принятые во всем мире.

Вам будет интересно: Апофема правильной треугольной пирамиды: формула и пример задачи

Задачи метрологии, стандартизации, сертификации

Эта наука делится на три основных вида. Первое — это определение единиц измерения (точка соприкосновения со стандартизацией), второе — реализация этих единиц на практике. Также к ее задачам относится своеобразное отслеживание, которое связывает измерения, сделанные на практике, с эталонными стандартами (сертификация). Специалисты в этой области обучаются для решения задач метрологии/сертификации, которые являются крайне важными в любой прикладной сфере.

Подполя

Подполями являются научная или фундаментальная метрологии, которые связаны с установлением единиц измерения, прикладная, техническая или промышленная, занимающаяся применением их к производственным и другим процессам в обществе, а также законодательная, которая охватывает регулирование и нормативные акты, требования к средствам и методам. Задачи с решением метрологии/стандартизации используются для обучения специалистов в каждой из этих областей.

Законодательный аспект

В каждой стране существует национальная система измерений (NMS) в виде сети лабораторий, калибровочных центров и органов по аккредитации, которые внедряют и поддерживают метрологическую инфраструктуру. NMS влияет на то, как измерения проводятся в стране, а также на их признание международным сообществом, что имеет огромное значение для всего общества, включая экономику, энергетику, окружающую среду, здравоохранение, производство, промышленность и доверие потребителей. Для обучения начинающих специалистов в этой области используются задачи по метрологии, с решением которых у студентов обычно не возникает проблем.

Вам будет интересно: Зазноба — это . Значение слова

Влияние этой науки на торговлю и экономику является одним из наиболее легко наблюдаемых социальных последствий ее повсеместного внедрения. Для обеспечения справедливой торговли должна существовать согласованная система измерения, которую и обеспечивает эта наука.

История

Стандартизация имеет решающее значение для значимости измерений. Первая запись постоянного стандарта была осуществлена в 2900 г. до н. э., когда королевский египетский локоть был вырезан из черного гранита в качестве метрического эталона. Локоть был определен как длина предплечья фараона плюс ширина его руки, и этот стандарт был дан всем строителям в Египте. На успех стандартизированной длины для строительства пирамид указывают длины их оснований, различающиеся не более чем на 0,05 %.

Другие цивилизации вводили общепринятые стандарты мер, равняясь на римскую и греческую архитектуру. Распад империи и последовавшее за ним наступление темных веков спровоцировало утрату знаний о мерах и стандартизации. Хотя локальные системы были распространены, сопоставимость была сложной, поскольку многие из них были несовместимы. В 1196 году в Англии были созданы эталоны для подсчета длины, а Великая хартия вольностей 1215 года включала даже отдельный раздел для измерения единиц вина и пива.

Новое время

Современная метрология ведет свое начало из Французской революции. Революционеры создали единую палату мер и весов для унификации всего, что только можно было измерить. Для обучения этой науке были составлены специальные задачи по метрологии, с решением которых даже у начинающих ученых поначалу могли возникать трудности.

В марте 1791 года был определен стандартный метр. Это привело к созданию в 1795 году десятичной метрической системы, устанавливающей стандарты для других типов измерений. Несколько других стран приняли метрическую систему между 1795 и 1875 годами.

Хотя первоначальной миссией BIPM было создание международных стандартов для единиц мер и приведение их в соответствие с национальными стандартами, сфера компетенции бюро расширилась благодаря научному прогрессу. Теперь она включает электрические, фотометрические единицы и стандарты измерения ионизирующего излучения. Метрическая система была модернизирована в 1960 году с созданием Международной системы единиц в результате принятия резолюции на одной из тематических международных конференций.

Международный уровень

Вам будет интересно: Понятие о призме. Формулы объема призм разного типа: правильной, прямой и наклонной. Решение задачи

Международное бюро мер и весов (BIPM) определяет метрологию как науку об измерениях. Она устанавливает общее понимание единиц, имеющих решающее значение для человеческой деятельности.

Метрология является обширной областью, но ее можно обобщить с помощью трех основных видов деятельности:

• определение признанных во всем мире единиц измерения;
• реализация этих единиц на практике;
• применение цепей отслеживания (связывание с эталонными стандартами).

Эти понятия в разной степени применимы к трем основным областям метрологии:

• научная;
• прикладная, техническая или промышленная;
• законодательная.

В различных международных бюро занимаются всем, чему посвящены метрология, стандартизация и сертификация — задачи и решения, изобретение новых мер, улучшение старых. Всем этим заняты организации по обеспечению стандартизации и сертификации.

Научная метрология

Научная метрология связана с созданием единиц измерения, разработкой новых методов, реализацией стандартов и контролем их соблюдения во всех инстанциях. Сюда же относится составление задач и решений стандартизации, сертификации, метрологии.

Этот тип метрологии считается высшим уровнем развития этой науки, стремящимся к высшей степени точности. BIPM поддерживает базу данных метрологических калибровочных и измерительных возможностей и институтов по всему миру, деятельность которых рецензируется. В измерениях BIPM определил девять областей метрологии, которые включают акустику, электричество и магнетизм, длину, массу и связанные с ними величины, фотометрию и радиометрию, ионизирующее излучение, время и частоту, термометрию и химию.

Последние события

Учитывая увеличение количества задач метрологии, метрологию было решено дополнять и выводить на международный уровень. Позже было предложено новое определение базовых единиц СИ, которое было официально утверждено в ноябре 2018 года и вступит в силу в мае 2019 года.

Мотивация при смене базовых единиц состоит в том, чтобы сделать всю систему выводимой из физических констант, что требует удаления прототипа килограмма, поскольку это последний артефакт, от которого зависят определения единиц. Научная метрология играет важную роль в этом переопределении единиц, поскольку для их точного определения требуется скрупулезное определение физических констант.

Практическая и промышленная метрология

Прикладная, техническая или промышленная область этой науки касается применения измерений к производственным и другим процессам и их использования в обществе, обеспечения пригодности приборов, их калибровки и контроля качества. Учитывая задачи метрологии, метрология промышленная и прикладная порой некорректно отождествляется со всей этой многогранной наукой в силу того, что из всех ее областей она является самой заметной для обывателя.

Осуществление качественных измерений важно в промышленности, так как оно влияет на стоимость и качество конечного продукта и на 10-15 % на производственные затраты. Хотя акцент в этой области метрологии делается на самих измерениях, отслеживание калибровки устройства необходимо для обеспечения достоверности. Признание метрологической компетенции в промышленности может быть достигнуто посредством соглашений о взаимном признании, аккредитации или экспертной оценке. Промышленная метрология важна для экономического и промышленного развития страны, а ее цели в отдельной стране могут указывать на ее экономический статус.

Законодательная метрология

С учетом всех вышеперечисленных задач метрологии, метрология законодательная играет весьма вспомогательную роль, и вот почему. Дело в том, что она является юридическим подтипом этой науки и касается деятельности, которая вытекает из установленных законом требований по непосредственному измерению, установлению единиц, приборов и методов для его осуществления. Такие законодательные требования могут возникать из-за необходимости защиты здоровья, общественной безопасности, окружающей среды, налогообложения, защиты потребителей и справедливой торговли.

Тематические организации, посвященные этому виду метрологии, создаются по всему миру для оказания помощи в гармонизации правил за пределами национальных границ с целью обеспечения того, чтобы законодательные требования не препятствовали торговле.

Источник