Чем занимается наука метрология
Что такое метрология?
В основе любой технологии – точные данные и расчеты, поэтому можно сделать вывод, что за всеми достижениями стоит умение правильно измерять те или иные показатели. Более того, необходимость измерять, определять различные величины присутствует не только на предприятиях, но и в быту. И уже долгое время этот вид деятельности является сформированным и полноценным научным направлением, которое получило название метрология.
Но вопреки неоспоримой значимости и важности метрологии, мало кто имеет четкое представление, что же из себя представляет данная сфера знаний.
Метрология – что это?
Если говорить в общих чертах, то метрология – это совокупность научных знаний о средствах, методах и способах измерения, сюда же можно отнести и понятие их единства. Ключевое место в сфере занимает измерение, которое в данном случае подразумевает получение сведений о предмете исследования. Например, получение информации о свойствах и характеристиках. При этом стоит отметить, что обязательным условием для метрологии считается опытный путь получения знаний через применение метрологического инструментария.
Необходимо учитывать и тот факт, что метрология как понятие имеет тесную связь с стандартизацией и сертификацией, которые в контексте науки дают возможность практическим путем получать ценную информацию о предмете изучения, но с разных позиций. К примеру, стандартизация устанавливает единые формы и правила для применения методов измерения, разработкой которых и занимается метрология.
Задачи метрологии
Поскольку метрология является самостоятельной научной дисциплиной, то перед ней стоит ряд важных задач:
Сферы применения метрологии
Как уже отмечалось ранее, сферы применения знаний метрологии достаточно обширны, можно даже утверждать, что ее принципы применяются фактически во всех областях человеческой деятельности.
Но стоит выделить и те сферы, где специалисты метрологи необходимы:
В связи с этим метрологам крайне важно регулярно повышать уровень своих знаний. Для этого на базе Академии СНТА 30 августа пройдет семинар «Метрология, метрологическое обеспечение производства на современном этапе развития (состояние, проблемы, перспективы развития)». В качестве ведущего выступит Любовь Михайловна Еговцева – метролог с 30-летним стажем преподавания данной дисциплины.
Программа семинара будет содержать следующие вопросы:
Метрология
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Данное определеление дают все российские нормативно-правовые акты начиная от ГОСТ 16263-70 и до, принятых недавно, рекомендаций РМГ 29-2013.
В международном словаре по метрологии (VIM3) дается более широкое определение термину «метрология», как науке об измерениях и их применении, которая включает все теоретические и практические аспекты измерений, независимо от их неопределенности и области использования.
Справка. ГОСТ 16263-70 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» действовал с 01.01.1971 года, заменен с 01.01.2001 на РМГ 29-99 с аналогичным названием.
РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» – Рекомендации по межгосударственной стандартизации (введены с 01.01.2015 вместо РМГ 29-99). Они актуализированы и гармонизированы со словарем VIM3-2008 (3 редакция). Полное его название – Международный словарь по метрологии: Основные и общие понятия и соответствующие термины.
Если говорить простым языком, метрология занимается вопросами измерения физических величин, характеризующих всевозможные материальные объекты, процессы или явления. В сферу ее интересов входит разработка и практическое применение измерительных технологий, инструмента и оборудования, а также средств и методов обработки полученной информации. Помимо этого, метрология обеспечивает нормативно-правовое регулирование действий официальных структур и отдельных лиц, так или иначе связанных с выполнением измерений в своей деятельности, изучает и систематизирует исторический опыт.
Само слово «метрология» происходит от греческих слов «метрон» – мера и «логос» – учение. Первое время учение так и развивалось, как наука о мерах и соотношениях между различными величинами мер (применяемых в разных странах), и являлась описательной (эмпирической).
Измерения новых современных величин, расширение диапазонов измерений, повышение их точности, все это способствует созданию новейших технологий, эталонов и средств измерений (СИ), совершенствованию путей постижения природы человеком, познание количественных характеристик окружающего мира.
Установлено, что в настоящее время имеется потребность в измерении более двух тысяч параметров и физических величин, но пока, на основе имеющихся средств и методов производятся измерения около 800 величин. Освоение новых видов измерений остается актуальной проблемой и в наши дни. Метрология впитывает в себя самые последние научные достижения и занимает особое место среди технических наук, ведь для научно-технического прогресса и их совершенствования метрология должна опережать другие области науки и техники.
Цели и задачи метрологии
Цели метрологии, как науки – обеспечение единства измерений (ОЕИ); извлечение количественной информации о свойствах объекта, окружающем мире, о процессах с заданной точностью и достоверностью.
Цели практической метрологии – метрологическое обеспечение производства, т.е. установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для ОЕИ и требуемой точности проводимых измерений.
Справка. Ранее задачи метрологии были сформулированы в ГОСТ 16263-70.
В соответствии с поставленными задачами, метрология подразделяется на теоретическую, прикладную, законодательную и историческую метрологию.
Теоретическая или фундаментальная метрология занимается разработкой теории, проблем измерений величин, их единиц, методов измерений. Теоретическая метрология работает над общими проблемами, возникающими при выполнении измерений в той или иной области техники, гуманитарных наук, а то и на стыке многих, иногда самых разноплановых областей знаний. Метрологи- теоретики могут заниматься, к примеру, вопросами измерения линейных размеров, объема и гравитации в n- мерном пространстве, разрабатывать методики инструментальной оценки интенсивности излучения космических тел применительно к условиям межпланетных полетов, либо создавать совершенно новые технологи, позволяющие повысить интенсивность процесса, уровень точности и другие его параметры, усовершенствовать технические средства, задействованные в нем и т.д. Так или иначе, практически любое начинание в какой- либо деятельности начинается с теории и лишь после такой проработки переходит в сферу конкретного применения.
Прикладная или практическая метрология занимается вопросами метрологического обеспечения, использования на практике разработок теоретической метрологии, внедрения положений законодательной метрологии. Её задача состоит в адаптации общих положений и теоретических выкладок предыдущего раздела к четко обозначенной, узкоспециальной производственной или научной проблеме. Так, если требуется провести оценку прочности вала двигателя, калибровку большого количества подшипниковых роликов, либо обеспечить, к примеру, комплексный метрологический контроль в процессе лабораторных исследований, специалисты- практики выберут соответствующую технологию из большого количества уже известных, переработают, а возможно и дополнят её применительно к данным условиям, определят необходимое оборудование и инструментарий, количество и квалификацию персонала, а также разберут и многие другие технические аспекты конкретного процесса.
Законодательная метрология устанавливает обязательные юридические и технические требования по применению эталонов, единиц величин, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства измерений (ОЕИ) и их требуемой точности. Данная наука родилась на стыке технического и общественного знания и призвана обеспечить единый подход к измерениям, выполняемых во всех без исключения областях. Законодательная метрология непосредственно граничит также со стандартизацией, обеспечивающей совместимость технологий, средств измерения и прочих атрибутов метрологического обеспечения как на внутреннем, так и на международном уровне. Область интересов законодательной метрологии включает и работу с эталонами величин измерения, и вопросы поверки мерительного инструмента и оборудования, и подготовку специалистов, а также многие другие вопросы. Основным правовым документом, регулирующим деятельность в этой сфере, является Закон Российской Федерации N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26 июня 2008 года. Нормативно-правовая база также включает в себя ряд подзаконных актов, положений и технических регламентов, конкретизирующих законодательные требования по отдельным направлениям и видам деятельности юристов-метрологов.
Историческая метрология призвана изучать и систематизировать единицы и системы измерения, употреблявшиеся в прошлом, технологическое и инструментальное обеспечение контроля параметров физических объектов и процессов, исторические организационно- правовые аспекты, статистику и многое другое. В этом разделе исследуется также история и эволюция денежных единиц, отслеживается взаимосвязь между их системами, сформировавшимися в условиях различных обществ и культур. Историческая метрология параллельно с нумизматикой изучает денежные единицы уже потому, что в период зарождения измерений как таковых элементарные основы методов оценки стоимости и других, совершенно не относящихся к денежным расчетам параметров во многом повторяли друг друга.
С другой стороны, историческая метрология не является чисто общественным разделом науки, ибо зачастую с ее помощью восстанавливаются утраченные, но, тем не менее, актуальные на сегодняшний день измерительные технологии, отслеживаются на прошлом опыте пути развития и прогнозируются перспективные изменения в данной области, вырабатываются новые инженерные решения. Нередко прогрессивные методы оценки каких- либо параметров представляют собой развитие уже известных, переработанных с учетом новых возможностей современной науки и техники. Изучение истории необходимо для работы с измерительными стандартами в отношении их развития и совершенствования, обеспечения совместимости традиционных и перспективных методов, а также систематизации практических наработок с целью их использования в дальнейшем.
Выдержки из истории развития метрологии
Для преведения всевозможных измерений, отсчета времени и т.п. человечеству потребовалось создать систему различных измерений, позволяющих определить объем, вес, длину, время и т.п. Поэтому метрология, как область практической деятельности зародилась еще в древности.
История метрологии – это часть истории развития разума, производительных сил, государственности и торговли, она созревала и совершенствовалась вместе с ними. Так уже при великом князе Святославе Ярославовиче на Руси стала применяться «образцовая мера» – «золотой пояс» князя. Образцы хранились в церквях и монастырях. При новгородском князе Всеволоде предписывалось ежегодно сверять меры, за неисполнение применялось наказание – вплоть до смертной казни.
«Двинская грамота» 1560 г. Ивана Грозного регламентировала правила хранения и передачи размера сыпучих веществ – осьмины. Первые копии находились в приказах Московского государства, храмах и церквях. Работы по надзору за мерами и их поверку выполняли в то время под надзором Померной избы и Большой таможни.
Петр I допустил к обращению в России английские меры (футы и дюймы). Были разработаны таблицы мер и соотношений между русскими и иностранными мерами. Контролировалось употребление мер в торговле, на горных рудниках и заводах, на монетных дворах. Адмиралтейств-коллегия заботилась о правильном использовании мер угломерных приборов, компасов.
В 1736 году была образована Комиссия весов и мер. Исходной мерой длины являлись медный аршин и деревянная сажень. Фунтовая бронзовая золоченая гиря – первый узаконенный государственный эталон. Аршины железные были изготовлены по указу царицы Елизаветы Петровны в 1858 г.
8 мая 1790 года во Франции принят в качестве единицы длины метр – одна сорокамилионная часть земного меридиана. (Он официально введен во Франции декретом от 10 декабря 1799 г.)
В России в 1835 г. утверждены эталоны массы и длины – платиновый фунт и платиновая сажень (7 английских футов). 1841 г. – год открытия в России Депо образцовых мер и весов.
20 мая 1875 г. подписана Метрическая конвенция 17 государствами, включая Россию. Созданы международные и национальные прототипы килограмма и метра. (Именно 20 мая отмечается День метролога).
С 1892 Депо образцовых мер и весов возглавлял знаменитый русский ученый Д.И. Менделеев. Эпохой Менделеева в метрологии принято называть отрезок с 1892 по 1918 годы.
В 1893 на базе Депо была учреждена Главная палата мер и весов – метрологический институт, где проводились испытания и поверка различных измерительных приборов. (Менделеев возглавлял Палату до 1907 г.). В настоящее время это – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева.
На базе Положения о мерах и весах от 1899 года в разных городах России были открыты еще 10 поверочных палаток.
XX век с его открытиями в математике и физике превратил М в науку об измерениях. В наши дни состояние и формирование метрологического обеспечения в значительной степени определяет уровень промышленности, торговли, науки, медицины, обороны и развития государства в целом.
Метрическая система мер и весов введена декретом Совнаркома РСФСР от 14.09.1918 года (с него начался «нормативный этап» в российской метрологии). Присоединение к Международной метрической конвенции произошло в 1924 году, также как и создание в России комитета по стандартизации.
1960 г. – создана «Международной системы единиц». В СССР она начала применяться с 1981 г. (ГОСТ 8.417-81). 1973 г. – утверждена в СССР Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).
1993 г. приняты: первый закон РФ «Об обеспечении единства измерений», законы РФ «О стандартизации» и «О сертификации продукции и услуг». Установлена ответственность за нарушение правовых норм и обязательных требований стандартов в области единства измерений и метрологического обеспечения.
Что такое метрология: определение и назначение
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Помните мультфильм «38 попугаев»? Там рассказывается про приключения мартышки, попугая, удава и слоненка.
Как-то раз решили они измерить длину удава, а чем измерить – не знали. Вот и начали измерять его длиной всех присутствующих животных. В результате, конечно, получились совершенно разные результаты.
А все почему? Да потому, что не догадывались они, что существует единая мера длины. А наука метрология точно знает: чем и как измерить любой объект, каковы единицы длины, веса, объема, скорости и т.д.
Разберемся сегодня, что такое метрология и чем конкретно она занимается.
Метрология – что это такое
В переводе с греческого языка «μέτρον» («ме´трон» в русской транскрипции) — это «мера», а «λόγος» (логос) — «мысль, учение». Следовательно, «метрология» в прямом переводе обозначает «учение о мерах».
Примечание: не путаем «ме´трон» и «метро´», т.е. науку об измерениях и транспортную логистику.
Вывод: метрология – это наука, изучающая систему измерений физических величин, характеризующих материальные объекты, процессы и явления.
Основные цели метрологии:
Метрология как наука разделяется на 3 части:
Краткая история развития метрологии и метрологические организации
Основными международными организациями, занимающимися проблемами стандартизации в области метрологии, являются:
В РФ:
Деятельность в сфере метрологии в России осуществляется на основании следующих законодательных актов:
Также в РФ действует ГОСТ 8.417—2002, который регламентирует обязательное применение СИ и прописывает определение всех используемых единиц СИ.
Далее немного подробней рассмотрим некоторые аспекты деятельности метрологии.
Обеспечение единства измерений, или для чего нужна СИ
Краткая справка: СИ – русская транскрипция французской аббревиатуры SI (Système International d’Unités – международная система единиц).
СИ – это единая международная система единиц физических величин, применяется практически во всем мире.
Необходима для стандартизации и унификации международных связей в сфере науки, промышленности, медицины, торговли и т.д.
Одной из целей науки метрологии является обеспечение единства измерений.
Еще не так давно во многих странах были свои системы мер. За примером далеко ходить не надо – на Руси длину мерили не метром (километром, сантиметром, миллиметром), а пядью, локтем, аршином, саженью, верстой.
СИ нужна именно для того, чтобы все измерения соответствовали единому стандарту. Говоря проще, для того, чтобы удава мерили не попугаями, а метрами.
Актуальная международная система единиц измерений выглядит так:
*при клике по картинке она откроется в полный размер в новом окне
Обратите внимание: сокращенное обозначение единиц измерение пишется без точки и через пробел после численного значения. Например: 5 метров – «5 м», а не «5м.».
Создание и хранение эталонов измерений
Казалось бы, зачем нужны эталоны измерений? А все очень просто – чтобы не сбиться «с курса».
Например, есть линейка длиной 1 метр. Потребовалось сделать еще 10 таких же линеек. Но случайно из-за халатности изготовителя эти линейки стали короче на 1 мм. И эти линейки тоже кто-то «размножил». В результате получится, что в одном городе 1 м = 1000 мм, а в другом 1 м = 999 мм.
Чтобы подобных ситуаций не произошло, нужно чтобы существовал единый эталон каждой единицы измерений, т.е. их идеальные модели.
История создания эталонов международных единиц измерения имеет давние корни.
Например, изначально метр = длине маятника, период колебания которого равен 1 секунде. Но длина такого маятника не одинакова, она зависит от силы тяжести. Доказано, что сила тяжести уменьшается от полюсов к экватору, поэтому длина маятника не может являться эталоном.
Затем эталоном метра стала одна сорокамиллионная часть расстояния от Северного полюса до экватора на долготе, на которой расположен Париж. В 1960 году эталон метра вновь поменяли. На сегодняшний день 1 м = расстоянию, которое свет проходит в вакууме за 1/299792458 секунды.
20 мая 2019 года был изменен и эталон килограмма. Ранее эталоном являлся цилиндр из сплава платины и иридия (соответственно 90 и 10 %) размером 39,17 мм по диаметру и высоте. Хранится он и по сей день во Франции в Международном бюро мер и весов.
Причиной замены эталона стало множественные изменения веса копий эталона от веса оригинала. В связи с этим было принято решение «увязать» вес 1 кг с не с массой конкретного объекта, а с фундаментальными физическими свойствами вещества (т.е. со свойствами вещества вне химического воздействия). В результате получили формулу, по которой определяется эталон килограмма.
В кратком обзоре трудно объяснить вывод формулы, поэтому для тех, кому это интересно, привожу ссылку на Википедию.
Единица времени – секунда. Определение ее столь сложно, что, боясь ошибиться в деталях, привожу цитату объяснения ученого-метролога:
Читайте наш блог, будьте в тренде!
Автор статьи: Елена Копейкина
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (1)
В США до сих пор измерения производят в милях, фунтах, дюймах, даже на чертежах используют такие меры, а их не так просто перевести в метрическую систему, что сильно раздражает.
Метрология как наука, ее цели, задачи и объекты
Метрология – наука об измерениях методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности. Существует три главные функции метрологии:
1) учет продукции, исчисляющийся по массе, длине, объему, мощности и расходу энергии;
2) измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов, а также для нормального функционирования транспорта и связи;
3) измерение физических величин, технических параметров проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции.
К целям и задачам метрологии относятся:
1) создание общей теории измерений;
2) образование единиц физических величин и систем единиц;
3) разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений;
4) создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений, методики выполнения измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант;
5) установление единиц физических величин.
1) теоретическую – занимается вопросами фундаментальных исследований, разработкой новых систем методов измерений, созданием системы единиц измерений и физических постоянных.
2) прикладная (практическая) – занимается вопросами практического применения, результатов теоретических исследований.
3) законодательная – включает совокупность норм и правил направленных на обеспечения единства измерений, которые имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.
Объект – средство измерений, эталоны методики выполнений измерений, а также единицы величины. Основным объектом метрологии являются физические величины, применяемые для описания материальных систем, явлений и процессов.
Существуют основные и произвольные величины. Основные характеризуют фундаментальные свойства материального мира. Согласно ГОСТ 8.417 принято 7 основных физических величин: длина (м), масса (кг), время (с), термодинамическая температура (К), количество моль (моль), сила света (в канделах), сила электрического тока (А).
С помощью этих физических величин создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых физических процессов и свойств. Все измеряемые величины имеют качественные и количественные характеристики. Качественной характеристикой является размерность, т.е. качественное различие измеряемых величин. Количественной характеристикой служит ее размер, т.е. сравнение с другими объектами по принципу больше меньше.
1) Государственная метрологическая служба РФ;
2) Государственная метрологическая служба Федеральных органов исполнительной власти;
3) Международные метрологические организации.
Метрология (наука об измерениях). Метрологическое обеспечение производства
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (РМГ 29-99).
В нашей жизни в связи с развитием науки, техники, разработкой новых технологий, эталонов и средств измерений, измерения охватывают более современные физические величины, расширяются диапазоны измерений.
Постоянно растут требования к точности измерений.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.
Сегодня измерение и метрология пронизывают все сферы жизни. Только родившийся человек, еще не имея имени, сразу становится объектом измерений. В первые минуты жизни к нему применяют средства измерений длины, массы и температуры. В повседневной жизни мы также 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.
Во-первых, она обеспечивает другие отрасли знания тем необходимым инструментарием, без которого невозможна никакая постановка технического эксперимента, его воспроизводимость.
Во-вторых, именно это последнее свойство является основой всякой, без исключений, технологии. И потому метрология выступает как один из ключевых факторов технического прогресса.
И, наконец, в-третьих, в обществе метрология играет роль одного из регуляторов социально-экономических отношений, принадлежит сфере государственного управления и в силу этого оказывает влияние на социальное развитие в целом.
Развитие современных измерительных технологий и средств измерений, в первую очередь, высокотехнологичных, служит точками роста, как в промышленности, так и в науке и экономике в целом. Так происходит потому, что речь идет о высокотехнологичном производстве, дающем рабочие места для высококвалифицированных, высокообразованных специалистов, специалистов-технарей.
Метрология стала наукой, без знания которой не может обойтись ни один специалист любой отрасли. В настоящее время метрология развивается по нескольким направлениям. Если еще в начале 20-го века под словом метрология понималась наука, главной задачей которой было описание всякого рода мер, применяемых в разных странах, то теперь это понятие приобрело гораздо более широкий научный и практический смысл, расширилось содержание метрологической деятельности и появилось понятие – метрологическое обеспечение производства.
Сформировались и развиваются три взаимосвязанных раздела метрологии: теоретическая, законодательная и прикладная метрология.
На сайте сделана большая подборка литературы по метрологии в которой собраны учебники по метрологии и учебные пособия по метрологии.
Все материалы сайта ориентированы на практическое решение вопросов метрологами предприятий.
Полезными могут оказаться разделы: Формы документов, полезные программы и другие.
Метрологи могут задать вопрос и поделиться опытом на страницах форума метрологов.
На сайте также представлен бесплатный АРМ «Метролог», а на форуме идет обсуждение и других программ служащих для облегчения работы метрологов.