Метрология от менделеева до наших дней

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СОШ № 18 ИМЕНИ 28 АРМИИ»










Исследовательская работа




Метрология: от Менделеева до наших дней












Выполнил: ученик 10 «Б» класса
Варданян А.
Руководитель: учитель химии СОШ №18
Адельшинова С.А.










Астрахань 2010
Оглавление
13 TOC \o "1-3" \h \z \u 1413 LINK \l "_Toc212203335" 14Введение 13 PAGEREF _Toc212203335 \h 1431515
13 LINK \l "_Toc212203336" 14Глава 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ МЕТРОЛОГИИ 13 PAGEREF _Toc212203336 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc212203337" 141.1. Метрология - наука об измерениях 13 PAGEREF _Toc212203337 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc212203338" 141.2. Классификация и основные характеристики измерений 13 PAGEREF _Toc212203338 \h 1481515
13 LINK \l "_Toc212203339" 14Глава 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ 13 PAGEREF _Toc212203339 \h 14131515
13 LINK \l "_Toc212203340" 14Глава 3. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (СИ) 13 PAGEREF _Toc212203340 \h 14151515
13 LINK \l "_Toc212203341" 143.1. Установление единой международной системы единиц 13 PAGEREF _Toc212203341 \h 14151515
13 LINK \l "_Toc212203342" 143.2. Основные единицы СИ 13 PAGEREF _Toc212203342 \h 14151515
13 LINK \l "_Toc212203343" 14Глава 4 КАЛИБРОВКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 13 PAGEREF _Toc212203343 \h 14181515
13 LINK \l "_Toc212203344" 14Глава 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (МО) 13 PAGEREF _Toc212203344 \h 14191515
13 LINK \l "_Toc212203345" 145.1. Государственная система обеспечения единства измерений 13 PAGEREF _Toc212203345 \h 14191515
13 LINK \l "_Toc212203346" 145.2. Цели, задачи и содержание МО 13 PAGEREF _Toc212203346 \h 14201515
13 LINK \l "_Toc212203347" 145.3. Система эталонов единиц физических величин (ФВ) 13 PAGEREF _Toc212203347 \h 14211515
13 LINK \l "_Toc212203348" 14Глава 6. ИСТОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ В АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ 13 PAGEREF _Toc212203348 \h 14231515
13 LINK \l "_Toc212203349" 14Глава 7. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ АСТРАХАНСКОГО ЦЕНТРА СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ 13 PAGEREF _Toc212203349 \h 14291515
13 LINK \l "_Toc212203351" 14Заключение 13 PAGEREF _Toc212203351 \h 14341515
13 LINK \l "_Toc212203352" 14Список литературы 13 PAGEREF _Toc212203352 \h 14361515
15 Введение
Прошло более 100 лет после смерти Д.И. Менделеева – исторически это небольшой отрезок времени. Однако творчество Д.И.Менделеева, его полная событиями жизнь всегда будут интересовать людей. Исследователи каждой эпохи всегда будут находить в его жизни и творчестве новые, созвучные их времени моменты, прочитывая его биографию как бы заново. Гений Менделеева прикасался к самым различным областям знаний, оставив в каждой из них основательные и оригинальные труды. Он может рассматриваться как один из последних ученых-энциклопедистов. По широте своих интересов и колоссальному количеству сделанного, Д.И.Менделеев приближается к гениям эпохи Возрождения.
Творчество этого ученого-энциклопедиста конца XIX - начала XX веков можно представить в виде схемы, которая показывает семь основных направлений деятельности ученого. (Схема 1). Схема хорошо демонстрирует отличительную черту творчества Д.И.Менделеева – наличие разносторонних направлений и их взаимосвязь. По ней можно проследить теснейшую связь работ ученого с насущными историческими задачами, выдвинутыми эпохой бурного развития науки и техники, становления новых общественных отношений
Однако меня заинтересовали работы Менделеева-метролога, получившие отражение в нескольких книгах и сборниках. Данная область его творчества является очень интересной и значимой для науки. О введении метрической системы в России Д.И. Менделеев мечтал давно еще с тех пор, как сделал на первом съезде русских естествоиспытателей в Петербурге в начале 1868 года свое знаменитое «Заявление о метрической системе».
Цель работы: установить основные этапы становления метрологии в России, рассмотреть реализацию идей Д.И.Менделеева в ее развитии.
Объектом исследования является деятельность Д.И. Менделеева, направленная на развитие метрологии как науки.
Предмет исследования – творческий вклад Менделеева в процесс развития поверочного дела в России и в частности в Астраханской области.
Гипотеза: метрология – одна из движущих сил научно-технического прогресса, средство познания природы человеком.
Задачи:
Изучить научно-популярную литературу по данной теме.
Установить хронологию деятельности Менделеева по созданию единой метрической системы в России.
Изучить этапы организации поверочного дела в Астраханской области.
Рассмотреть значение измерений в современном обществе.
Методы исследования: библиографический поиск, сравнительный анализ роста поверок средств измерений.
Метрология, лежащая на стыке технических и научных знаний, это область, в которой гений Менделеева мог сочетаться с организаторским талантом и стремлением к охвату широкого круга народнохозяйственных проблем.
В 1875 г. Россия в числе 17 государств подписала «международную Метрологическую конвенцию», по которой метрологическая система мер и весов была взята под покровительство договаривающихся государств, и ее развитие стало международным делом.
В 1892 г. Д.И.Менделеев был назначен ученым хранителем Депо образцовых мер и весов. Он поставил перед собой три задачи:
возобновление русских прототипов длины и массы,
создание Центрального метрологического учреждения «Главной палаты мер и весов», организация поверочного дела в стране на новых началах.
1(13) июля 1893 года было утверждено подготовленное Менделеевым «Положение о Главной палате мер и весов». Метрологи считают эту дату началом новой эры в истории русской науки об измерениях – метрологии. Созданное Менделеевым научно-метрологическое учреждение очень скоро стало одним из ведущих метрологических центров в Европе.
Изучая этот период жизни великого ученого, я не ожидал, что найду для себя много новой информации, которой хочу поделиться. Особый интерес у меня вызвала организация поверочного дела в России, в том числе и в Астраханской Губернии.
Глава 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ МЕТРОЛОГИИ
1.1. Метрология - наука об измерениях
В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др.
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.
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.
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 управляющих центрах.
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. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для нее единиц, т.е. находим ее значение.
В настоящее время, установлено следующее определение измерения: измерение есть нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология.
Слово "метрология" образовано из двух греческих слов: метрон - мера и логос - учение. Дословный перевод слова "метрология" - учение о мерах. Долгое время метрология оставалась в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. С конца прошлого века благодаря прогрессу физических наук метрология получила существенное развитие. Большую роль в становлении современной метрологии как одной из наук физического цикла сыграл Д. И. Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период 1892 - 1907 гг.
Метрология в ее современном понимании - наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.
Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Таким образом, важнейшей задачей метрологии является усовершенствованием эталонов, разработкой новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.
1.2. Классификация и основные характеристики измерений
Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это организованное действие человека, выполняемое для количественного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины [20].
Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:
статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;
динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.
Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.
По способу получения результатов измерений их разделяют на
прямые;
косвенные;
совокупные;
совместные.
Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).
Косвенные - это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т.е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.
Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Совокупные - это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.
Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).
Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними.
В качестве примера можно назвать измерение электрического сопротивления при 200С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.
По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:
1. Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.
К ним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего универсальных (например, абсолютного значения ускорения свободного падения).
К этому же классу относятся и некоторые специальные измерения, требующие высокой точности.
2. Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения.
К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями, которые гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.
3. Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.
Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.
По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.
Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант.
Примером абсолютных измерений может служить определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате.
Относительными называются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
В качестве примера относительных измерений можно привести измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в 1 м3 воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 м3 воздуха при данной температуре.
Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность.
Принцип измерений - физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.
Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Средствами измерений являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.
Погрешность вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, а также недостаточным опытом наблюдателя или особенностями его органов чувств.
Точность измерений - это характеристика измерений, отражающая близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Правильность измерения определяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит, в частности, от того, насколько действительный размер единицы, в которой выполнено измерение, отличается от ее истинного размера (по определению), т.е. от того, в какой степени были правильны (верны) средства измерений, использованные для данного вида измерений.
Важнейшей характеристикой качества измерений является их достоверность; она характеризует доверие к результатам измерений и делит их на две категории: достоверные и недостоверные, в зависимости от того, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин. Результаты измерений, достоверность которых неизвестна, не представляют ценности и в ряде случаев могут служить источником дезинформации.
Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, т.е. вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.
Глава 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ
Понятие о физической величине - одно из наиболее общих в физике и метрологии. Под физической величиной понимается свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов (физических систем, их состояний и происходящих в них процессов), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Так, все тела обладают массой и температурой, но для каждого из них эти параметры различны. То же самое можно сказать и о других величинах - электрическом токе, вязкости жидкостей или потоке излучения.
Для того чтобы можно было установить различия в количественном содержании свойств в каждом объекте, отображаемых физической величиной, вводится понятие размера физической величины.
Исторически первой системой единиц физических величин была принятая в 1791 г. Национальным собранием Франции метрическая система мер. Она не являлась еще системой единиц в современном понимании, а включала в себя единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса, в основу которых были положены две единицы: метр и килограмм.
В 1832 г. немецкий математик К. Гаусс предложил методику построения системы единиц как совокупности основных и производных. Он построил систему единиц, в которой за основу были приняты три произвольные, независимые друг от друга единицы - длины, массы и времени. Все остальные единицы можно было определить с помощью этих трех. Такую систему единиц, связанных определенным образом с тремя основными, Гаусс назвал абсолютной системой. За основные единицы он принял миллиметр, миллиграмм и секунду.
В дальнейшем с развитием науки и техники появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом, базирующихся на метрической системе мер, но отличающихся друг от друга основными единицами.
Рассмотрим главнейшие системы единиц физических величин [2].
Система СГС. Система единиц физических величин СГС, в которой основными единицами являются сантиметр как единица длины, грамм как единица массы и секунда как единица времени, была установлена в 1881 г.
Система МКГСС. Применение килограмма как единицы веса, а в последующем как единицы силы вообще, привело в конце XIX века к формированию системы единиц физических величин с тремя основными единицами: метр - единица длины, килограмм-сила - единица силы и секунда - единица времени.
Система МКСА. Основы этой системы были предложены в 1901 г. итальянским ученым Джорджи. Основными единицами системы МКСА являются метр, килограмм, секунда и ампер.
Глава 3. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (СИ)
3.1. Установление единой международной системы единиц
Наличие ряда систем единиц физических величин, а также значительного числа внесистемных единиц, неудобства, связанные с пересчетом при переходе от одной системы единиц к другой, требовало унификации единиц измерений. Рост научно-технических и экономических связей между разными странами обусловливал необходимость такой унификации в международном масштабе.
Требовалась единая система единиц физических величин, практически удобная и охватывающая различные области измерений. При этом она должна была сохранить принцип когерентности (равенство единице коэффициента пропорциональности в уравнениях связи между физическими величинами).
В 1954 г. Х Генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин и свеча) практической системы единиц. Система, основанная на утвержденных в 1954 г. шести основных единицах, была названа Международной системой единиц, сокращенно СИ (SI - начальные буквы французского наименования Systeme International). Был утвержден перечень шести основных, двух дополнительных и первый список двадцати семи производных единиц, а также приставки для образования кратных и дольных единиц.
3.2. Основные единицы СИ
Основные единицы СИ с указанием сокращенных обозначений русскими и латинскими буквами приведены в табл. 1.
Таблица 1
Величина
Единица измерения
Сокращенное обозначение единицы



русское
международное

Длина
метр
м
m

Масса
килограмм
кг
kg

Время
секунда
с
s

Сила эл. тока
ампер
А
А

Термодин. темп-ра
кельвин
К
К

Сила света
кандела
кд
cd

Кол-во вещества
моль
моль
mol


Определения основных единиц, соответствующие решениям Генеральной конференции по мерам и весам, следующие.
Метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.
Секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Н.
Кельвин равен 1/273.16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0.012 кг.
Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
Глава 4 КАЛИБРОВКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
По мере продвижения вверх по поверочной схеме oт paбочих мер и измерительных приборов к эталонам неизбежно сокращается число мер, различных по номинальному значению. Поэтому на некоторой ступени поверочной схемы иногда разность номинальных значений поверяемой и ближайшей к ней по разряду исходной меры превышает диапазон измерения измерительного прибора соответствующей данному разряду точности. B этих случаях поверка осуществляется способом калибровки.
Калибровка - способ поверки измерительных средств, заключающийся в сравнении различных мер, их сочетаний или отметок шкал в различных комбинациях и вычислении по результатам сравнений значений отдельных мер или отметок шкалы исходя из известного значения одной из них.
В результате сравнения получают систему уравнений, решив которую находят действительные значения мер. Если число уравнений равно числу поверяемых мер, то действительные значения мер и погрешности их аттестации находят с помощью методов обработки результатов косвенных измерений. Однако для повышения точности аттестации мер стремятся увеличить число уравнений, и тогда действительные значения мер определяют по схеме обработки результатов совокупных измерений.
Глава 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (МО)
5.1. Государственная система обеспечения единства измерений
Решение важнейших научно-технических задач, в том числе проблемы обеспечения качества продукции, в значительной степени зависит от достижения единства и достоверности измерений.
В первой части данной работы отмечалось, что единство измерений – состояние измерительного процесса, при котором результаты всех измерений выражаются в одних и тех же узаконенных единицах измерения и оценка их точности обеспечивается с гарантированной доверительной вероятностью. В применявшихся до недавнего времени сравнительно простых методах измерений погрешность результатов измерений почти полностью определялась погрешностями средств измерений. Поэтому для достижения единства измерений было достаточно обеспечить единообразие средств измерений, т.е. такое состояние средств измерений, когда они проградуированы в узаконенных единицах измерений, а их метрологические свойства соответствуют нормам.
Существуют принципы обеспечения единства измерений, к которым относятся:
применение только узаконенных единиц физических величин (ФВ);
воспроизведение ФВ с помощью государственных эталонов;
применение узаконенных средств измерений, которые прошли государственные испытания и которым переданы размеры единиц ФВ от государственных эталонов;
обязательный периодический контроль через установленные промежутки времени характеристик применяемых средств измерений;
гарантия обеспечения необходимой точности измерений при использовании поверенных средств измерений и аттестованных методик выполнения измерений;
использование результатов измерений только при условии оценки их погрешности с заданной вероятностью;
систематический контроль за соблюдением метрологических правил и норм, государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений.
Для реализации этих принципов созданы необходимые научная, техническая и организационная основы.
5.2. Цели, задачи и содержание МО
Задачи МО всех видов метрологической деятельности на общегосударственном и ведомственном уровнях формулируются исходя из необходимости обеспечения единства и требуемой точности.
К основным задачам МО на предприятиях относятся:
проведение анализа состояния измерений, разработка и осуществление мероприятий по совершенствованию МО на предприятии;
установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и оптимальных норм точности измерений, внедрение современных методик выполнения измерений, испытаний и контроля;
внедрение стандартов, регламентирующих нормы точности измерений;
проведение метрологической экспертизы нормативно-технической, конструкторской и технологической документации;
поверка и метрологическая аттестация средств измерений (СИ);
контроль за производством, состоянием, применением и ремонтом СИ.
Ответственность за состояние и применение средств измерений на предприятиях несут инженеры, эксплуатирующие эти средства, а на предприятии (в организации) - руководитель предприятия (организации).
5.3. Система эталонов единиц физических величин (ФВ)
Единство измерений достигается точным воспроизведением, хранением установленных единиц ФВ и передачей их размеров всем рабочим средствам измерений (РСИ) с помощью эталонов и образцовых средств измерений. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны. Создание, хранение и применение эталонов, контроль за их состоянием подчиняются единым правилам, установленным ГОСТ “ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения” и ГОСТ “ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Порядок разработки, утверждения, регистрации, хранения и применения” [5].
Эталон единицы – средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.
Воспроизведение единиц в зависимости от технико-экономических требований производится двумя способами.
Первый способ – централизованный – с помощью единого для всей страны или группы стран государственного эталона. Централизовано воспроизводятся все основные единицы SI и большая часть производных.
Второй способ воспроизведения – децентрализованный – применим к производным единицам, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном и обеспечивать необходимую точность (например, единица площади – квадратный метр).
Эталоны по подчиненности подразделяют на первичные (исходные) и вторичные (подчиненные) и имеют следующую классификацию:
Первичные эталоны воспроизводят и хранят единицы и передают их размеры с наивысшей точностью, достижимой в данной области измерений. Первичные эталоны в зависимости от условий воспроизведения единицы могут иметь разновидность – специальные первичные эталоны (далее – специальные). Специальные эталоны воспроизводят единицы в условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью технически неосуществима (ВЧ и СВЧ, малые и большие энергии и т. п.). Первичные и специальные эталоны утверждают в качестве государственных эталонов. Ввиду особой важности государственных эталонов и для придания им силы закона на каждый государственный эталон утверждается ГОСТ.
Вторичные эталоны: эталоны-копии предназначены для передачи размера единицы paбочим эталонам; эталоны сравнения – для взаимного сличения эталонов, которые не удается сличить непосредственно; рабочие эталоны – для поверки образцовых средств измерений (ОСИ) и наиболее точных РСИ.
Государственные эталоны создает, утверждает, хранит и применяет Государственный комитет по стандартам, вторичные – министерства и ведомства.
Глава 6. ИСТОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ В АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
В 1893 – 1897 гг была проведена работа по инспектированию поверочных учреждений, расположенных по всей территории России.
Сотрудники Главной палаты мер и весов были командированы за границу, где они изучали постановку поверочного дела в Англии, Франции и Германии.
По инициативе Менделеева в феврале 1897 года организована правительственная комиссия, которая разработала направления организации поверки мер и весов в стране и надзора за ними. По новому положению о мерах и весах поверочная служба на местах осуществлялась местными учреждениями – поверочными палатками, подчинявшимися Главной палате мер и весов. Уже к концу 1900 года были открыты первые 10 поверочных палаток: в Петербурге (две), в Москве, селе Павлове, в Варшаве, Нижнем Новгороде, Теле, Харькове, Начихевани, Муроме. При этом выбор мест определялся данными ревизий о значении каждого из них в промышленной и хозяйственной жизни страны.
В Астраханской губернии такая поверочная палатка была открыта 1 марта 1906 года (102 года тому назад). Ее первым заведующим был назначен поверитель Харьковской поверочной палатки Антон Фадеевич Анюнас. Младшим поверителем – Желудев А.Т. Было снято помещение по Армяно-Успенской (ныне 3-я Интернациональная) улице дом 14 в доме дворецкого в нижнем этаже, которое состояло из четырех комнат и кухни. В район Астраханской поверочной палатка была включена вся Астраханская Губерния.
С 4 марта 1906 года в Астраханском казначействе был открыт кредит на содержание Поверочной Палатки, который составил 750 рублей.
6 апреля 1906 года Главная палата мер и весов препровождает в Астраханскую Поверочную палатку необходимые книги и бланки, а 18 апреля - шесть брошюр «Утверждение государственной Палаты мер и весов и ее деятельности», для раздачи служащим.
15 апреля Главная палата отправляет квитанцию С.Петербургской компании «Надежда» за № 4185 на отправление в Астраханскую палатку образцовых измерительных приборов.
5 мая 1906 года заведующий палаткой Анюнас посылает в полицейскую управу и приставам полицейских участков города и уездов объявления с просьбой «сделать надлежащее распоряжение» о расклейке прилагаемых объявлений об открытии в Астраханской губернии Поверочной палатки и ее функциях.
10 мая заведующий посылает письмо в городскую управу об открытии Палатки. В письме он сообщает о правах и обязанностях Палатки и просит довести до сведения всех владельцев мер и весов о поверке. Кроме того указывалось, что ремонт и подготовка не входят в обязанности Палатки. Прилагались правила и такса сборов.
Городская Управа 31 мая 1906 года назначила срок 4 месяца для проведения в надлежащий порядок мер и весов, имеющихся в губернии, после чего предлагала проведение ревизии (№ 5523).
В обзоре деятельности за 1907 год Анюнас указывал, что со времени открытия Палаткой было осмотрено 2724 торгово-промышленных заведения, где оказалось в употреблении 4356 весов, 25010 гирь и 966 мер длины. Поверено 16205 штук, заклеймено 14980 шт., забраковано 1225 штук. Сбор за поверку составил 364 рубля 92 копейки. Численность служащих – 3 человека.
5 апреля 1908 года заведующим Астраханской поверочной Палаткой был назначен старший поверитель Саратовской поверочной Палатки Николай Николаевич Крячков. 30 апреля 1908 года был подписан акт о сдаче дел бывшим заведующим Анюнасом А.Ф. Крячкову Н.Н.
За 1908 год было подвергнуто ревизии 1157 торговых заведений, поверено 9030 мер и весов, забраковано 76 единиц. Сумма госсборов составила 1786 рублей. На содержание палатки израсходовано 6188 руб. 18 коп. Палатка брала у владельцев мер и весов подписку о том, что требования Палатки будут исполнены, оповещала полицейские участки об имеющихся в их районах незаконных весах и мерах.
Заведующий Палаткой выступил на съезде рыбопромышленников с докладом о мерах и весах. В обзоре деятельности за 1909 год Крячков Н.Н. сообщил, что поверено 29626 предметов, 2915 забраковано, сумма сборов составила 4591 рубль 2 копейки. Количество средств измерения возросло по сравнению с 1906 годом на 13000 шт., подвергнуто ревизии 2198 торговых точек.
Впервые ревизии проводились по заранее выработанному плану. Рыбные промыслы не поверялись из-за отсутствия транспорта, большой отдаленности. Но в управлении Волго-Каспийскими рыбными промыслами и биржевой комитет были посланы сообщения с просьбой привести меры и весы в надлежащий порядок.
В отчетах указывалось, что громадная по площади Астраханская губерния (189563 кв. версты) населена крайне слабо: на 1 кв. версту приходилось лишь шесть человек. Населенные пункты очень разбросаны и труднодоступны. Все это затрудняло поверочные работы.
24 ноября 1911 года Астраханской поверочной Палатке передается список поверочных палаток и букв, присвоенных каждой Палатке для выставления на клеймах для точных мер.
Астраханской Палатке присвоен № 23 – Ш.
С первого января 1912 года по инициативе Палатки в местную торговлю введено законное клеймение мер для жидкости и сыпучих тел.
1 мая 1912 года заведующим Астраханской поверочной Палаткой был назначен бывший старший поверитель Виленской Палатки Александр Николаевич Коротнев, окончивший физико-математический факультет Казанского Университета (распоряжение № 384 от 16 мая 1912 года).
В 1913 году вводится законное клеймение объемных мер.
В 1914 году результаты поверок все ниже в связи с вспыхнувшей войной.
В цикуляре от 7 мая 1915 года (№ 1099) Главная Палата сообщала, что «хранение для торговли и промысла, а также как и употребление незаконных мер и весов будет караться арестом до 3-х месяцев или денежным возмещение до 300 рублей».
В 1917 году с 10 по 20 мая состоялся съезд представителей Поверочных палаток, в котором приняли участие и представители Астраханской поверочной Палатки.
Циркуляром № 3 от 1 февраля 1017 года заведующим Палатками предоставляется право открывать в районах действия Палаток их отделений для производства поверки мер и весов.
26 марта 1918 года в Астрахань препровождается «Временная такса, взимаемая Поверочными палатками за поверку и клеймение мер и весов, применяемых в торговле и промышленности». Это первый документ «нового порядка» ревизий.
21 мая 1920 года Народный Комиссариат Внешней торговли уведомил Астраханскую поверочную Палатку № 23, что по состоявшемуся между Наркомвнешторгом и ВСНХ соглашению Главная Палата мер и весов со всеми подведомственными ей учреждениями, а также Межведомственная метрическая комиссия, передаются в Научно-технический отдел ВСНХ (НТО ВСНХ).
Процесс восстановления разрушенного гражданской войной народного хозяйства, рост внешнего и внутреннего товарооборота вызвали к жизни новые изменения в организационном построении метрологической службы. Эти изменения были закреплены новым «Положение о мерах и весах», принятых ЦИК и СНК СССР от 6 июля 1921 года. Это Постановление послужило прочной базой для планомерной организации и развития поверочного дела в стране, в том числе и в Астрахани. Бурный рост промышленности, развитие науки и техники предъявляли все большие требования к точности измерений и обеспечению единства измерений в различных отраслях народного хозяйства. Постепенно обязательность поверок распространялась на новые приборы. Так в 1923 году была введена обязательная поверка медицинских термометров, а в 1925 году – поверка манометров.
В 1927 году развернулась широкая дискуссия по вопросу слияния служб стандартизации и метрологии в одну («Поверочное дело» 1927 год № 1). В результате Постановления СНК СССР от 3 мая 1930 года вопросы метрологии и поддержания единства мер в стране были поручены Комитету по стандартизации. В его ведение были переданы Главная Палата мер и весов и вся сеть поверочных палат, на которые было возложено проведение работ по стандартизации и надзору за соблюдением стандартов. В это время было организовано Нижневолжское краевое бюро по стандартизации.
С 1929 года по 1934 год Астраханское отделение подчинялось Саратовскому поверочному управлению, с 1935 г. По 1944 г. – Сталинградскому поверочному Управлению, а в 1944 году в Астрахани было организовано самостоятельное управление по делам мер и измерительных приборов. В 30-е годы Астраханское отделение провело большую работу по изучению состояния измерительных приборов, находящихся в эксплуатации. Рассмотрело их влияние на качество продукции, на технологические процессы, на выработку и расходование всех видов энергии. Комплексное обследование измерительного хозяйства промышленных предприятий показали, что на многих предприятиях роль измерительных приборов в производстве недооценивается, что зачастую приводило к браку продукции и большим потерям материалов и энергии.
Опыт, накопленный при проведении работ по улучшению состояния измерительного хозяйства на предприятиях в предвоенный период, оказался весьма полезным по время войны.
В 1938 году Постановлением СНК СССР от 5 сентября был образован Комитет по делам мер и измерительных приборов при СНК СССР. Астраханское отделение получило возможность влиять на развитие средств измерений в производстве и постановку ремонта измерительных приборов. При участии сотрудников Астраханского отделения все СИ были поверены, были организованы мастерские по ремонту измерительного хозяйства.
В 1941 году Приказом по Комитету Уполномоченным по делам мер и измерительных приборов в г. Астрахани был назначен Байрон Владимир Яковлевич, который в 1942 г. Ушел на фронт и был в действующей армии до 1947 годы. В его отсутствие назначались уполномоченными Скокалина Т.Т. и Нерсесьян. После демобилизации Байрон В.Я. вновь назначается уполномоченным по делам мер, где проработал до 1979 года.
Постановлением Совета Министров СССР от 1 октября 1955 года № 1762 «Об усилении контроля за измерительной техникой и о мероприятиях по обеспечению единообразия и точности мер и измерительных приборов, применяемых в народном хозяйстве СССР» были организованы областные и краевые государственные контрольные лаборатории по измерительной технике в том числе и Астраханская госконтрольная лаборатория (АГКЛ).
В 1965 году переименовано в Астраханскую лабораторию госнадзора за стандартами и измерительной техникой (АЛГН). В это время АЛГН приобретает новое поверочное оборудование, разъездные поверочные лаборатории – весоповерочная, дозиметрическая, электрическая, топливо-масло поверочная, осваивается новый вид поверки – физико-химические измерения.
Глава 7. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ АСТРАХАНСКОГО ЦЕНТРА СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

В настоящее время в ЦСМ существуют следующие поверочные лаборатории:
линейно-угловых измерений;
механических измерений;
электрических измерений;
радиотехнических измерений;
теплотехнических измерений;
физико-химических измерений.
Группа линейно-угловых и механических измерений занимается поверкой средств измерений: объема и вместимости (мерники, топливораздаточные колонки и автоцистерны), скорости и параметров движения (спидометры, тахометры), силы и твердости и другие приборы механических измерений. Для измерений используются весы различной сложности, в том числе и электронные, штангенциркули, рулетки и другие приборы с цифровым отсчетом. По разработанному специалистами этой группы проекту, построена и запущена в эксплуатацию установка по калибровке автоцистерн.
Группа теплотехнических измерений выступает арбитром в вопросах правильности учета энергоресурсов. От поверки технических манометров и термометров до поверки компьютерных систем учета расхода нефти и газа, датчиков давления таков путь специалистов этой группы.
Электромагнитные и радиотехнические измерения получили большое развитие в пятидесятых годах. В настоящее время осуществляется поверка средств медицинского назначения, систем учета длительности телефонных соединений, приборов для определения скорости движения транспорта, трансформаторов напряжения до 35 кВ, трансформаторов тока, датчиков вибрации и многое другое.
Группа физико-химических измерений самая молодая. В 1988 году она выделилась из состава группы теплотехнических измерений. Специалисты этой лаборатории занимаются поверкой сигнализаторов загазованности, калибровкой алкотестеров, проводят замеры вредных производственных факторов на рабочих местах. В арсенале специалистов рабочие эталоны и поверочное оборудование, хроматографы и газоанализаторы различных модификаций.
С 2006 года в Астраханском ЦСМ действует испытательная лаборатория пищевой продукции и продовольственного сырья. Аккредитована в 1993 году в Системе сертификации в качестве технически компетентной и независимой на проведение испытаний пищевой продукции и продовольственного сырья для целей сертификации и государственного надзора, а также производственного контроля предприятий, не имеющих своей испытательной базы. Площадь испытательной лаборатории увеличилась со 108 кв.м в 1992 году до 252 кв.м в 2005 году. Для определения тяжелых металлов существуют два вольтамперометрических анализатора. Для определения пестицидов, полихлорированных бифенилов, микропримесей в спиртах и водках – три газожидкостных хронометра. Специалисты лаборатории проводят анализы на содержание бенз(а)пирена и микротоксинов (анализатор «Флюорат 02-3»).
Для определения радионуклеидов преобретено два спектрометра «Сигнал РСУ-01». С 2002 года проводится испытание игрушек по показателям безопасности. Определяются физико-химические показатели зерна и продуктов переработки.
Испытательная лаборатория тесно сотрудничает с правоохранительными органами, с Роспотребнадзором, службой лицензирования Астраханской области, обществом потребителей и другими испытательными лабораториями города.
Группа аккредитации и аттестации испытательных лабораторий занимается проверкой подготовки метрологических служб юридических лиц к аккредитации на техническую компетентность в области поверки СИ, к получению лицензии на право проведения ремонта СИ. В 2005 году в состав группы вошла лаборатория по контролю за игровыми автоматами.
30 декабря 1985 года АЛГН была переведена в разряд центров и стала Астраханским центром стандартизации и метрологии.
В настоящее время это учреждение представлено тремя основными подразделениями:
органом по сертификации;
подразделением по госнадзору за стандартами и средствами измерений;
отделом госповерки и калибровки средств измерений.
На базе центра аккредитован единый орган по сертификации пищевой продукции и продовольственного сырья, с испытательной лабораторией продукции (продукции легкой промышленности, посуды, игрушек, мебели, лакокрасочных материалов), услуг по ремонту и техобслуживания транспорта, услуг по ремонту сложной бытовой телерадиоаппаратуры.
Объем работ по сертификации продукции составляет более 900 млн. рублей.
В настоящее время вводится понятие качественного метрологического изделия КМИ.
Это объект, удовлетворяющий всем метрологическим требования Требования эти, в принципе, просты.

·
·Измерительный прибор для массового, непроизводственного использования (весы, бытовые электроизмерительные приборы, приборы для измерения линейных размеров и т.д.) должны иметь четкое обозначение метрологического поля, в области которого рекомендуется производить измерение, и описание этого поля в маркировке прибора.

·
·Производственные метрологические приборы должны иметь специальную шкалу для определения метрологической характеристики измеряемой величины шкалу индексов точности.

·
·Цифровые измерительные устройства должны обладать устройством выбора точности измерения и автоматической системой измерения с соответствующей точностью.

·
·Чертежи, схемы и т.д. должны содержать метрологическую характеристику всех номиналов.

·
·Справочники и иные книги, в которых используются метрологические величины, также должны содержать метрологические характеристики номиналов.

·
·Изделия с номиналом должны иметь ясную метрологическую маркировку.

·
·Проекты, включающие в себя наличие измерений и контрольно-измерительных приборов, должны содержать метрологическое описание используемых метрологических полей.
Стандарты КМИ могут пропагандироваться и внедряться коммерческой компанией, получив предварительно патенты и зарегистрировав полезные модели и товарные знаки. Однако, для массового внедрения в жизнь концепций КМИ, сделать их стандартами, вести компанию по повышению метрологической культуры общества на государственном уровне требуются уже усилия государственных органов и прежде всего Госкомстандарта РФ. Установив стандарты КМИ, Россия может начать распространение их по всему миру. Причем не только их пропагандой в среде мировой метрологической общественности, но и конкретными действиями. Например, Госкомстандарт вполне может либо своей властью, либо через постановления Правительства, либо, наконец, даже через закон ввести требования к импортируемой продукции о ее соответствия требованиям КМИ. Есть ведь положение, что вся ввозимая продукция должна иметь надписи на русском языке. И ничего, импортеры подчинились и стали размещать русские подписи. Точно так же им придется соответствующим образом оформлять свои метрологические изделия, тем более, что особых затрат для этого и не требуется. Правда, для этого им придется купить лицензию у владельцев интеллектуальной собственности
на это оформление. А затем и сама мировая метрология будет переходить
на эти стандарты.
Заключение
Дело, начатое Д.И. Менделеевым в наше время, привело к разработке абсолютной технической системы механических единиц, единицы времени и частоты, световой единицы, магнитных единиц, единиц радиоактивности и рентгеновского излучения. Для каждой единицы измерения Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии, созданный на основе менделеевской ГПМВ, создает особые эталоны. Он хранит драгоценнейший государственный фонд этих эталонов и разрабатывает наивыгоднейшие по точности и экономии методы передачи верного значения единицы от эталона до рабочей меры – в тысячи исследовательских лабораторий страны (рис.1-5). В этих лабораториях осуществляется та теснейшая связь науки с жизнью, к которой постоянно стремился Менделеев. Нет такой области науки и техники, где бы ни применялись точные измерения: плавка высококачественных сталей невозможна без пирометров, с помощью которых измеряются высокие температуры; действие радиостанций невозможно без постоянного измерения частоты тока, напряжения, сопротивления и пр. Измерению подвергаются новые виды полимеров и предельные скорости турбин, уличные шумы и расстояния до планет.
Только Менделеев мог поднять эту проблему так высоко, как он это сделал в последний период своей жизни.
Во время написания этой работы я понял, как много может сделать человек в своей жизни! Дмитрий Иванович Менделеев, несомненно, принадлежит к таким выдающимся деятелям науки и культуры, о которых говорят, что они создали свою жизнь как произведение искусства. Его труды в области метрологии являются фундаментальными.
Размышляя над сложной и противоречивой судьбой Д.И. Менделеева особенно ярко ощущаешь, что короткая человеческая жизнь находит свое продолжение в том, над чем он трудился, что он сделал, что любил, чему служил.
Знание, которым он владел, было действенным по самой своей природе. Движущей пружиной каждой его работы был патриотический порыв – пламенное стремление принести пользу своей стране. Это поистине великий человек.
Двадцать первый век век информатики и век измерений. Метрология стала сферой не только производственной, но и массовой, бытовой, публичной деятельности. И перед нею стоит задача повышения общей метрологической культуры общества. Россия может стать ведущей страной на этом общемировом пути.

«Жить надо, чтобы выполнить задачу природы
Сумей быть полезен, нужен и дорог другим. Так жил или так хотел жить я сам
Надо быть деятельным и бережливым, в то же время смелым и благородным
Удовольствие пролетит – оно себе, труд оставит след долгой радости – он другим.
Учение – себе, плод учения – другим. Другого смысла в учении нет, иначе его бы не было»
Из завещания Д.И.Менделеева
Список литературы
Боровков А.А. Математическая статистика. – М.: Наука, 1994.
Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц.– М.: Изд-во стандартов, 1980.
Вентцель Е.С. Теория вероятностей. – М.: Физматгиз, 1982.
Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Сов. радио, 1986.
Государственные эталоны и общесоюзные поверочные схемы. – М.: Изд-во стандартов, 1998.
Гранатуров В.М., Некрасов И.С. Организация, планирование и управление метрологическим обеспечением в отрасли связи. – М.: Радио и связь, 1997.
Данилевич С.Б. Построение рациональных методик поверки средств измерений с помощью метода имитационного моделирования. – М.: Метрология, 1980.
Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений. – М.: Изд-во стандартов, 1993.
Карташова А.Н. Достоверность измерений и критерии качества испытаний приборов. – М.: Изд-во стандартов, 1967.
Куликовский К.Л., Купер В.Я. Методы и средства измерений. – М.: Энергоатомиздат, 1996.
Левин Б.Р. Теория надежности радиотехнических систем. – М.: Сов. радио, 1978.
Малышев В.М., Механиков А.И. Гибкие измерительные системы в метрологии. – М.: Изд-во стандартов, 1988.
Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. Учеб. пособие для вузов / Б.П.Хромой, А.В.Кандинов, .Л.Сенявский и др.; Под ред. Б.П.Хромого. – М.: Радио и связь, 1986.
Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники / Г. П. Богданов, В.А.Кузнецов, М.А.Лотонов и др.; Под ред. В.А.Кузнецова. – М.: Радио и связь, 1990.
Метрологическое обеспечение систем передачи: Учеб.пособие для вузов / Б.П.Хромой, В.И.Мудров, В.Л.Кушко. – М.: Сов. радио, 1976.
Новицкий А.В. Основы информационной теории измерительных устройств.– Л.: Энергия, 1998.
Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.– Л.: Энергоатомиздат, 1995.
Основополагающие стандарты в области метрологии. – М.: Изд.-во стандартов, 1986.
Основы метрологии и электрорадиоизмерения / Б.Н.Лозицкий, В.Г.Воеводин, В.И.Коткин, И.И.Мельниченко; Под ред. Б.Н.Лозицкого. – М.: МО СССР, 1993.
Тюрин Н.И. Введение в метрологию. М.: Изд-во стандартов, 1985.








13 PAGE \* MERGEFORMAT 14815




nђ Заголовок 1 Заголовок 215

Приложенные файлы


Добавить комментарий