Метрология — наука об измерениях¶
Метрология — наука об измерениях и их средствах, изучающая вопросы единства измерений, их точности, сопоставимости и обеспечения единства мер. В узком смысле метрология охватывает нормативную базу, эталонную службу, методики измерений и поверку средств измерений. В широком смысле это научно-техническая дисциплина, лежащая в основе любой отрасли, где требуется количественная оценка физических величин — от промышленного производства до медицины и торговли.
¶Предмет и задачи
Предмет метрологии — измерения: процесс получения числового значения величины с заданной точностью. Основные задачи дисциплины:
- установление и поддержание единства измерений в стране;
- создание и развитие эталонной базы — набора эталонов единиц измерения;
- разработка методик измерений и оценка их точности;
- поверка и калибровка средств измерений;
- нормирование допустимых погрешностей в промышленности, торговле, медицине.
Единство измерений означает, что результаты измерений, выполненных в разных местах и разными средствами, согласуются между собой и приводимы к одной шкале. Без этого невозможно ни промышленное сотрудничество, ни торговля, ни научные исследования.
¶Основные разделы
Метрология традиционно делится на три крупных раздела:
| Раздел | Предмет изучения |
|---|---|
| Законодательная метрология | Государственная система обеспечения единства измерений, нормативные акты |
| Обеспечение единства измерений (ОЭИ) | Эталоны, поверка, методики, аттестация средств измерений |
| Общая метрология | Общие вопросы теории измерений, точности, обработки результатов |
¶Краткая история
Потребность в измерениях возникла вместе с земледелием и строительством. Древние цивилизации создавали собственные единицы: египетский кубит, римский фут, китайский чи. Однако эти меры существенно различались между собой и даже внутри одной страны.
Переломным стал Французская революция. В 1790-е годы во Франции была создана метрическая система, а в 1799 году утверждён эталон метра — платиновая линейка. В 1875 году была подписана Метрическая конвенция, учредившая Международное бюро мер и весов (МБМВ) и создавшее международную систему эталонов. Россия присоединилась к Метрической конвенции в 1875 году.
В СССР метрология получила мощное развитие в 1930–1950-е годы: созданы Государственный комитет стандартов (Госстандарт), сеть метрологических служб, разработаны отраслевые нормативные документы. В 1993 году в России принят Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений», действующий и поныне с многочисленными поправками.
¶Метрология в России
В современной России метрология регулируется следующими основными актами:
- Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»;
- Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ);
- система стандартов ГОСТ Р.
Ключевые институты:
- Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ) — главный метрологический центр страны, хранит первичные эталоны;
- Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Е. Ф. Моргунова (ВНИИМФ) — эталоны фотометрических и оптических величин;
- Росстандарт — федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по обеспечению единства измерений.
Эталоны хранятся в Государственном эталоне единицы массы (килограмма), эталонах длины, времени, температуры и других величин. С 2019 года килограмм определяется через фундаментальные константы — постоянную Планка, что завершило глобальную реформу системы СИ.
¶Система единиц СИ
Международная система единиц (СИ) — основа современной метрологии. Она включает семь базовых единиц:
| Единица | Величина |
|---|---|
| метр (м) | длина |
| килограмм (кг) | масса |
| секунда (с) | время |
| ампер (А) | сила тока |
| кельвин (К) | температура |
| моль (моль) | количество вещества |
| кандела (кд) | сила света |
Производные единицы (джоуль, паскаль, ватт и др.) образуются из базовых математически.
¶Поверка и калибровка
Поверка — официальная процедура, подтверждающая пригодность средства измерений к применению и устанавливающая его метрологические характеристики. В России поверка обязательна для средств измерений, применяемых в сферах, охватываемых государственным регулированием: торговля, промышленность, медицина, охрана труда, экология. Поверочная маркировка (клеймо) подтверждает, что средство измерений прошло проверку.
Калибровка — процедура установления соотношений между показаниями средства измерений и эталонными значениями. Калибровка, как правило, добровольна и не требует официального клеймения, хотя её результаты могут быть признаны при наличии аккредитации.
¶Значение
Метрология обеспечивает достоверность всех количественных данных, на которых основываются наука, промышленность, торговля и здравоохранение. Точность измерений напрямую влияет на безопасность: от калибровки датчиков на атомной станции до поверки весов в аптеке. Развитие нанотехнологий, космических программ и медицинской диагностики предъявляют к метрологии всё более жёсткие требования, связанные с измерением всё меньших величин и с повышением точности.
¶Источники
- Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»
- ГОСТ Р 8.000-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения
- Международное бюро мер и весов (МБМВ) — материалы по системе СИ
- Физический энциклопедический словарь / гл. ред. А. М. Прохоров
- Менделеев Д. И. «Измерение» — статья в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона