Предмет и задачи метрологии

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Греческое слово метрология образовано от слов «метрон» – мера и «логос» – учение. Долгое время метрология и была наукой, главной задачей которой являлось описание различных мер. Но в процессе развития общества роль метрологии возросла и приобрела более широкий научный и практический смысл, расширилось содержание метрологической деятельности.

Метрология занимается получением количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

К сфере вопросов, рассматриваемых метрологией, следует отнести:

– обеспечение единства измерений;

– защита населения и государства от последствий неточных и неправильных измерений;

– достоверный учет материальных, энергетических и природных ресурсов;

– развитие техники измерений в соответствии с уровнем технико-экономического развития страны;

– повышение качества товаров и услуг и обеспечение конкурентноспособности продукции;

– достижение доверия в международных экономических отношениях к результатам измерений при проведении поверки, калибровки, испытаний;

– создание и развитие метрологических инфраструктур, обеспечивающих совместимую, заслуживающую доверия систему измерений, необходимую для развития науки, промышленности, торговли, экономики.

Задачами метрологии являются:

– разработка фундаментальных научно-методических, правовых и организационных основ метрологии;

– стандартизация в области метрологии;

– создание, утверждение, содержание и сличение эталонов;

– установление единого порядка передачи размера единиц;

– установление требований к метрологическим характеристикам средств измерений;

– разработка методик выполнения измерений и их аттестация; ––установление порядка организации и проведения испытаний, –метрологической аттестации, поверки и калибровки средств измерений;

– аккредитация испытательных, калибровочных и поверочных лабораторий;

– государственный метрологический надзор и метрологический контроль;

– международное сотрудничество в области метрологии.

Метрология делится на три самостоятельных, взаимно дополняющих раздела: теоретическая, прикладная и законодательная метрология.

Теоретическая метрология – раздел метрологии, предметом которого является разработка ее фундаментальных основ.

В законодательной метрологии рассматривается комплекс вопросов, относящихся к деятельности, направленной на обеспечение единства и необходимой точности измерений, требующей регламентации и контроля со стороны государства.

Раздел практической (прикладной) метрологии посвящен изучению вопросов практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

Основным разделом является теоретическая метрология. В сферу вопросов, которые она рассматривает входят основные представления метрологии; теория единства измерений; теория построения средств измерений и теория точности измерений. Структура теоретической метрологии представлена на рис. 3.1.

Роль метрологии как науки об измерениях в жизни современного общества очень велика, так как измерения присутствуют практически во всех сферах деятельности человека.

Практическая значимость измерений определяется тем, что они обеспечивают получение информации о физических величинах, параметрах, об объекте управления или контроля, которая служит основой для принятия решений в торговле, в том числе и международной, в промышленности, науке, технике, здравоохранении, при оценке без-опасности труда, защите окружающей среды и охране природных ресурсов.

Значимость метрологии как фундаментальной науки заключается в ее особой роли в системе научного знания, состоящей в том, что метрология разрабатывает теоретические и методологические аспекты одного из важнейших методов познания. Методология важна и для внутреннего развития метрологии в связи с тем, что она объединяет различные области измерений, которые существенно отличаются друг от друга природой объектов и методами исследований.

Социальная значимость определяется решаемой метрологией задачей – защитой населения и государства от последствий неточных и неправильных измерений.

Рис. 3.1. Структура теоретической метрологии

Без измерений не может обойтись ни одна наука, поэтому метрология как наука об измерениях находится в тесной связи с другими науками. Понятия и методы метрологии имеют общенаучную значимость; исследования в этой области непосредственно связаны с естественными и социальными науками – математикой, физикой, философией.

Развитие метрологии обеспечивает научно-технический прогресс в стране и экономическую независимость. В связи с этим в промышленно развитых странах стоимость измерений и связанных с ними операций составляет от 4 до 6% от валового национального продукта. Исследования экономической роли метрологии, выполненные в США, Великобритании, Канаде и ЕС, подтвердили, что инвестиции, вкладываемые правительствами в создание признаваемой на международном уровне инфраструктуры, относятся к числу наиболее эффективных с точки зрения их окупаемости и приносят большую прибыль общественному сектору.

Характерной особенностью современного периода развития метрологии является повышение доверия к измерительной информации, которая служит основным объектом обмена при решении научно-технических проблем, основой взаиморасчетов между покупателем и продавцом при торговле, государственных учетных, банковских, налоговых, таможенных и т. п. операциях как на внутреннем рынке, так и во внешнеэкономической деятельности.

В эпоху глобализации экономики и торговли роль метрологии направлена на обеспечение условия «Одно измерение – и достижение его всемирного признания». В этом случае возможно избежать повторных измерений и испытаний, добиться экономии ресурсов, материалов, времени, персонала, финансов. В связи с этим возникла необходимость создания всемирной системы измерений, обеспечивающей гармонизированные условия, требуемую точность, «прозрачность», «прослеживаемость». Составляющими международной глобальной системы являются согласованные законы в области измерений, базирующиеся на Международной системе единиц и соответствующей реализации единиц в виде эталонов; прослеживаемость до национальных и международных эталонов и их эквивалентность; гармонизированные требования к поверке, калибровке и оформлению их результатов; оценка компетентности лабораторий третьей стороной; утверждение типа и оценка соответствия средств измерений; обучение персонала и оценка их квалификации.

С начала XXI в. требования, предъявляемые к точности и достоверности измерений, изменялись очень быстро. На сегодняшний день количество областей человеческой деятельности, в которых требуются достоверные измерения, заметно возросло даже по сравнению с недалеким прошлым.

До недавнего времени метрология была связана почти исключительно с наукой и техникой. Быстрая разработка новых методов и рост общей необходимости в более качественных, достоверных измерениях в сочетании с разнообразием материалов привели к появлению дополнительных требований в этой части метрологии. Действительно, во многих областях этой науки, таких как линейно-угловые и электрические измерения, измерения времени и частоты, оптические измерения и измерения давления, уровень точности за последние пятьдесят лет увеличивался в десять раз через каждые десять-двадцать лет. И эта тенденция не прекращается, а напротив, точность измерений повышается все быстрее. Это касается эталонов времени и частоты, которые являются основой систем космической навигации и определения местоположения. В настоящее время предъявляются очень жесткие требования к линейно-угловым измерениям и измерениям механических величин различных деталей, предназначенных для сборки и изготавливаемых на разных заводах (часто в разных странах) для того, чтобы обеспечить их совместимость.

В нефтегазовой промышленности можно было бы сэкономить много финансовых ресурсов, если бы, например, удалось значительно повысить точность измерения расхода. Погрешность в несколько тысячных обходится в несколько сотен миллионов долларов.

Сейчас существует необходимость в количественном определении и измерении многих физических свойств, для которых до недавнего времени не было установлено никаких процедур метрологической прослеживаемости. Среди них можно назвать различные реологические и термомеханические свойства материи (сила, вязкость, упругость, передача тепла и др.).

Общая тенденция в сторону миниатюризации продукции и внедрения субмикронных технологий ведет к появлению существенно новых типов измерений. Нанометрология (включая измерения в биотехнологических областях) – это новое направление, связанное с разработкой новых методов измерений на наноуровне. Например, нанометровая точность необходима при обработке граней оптических волокон, предназначенных для использования в телекоммуникационных системах; при улучшении текстур поверхности, стеклянных покрытий с использованием очень тонких пленок и т. д. Для этого требуется не только разрабатывать новые измерительные приборы для больших разрешений, но также создавать эталоны, которые могли быть использованы для измерения объектов с малыми размерами.

Нанометрология применяется не только в линейно-угловых измерениях. В некоторых других областях также требуется измерение малых величин. К ним относятся очень слабое ионизирующее излучение, очень малые силы и крутящие моменты в микромеханике, малое давление, получаемое с помощью вакуумных методов, а также многие величины в области биологии, прослеживаемого химического анализа, фармакологии и т. д.

Важные успехи были достигнуты за прошедшее десятилетие в области здравоохранения. Благодаря повышению точности измерений значительно улучшилось качество диагностирования пациентов, что повысило шансы на их успешное лечение. В настоящее время существует проблема прослеживаемости измерений в области здравоохранения. Такая прослеживаемость будет в скором времени узаконена в ЕС путем принятия директивы на медицинские приборы лабораторной диагностики.

Достоверные и сравниваемые измерения в области испытаний пищевой продукции приобретают все большую важность не только вследствие ее большого объема и высокой экспортной стоимости, но и в связи с вопросами, поднимаемыми обществом и касающимися безопасности пищевой продукции. Сюда относится такая проблема, как контроль генетически модифицированных продуктов.

Измерения, связанные с качеством жизни, биотехнологией и мониторингом окружающей среды, а именно уровня загрязнений и изменения климата также требуют достоверных и сравниваемых измерений и соответствующих эталонов.

Для решения всех этих вопросов измерения должны проводиться в рамках глобальной системы измерений, надежность которой будут обеспечивать работающие вместе национальные и международные метрологические организации.

Глобальная система измерений, базирующаяся на национальных системах, рассматривается как важнейший инструмент для технического, торгового и социального прогресса в XXI-м столетии.

Дата добавления: 2015-05-10