Цікаві факти про метрологію

Метрологія — цікаві факти

Вимірювання в сучасному світі оточують нас скрізь – починаючи від покупок їжі в магазині, закінчуючи медичними та екологічними приладами і теоретичними дослідженнями космосу. За правильністю показань приладів і систем відповідає така наука, як метрологія. Представляємо цікаві факти про метрологію.

Измерение

Основні поняття

Слово «Метрологія» походить з грецької мови, і означає словосполучення «міряти» і «думка». Ця наука про єдність вимірювань. Метрологія підрозділяється на три напрямки, «кита», які пов’язані один з одним. Теоретична Метрологія відповідає за розробку і удосконалення теоретичної основи вимірювань, Прикладна відповідає за практичне застосування теоретичної частини, а законодавча вводить обов’язкові вимоги до єдності вимірювань, створює і вдосконалює державні стандарти.

Мета метрології дана у визначенні — це повсюдне використання зрозумілих для всіх людей величин вимірювань, єдність їх використання. Важливо, що величина вимірювань повинна бути максимальною точною, а похибка визначалася в допустимих діапазонах.

Завдання метрології різноманітні:

  1. Розвиток теоретичної основи.
  2. Встановлення величин вимірювань.
  3. Організація і введення еталонів.
  4. Удосконалення та визначення точності методів вимірювань.

5.Єдність вимірювань і використання однакових технічних засобів.

Засоби вимірювань

Що ж таке засоби вимірювань (СІ), звані так само вимірювальна техніка? Вимірювальною технікою називають таке технічне засіб, здатне зробити дані по вимірюваної фізичної величини. Вони класифікуються за такими параметрами, як тип, принцип роботи і призначення. Засобами вимірювання є еталони (а також міра), вимірювальні перетворювачі, прилади, установки і системи.

Еталони і міра

Еталон і міра є «найправильнішими» технічними засобами. Ними користуються для проведення повірки інших Сі, тому що їх параметри ідеальні. Наприклад, еталонні гирі є мірою маси, і їх використовують для повірки. Повіркою є ряд заходів для виявлення фізичних характеристик вимірювань приладу, які повинні відповідати правильності показань. Грубо кажучи, повірка показує, чи правильне значення показує певний прилад. Існує ряд повірок, які залежать від часу:

  1. Першою повіркою є первинна. Цей вид повірки використовують до початку використання приладу або, якщо прилад був в ремонті, після його лагодження.
  2. Періодична повірка здійснюється кожного разу через певну кількість часу. Наприклад, для Терезів це становить один рік, а для водомірів — чотири роки.
  3. Якщо користувачеві або підприємству-користувачеві знадобилося провести повірку до настання періодичної повірки, він може здати засіб вимірювання на позачергову повірку.
  4. Повірки, що здійснюються державним наглядом, називаються інспекційними.
  5. У випадках незгоди з результатами попередньої повірки, можливе застосування експертної повірки.

Еталони і міра є невід’ємною частиною для проведення повірок. Робочі еталони мають похибку в три рази менше, ніж повіряються засоби вимірювальної техніки. Вони, як і інші Сі, проходять повірку, і їм видаються свідоцтва, яке дає право використовувати їх в повірці інших технічних засобів. Міра від еталона відрізняються тим, що міра, крім відтворення певної величини, показує Дольні значення оной. Також існують такі заходи, які використовують, наприклад, для повірки біохімічних аналізаторів, а саме стандартні зразки у вигляді рідини. Ці рідини мають параметри, склад і властивості, які прилад під час повірки повинен показати вірно. Еталони розподілені за типами-первинні і вторинні — і бувають як міжнародними, так і державними. Первинні еталони-найбільш точні еталони. Якщо для отримання необхідної величини використовується непрямий метод вимірювання (для отримання необхідного значення використовують залежність величин, значення яких було знайдено прямим методом вимірювання — безпосереднього порівняння значення величини з мірою (наприклад, довжина або сила струму). Наприклад, щоб знайти значення опору, використовують закон Ома і показання амперметра і вольтметра.), то в допомогу йдуть спеціальні еталони. Ці два типи еталонів затверджуються державою і мають статус національні. Зберігання і використання даних еталонах є обов’язком зберігачів еталонів, посадових осіб метрологічних інститутів і центрів.

Для практичного застосування в основному використовують вторинні еталони, які розподіляються за видами по їх використанню. Робочі еталони використовують для збереження одиниці і передачі її значення зразковим СІ, а також повіряється приладів, що має найвищу точність. Завдання еталонів-копій полягає в зберіганні одиниці первинних еталонів (однак фізичною копією вони можуть і не бути) і передачі оной робочим еталонам. Еталоном порівняння називають той Еталон, який використовують для порівняння еталонів в разі, якщо з яких-небудь причин порівняння між ними неможливо. У деяких випадках використовують еталон-свідок. Він призначений для заміни первинного еталону (псування, втрата) і для проведення повірки. Даний тип має найбільшу точність.

Перетворювачі, прилади, установки, системи

Вимірювальні перетворювачі-це пристрої, які перетворюють вхідний сигнал в сигнал, який в подальшому може бути перетворюватися або передаватися далі, до його збереження або відображення. Сигнал з перетворювача неможливо безпосередньо вважати спостерігачеві. Наприклад, дані, щоб передати в пам’ять комп’ютера, можуть проходити через перетворювач. В даному випадку надходить в перетворювач величина буде називатися» вхідний«, а то, що» вийшло «з нього — »вихідна величина». Основною метрологічною характеристикою для даного виду Сі буде функція перетворення-співвідношення вхідний і вихідний величин.

Відмінність приладу від перетворювача, полягає, звичайно, в можливості вважати дані безпосередньо з самого приладу. Прилади дуже різні за сферою застосування-починаючи від домашнього користування, закінчуючи приладами на нафтових підприємствах. За призначенням прилади можуть різні. Є універсальні прилади, які є помічниками в різних лабораторіях і невеликих цехів, є спеціальні, які використовують для вимірювання параметрів однотипних деталей, а так само контрольні — калібрувальні, статистичні і, при виготовленні будь-яких деталей, активні. Прилади поділяються за їх конструктивними якостями. Наприклад, мікрометр відноситься до механічних приладів, мікроскоп — до оптичних, довгометри відносяться до приладів пневматичного типу, а амперметр — до електричних. Так само прилади можуть бути ручного управління, механізованого, а також менш витратні на ресурси людини — Напівавтомати і автомати.

Вимірювальною установкою є сукупність приладів, перетворювачів, заходів, а також пристроїв допоміжного типу, які об’єднані для певних завдань. Установка видає в зручній формі необхідні для користувача показники та інформаційні величини, сама ж вона не призначена для перенесення, тобто вона статично стоїть в певному для неї місці. Система дуже схожа з установкою, але відмінна її риса — з’єднання ділянок системи кабелями.

Метрологія в давнину

Не завжди люди використовували звичні нам одиниці засобів вимірювань-метр, кілограм, секунда і т.д. у кожного народу і держави були свої величини, які до того ж були вельми неточними і часто необ’єктивними. Однак, незважаючи навіть на ці вади люди минулого прагнули до своєрідної уніфікації при зважуванні продуктів, вимірювання відстані-будь то для подорожей або шиття одягу.

Перша згадка про важливість правдивих вимірювань можна знайти ще в третій книзі Мойсея П’ятикнижжя Старого Завіту. У дев’ятнадцятому розділі книги звучить такий вислів:» Не робіть неправди в суді, мірою, у вазі і в вимірі», тобто нарівні з лжесвідченням в судових розглядах засуджувалося і умисне брехня у вимірі, на той момент, життєво необхідних речах.

У давнину люди, замість звичних для нас сантиметрів, використовували ширину зерна, часто ячмінного, як найбільш великого в побуті. Але не тільки зернятка використовували люди, також як захід були застосовані і волосся таких тварин, як мул і верблюд. Очевидно, що «правдивості» в таких вимірах було не особливо багато, проте араби вирішили хоч трохи ввести ясності, і з восьмого по дев’яте століття це населення дорівнювало шість верблюжих волосся до одного зерна.

Перші законодавчі акти

Величина» дюйм » з’явилася в Англії в другому тисячолітті нашої ери. Вніс в акт і затвердив точні значення (на той час) оного король Едуард I. за актом дюйм становив три сухих ячмінних зерен. І навіть зараз в побуті піддані англійської корони часто використовують словосполучення «ячмінне зерно» в якості вживання поняття одна третя від дюйма. На даний момент дюйм все ж є єдиною величиною-2,54 сантиметра.

Довгий час на Русі використовували тіло людини для вимірювання довжин. Наприклад, аршин було відстанню від кінця пальців до плеча, лікоть — від кінця пальців до ліктя, в відстань якої входило три долоні — теж вимірювальна величина жителів Стародавньої Русі (відстань від мізинця до вказівного пальця). Коли людина розставляв руки, то виходила величина Махова сажень, а відстань, при якому людина піднімає одну руку по діагоналі, а ногу ставить на ширині плечей, називали косою сажнем. Поступово аршин почав витісняти лікоть. Очевидно, що через відсутність законодавства і унікальну анатомію кожної людини, у кожного були свої аршини, чим часом користувалися умільці. Однак, цар Олексій Михайлович, який захотів хоч трохи виправити ситуацію, ввів Уніфіковані залізні аршини з клеймами. Їх можна було придбати за 60 копійок, що дуже не сподобалося торговцям і купцям.

У Російській імперії перший імператор Петро I доклав багато зусиль для створення нагляду за правильністю показань Терезів. Вже через пару десятиліть після його смерті його дочка, імператриця Єлизавета Петрівна, а саме в 1758 році, ввела реформу, виходячи з якої, аршини слід було виготовити з міцного заліза і зафіксувати клеймами так, щоб не було можливості змінювати їх довжину на зменшення. При імператорі Павлі I був вперше випущений законодавчий документ, що регламентує точність вимірювань. Це сталося в 1797 році, а закон мав назву «Про заснування повсюдно вірних ваг, питних і хлібних заходів».

Шлях до сучасних одиниць

Різні одиниці виміру, будучи то фут, ярд або дюйм не можуть похвалитися ні точністю, ні міжнародного застосування. Але все змінилося, коли суспільство почало переходити на метричну систему.

Метр становить одну десятимільйонну частки половини меридіани. Так як це встановили вчені з Паризької академії наук, то «використовували» Паризький Меридіан. Це сталося в 1791 році і французи назвали дану величину «метр справжній і остаточний». Через кілька років, в 1795 році, Національний Конвент Франції прийняв закон про введення метричної системи в державі і в цьому ж році був виготовлений перший еталон метра. У метричну систему увійшов і кілограм. Французькі вчені порахували його як вага води при температурі тане люду в кубі 10 см3.

Вчений Дмитро Менделєєв, який займався хімією і фізикою, так само був і метрологом. Зацікавленість Дмитра Івановича метрологією була досить логічна-для вченого було важливо отримати точні результати в дослідженнях. Так само він є творцем різних приладів: визначника щільності рідини-пікнометра, двоярусних ваг, барометра і багатьох інших. Менделєєв в 1892 році отримав посаду вченого-хранителя в Депо зразкових мір і ваг, яка через рік, завдяки вченому, була перейменована в Головну палату мір і ваг. З цього моменту до своєї смерті він був керуючим цієї організації. Вона займалася розробкою методикою контролю за точністю приладів і була метрологічним центром Російської імперії.