В современном обществе метрология как наука и область практической деятельности играют большую роль. Это связано с тем, что практически нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы не использовались измерения. В нашей стране ежедневно исполняется свыше 20 миллиардов различных измерений, которые являются неотъемлемой частью большинства трудовых процессов. Затраты на обеспечение и проведение измерений составляют около 20 % от общих затрат на производство продукции.

На основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерительная информация служит основой для принятия решений о качестве продукции при внедрении систем качества, в научных экспериментах и т.д. И только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям.

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.

В начальный период развития общества людям требовалось при выяснении взаимоотношений с природой и между собой установить размеры величин и связанные с ними понятия. При этом в процессе общения возникла необходимость иметь определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления с некоторой мерой.

Раздробленность территорий и населяющих их народов обуславливала индивидуальность этих правил и способов. Поэтому появлялось множество единиц для измерения одних и тех же величин.

Многие из первых единиц измерений соответствовали частям тела самого человека. Первой мерой длины первобытного охотника был шаг. Затем у многих народов появились и другие меры длины: ладонь – ширина четырех пальцев, не считая большого, дюйм – длина сустава большого пальца, ступня или фут (12 дюймов), локоть или аршин (28 дюймов) и т.д.

Достоинством этих первых примитивных единиц измерения было то, что они всегда «под рукой». Очевидно, что они были крайне несовершенны, поскольку размеры пальцев, ладони, ступни у каждого человека разные.

Дальнейшее развитие общества требовало создания более точных мер. В одном из старинных документов было записано, что длина фута установлена как 1/16 доля «длины ступней человек, выходящих от заутрени в воскресенье». Понятно, что эта мера более точна, хотя тоже далека от совершенства.

В ряде случаев первые меры перестали удовлетворять человека и недостаточной масштабностью, т.к. трудно измерить расстояние в несколько километров футами или локтями. Тогда для измерения больших расстояний стали использовать различные явления из окружающей жизни: бычий рев - расстояние, на котором человек может услышать рев быка; выстрел из лука – расстояние, на которое летит выпущенная из лука стрела; ружейный или пушечный выстрел, день пути и т.д.

Для измерения веса люди использовали зерна пшеницы, ячменя, проса. Применявшиеся меры веса сравнивались с денежными единицами. Долгое время товары оплачивались кусками серебра определенного веса, которые одновременно считались и денежными единицами и мерой веса. На кусках делались зарубины, по которым производился разлом для более мелкого расчета. От отломленных, рубленных частей и произошло слово «рубль».

В России в качестве единиц длины были пядь, локоть. Под пядью понимали максимальное расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев взрослого человека.

Локоть как мера длины применялась в древние времена во многих государствах (на Руси, в Вавилоне, Египте и др.странах) и определялась как расстояние по прямой от локтевого сгиба до конца среднего пальца вытянутой руки (или большого пальца, или сжатого кулака). Естественно, размер локтя был различным.

Одной из основных мер длины в России долгое время была сажень (упоминается в летописях начала Хв.). Размер ее также был не постоянен. Применялись: простая сажень, косая сажень, казенная сажень и др. При Петре 1 по его Указу русские меры длины были согласованы с английскими мерами. Так одна сажень должна была равняться семи английским футам. В 1835 г. Николай 1 своим "Указом правительствующему Сенату" утвердил сажень в качестве основной меры длины в России. В соответствии с этим Указом за основную единицу массы был принят образцовый фунт, как кубический дюйм воды при температуре 13,3 градуса Реомюра в безвоздушном пространстве (фунт равнялся 409,51241 грамм).

Кроме перечисленных мер длины в России использовались и другие меры длины: аршин (0,7112 м), верста (в разные времена размер версты был различным).

Для поддержания единства установленных мер еще в древние времена применялись эталонные (образцовые) меры, которые хранились в церквях, т.к. церкви являлись наиболее надежными местами для хранения ценных предметов. В принятом в 1134-1135г. уставе говорилось, что переданные на хранение епископу меры надлежало "блюсти без пакости, ни умаливати, ни умноживати и на всякий год взвешивати". Таким образом, уже в те времена производилась операция, которая позже стала называться поверкой.

За умышленно неправильное измерения, обман, связанные с применением мер, предусматривались строгие наказания («казнити близко смерти»).

По мере развития промышленного производства повышались требования к применению и хранению мер, стремление к унификации размеров единиц. Так, в 1736 г. российский Сенат образовал комиссию мер и весов. Комиссии предписывалось разработать эталонные меры, определить отношения различных мер между собой, выработать проект Указа по организации поверочного дела в России. Архивные материалы свидетельствуют о перспективности замыслов, которые предполагала реализовать комиссия. Однако из-за отсутствия средств, эти замыслы в то время не были реализованы.

В 1841 году в соответствии с принятым Указом "О системе Российских мер и весов", узаконившим ряд мер длины, объема и веса, было организовано при Петербургском монетном дворе Депо образцовых мер и весов - первое государственное поверочное учреждение. Основными задачами Депо являлись: хранение эталонов, составление таблиц русских и иностранных мер, изготовление менее точных по сравнению с эталонами образцовых мер и рассылка последних в регионы страны. Поверка мер и весов на местах была вменена в обязанность городским думам, управам и казенным палатам. Были организованы "ревизионные группы", включающие представителей местных властей и купечества, имеющие право изымать неверные или неклейменные меры, а владельцев таких мер привлекать к ответственности. Таким образом, в России были заложены основы единой государственной метрологической службы.

В начале ХVШв. появились книги, в которых содержалось описание действующей русской метрологической системы:

Л.Ф.Магницкого "Арифметика" (1703г.), "Роспись полевой книги" (1709г.). Позже, в 1849г. была издана первая научно-учебная книга Ф.И. Петрушевского "Общая метрология" (в двух частях), по которой учились первые поколения русских метрологов.

Важным этапом в развитии русской метрологии явилось подписание Россией метрической конвенции 20 мая 1875г. В этом же году была создана Международная организация мер и весов (МОМВ). Место пребывания этой организации- Франция (Севр). Ученые России принимали и принимают активное участие в работе МОМВ. В 1889г. в Депо образцовых мер и весов поступили эталоны килограмма и метра.

В 1893 г. в Петербурге на базе Депо была образована Главная палата мер и весов, которую возглавлял до 1907г. великий русский ученый Д.И.Менделеев. В это время начали проводиться серьезные метрологические исследования. Д.И.Менделеев вложил много сил в развитие и совершенствование поверочного дела; была образована сеть поверочных палаток, осуществляющих поверку, клеймение и ремонт мер и весов, контроль за их правильным применением. В 1900 г. при Московском окружном пробирном управлении состоялось открытие Поверочной палатки торговых мер и весов. Так было положено начало организации метрологического института в Москве (в настоящее время - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы - ВИНИМС).

В годы советской власти метрология получила дальнейшее развитие. В 1918г. был принят декрет правительства Российской Федерации "О введении международной метрической системы мер и весов".

В 1930г. произошло объединение метрологии и стандартизации. Была проведена большая работа по изучению состояния метрологической деятельности. Опыт, полученный в эти годы, оказался полезным во время Великой Отечественной войны, когда потребовалось быстрое восстановление измерительного хозяйства на эвакуированных предприятиях и приспособление его к задачам военного производства. После окончания войны сеть поверочных и метрологических организаций начала быстро восстанавливаться. Были созданы новые метрологические институты.

В 1954г. был образован Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР (в дальнейшем Госстандарт СССР). После распада СССР управление метрологической службой России осуществляет Государственный комитет РФ по стандартизации и метрологии (Госстандарт России), а в настоящее время - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

Общие положения и задачи метрологического обеспечения

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.

Метрология сегодня это и соответствующая деятельность, предусматривающая изучение физических величин, их воспроизведение и передачу, применения эталонов и образцовых средств измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств к рабочим средствам измерения, основных методов и средств измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений.

Возможность применения результатов измерений для правильного и эффективного решения любой измерительной задачи определяется следующими тремя условиями:

§ результаты измерений выражаются в узаконенных (установленных законодательством России) единицах;

§ значения показателей точности результатов измерений известны с необходимой заданной достоверностью;

§ значения показателей точности обеспечивают оптимальное в соответствии с выбранными критериями решение задачи, для которой эти результаты предназначены.

Если результаты измерений удовлетворяют первым двум условиям, то о них известно все, что необходимо знать для принятия обоснованного решения о возможности их использования. Такие результаты можно сопоставлять, они могут использоваться в различных сочетаниях, различными людьми, организациями. В этом случае говорят, что обеспечено единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности результатов не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Третье из перечисленных выше условий определяет требование к точности применяемых методов и средств измерений. Недостаточная точность измерений приводит к увеличению ошибок контроля, к экономическим потерям. Завышенная точность измерений требует затрат на приобретение более дорогих средств измерений. Поэтому это требование является не только метрологическим, но и экономическим требованием, т.к. связано с затратами и потерями при проведении измерений.

Если при измерениях соблюдаются все три условия (обеспечивается единство и требуемая точность измерений), то говорят о метрологическом обеспечении. Под метрологическим обеспечением (МО) понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология.

Организационной основой является метрологическая служба России.

Техническими основами МО является совокупность технических средств, приемов и способов, используемых на производстве для достижения требуемой точности, достоверности и надежности.

Целями метрологического обеспечения являются:

§ обеспечение высокого качества изделий;

§ повышение эффективности, сокращение сроков и стоимости научных исследований, разработки и производства новой техники;

§ обеспечение единства, требуемой точности измерений, достоверности контроля;

§ достижение высокой эффективности применения средств измерений, обеспечения их метрологической надежности и сокращение номенклатуры;

К основным задачам метрологического обеспечения относят:

§ определение путей наиболее эффективного использования научных и технических достижений в области метрологии;

§ определение рациональной номенклатуры измеряемых параметров;

§  установление оптимальных норм точности измерений;

§ порядок выбора и назначения средств измерений;

§ организация и проведение метрологической экспертизы на стадиях разработки, производства и испытаний изделий.

Правила и нормы по обеспечению единства измерений установлены в Законе РФ «Об обеспечении единства измерений» и в нормативных документах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).