История развития метрологии

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Ивановский государственный  энергетический университет им. В.И. Ленина»

 

 

Кафедра систем управления

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

на тему: «История развития метрологии»

 

 

 

 

Выполнил: студент  гр. III-43

Кондратов А. А.

Проверил: к.т.н., доцент

Давыдов В.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иваново

2009

 

 
1. Метрология в древнем мире и в средние века

 

Метрология  как наука охватывает круг проблем, связанных с измерениями. В дословном  переводе с древнегреческого "метрология" – речь, слово, учение или наука  о мерах. Таким образом, метрология – учение о мерах. По РМГ 29–99 метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности [1].

Потребность в  измерениях возникла в незапамятные времена.

Из глубины  веков дошли до нас такие единицы веса, как карат – единица веса драгоценных камней, и гран – единица аптекарского веса. Многие меры имели антропометрическое происхождение или были связаны с конкретной трудовой деятельностью человека. Так, в Киевской Руси применялись в обиходе: вершок, пядь, локоть, сажень, косая сажень и верста.

Древнее происхождение имеют и "естественные" меры. Первыми из них, получившими повсеместное распространение, стали меры времени. На основе астрономических наблюдений древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 1/86400 часть среднего периода обращения Земли вокруг своей оси получила название секунды.

Наряду с  этим уже на заре цивилизации люди пришли к пониманию ценности так  называемых вещественных мер и единиц измерений. Так, в Вавилоне в XI в. до н.э. время измерялось в минах. Мина равнялась промежутку времени (равному, примерно, двум астрономическим часам), за который из принятых в Вавилоне водяных часов вытекала "мина" воды, масса которой составляла около 500 г. В дальнейшем мина сократилась и превратилась в привычную для нас минуту. Со временем водяные часы уступили место песочным, а затем более сложным маятниковым механизмам.

Гюйгенс, посвятивший  созданию и усовершенствованию маятниковых  часов почти 40 лет и считавший  это главным делом своей жизни, в 1664 г. писал: "... я нашел легкий и удобный способ регулировки часов. К этому, однако, присоединяется то, что я считаю еще более ценным, а именно: благодаря своему открытию я смог дать абсолютно устойчивое определение для постоянной, верной для всех времен меры длины". Речь идет об использовании свойства изохронности колебаний математического маятника, подмеченного Галилеем еще в 1583 г. При малых отклонениях маятника период его колебаний равен

 

 

Это позволяет  выразить меру длины через естественную меру времени. В 1824 г. в Англии был принят закон, установивший единицу длины ярд через длину секундного маятника.

 

2. Элементы метрологии, стандартизации и сертификации в X-XVIII вв. на Руси

 

Важнейшим метрологическим  документом является Двинская грамота  Ивана Грозного (1550 г.). В ней регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры объема сыпучих тел – осьмины. Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение выборным людям – старостам, целовальникам. С этих мер надлежало сделать клейменые деревянные копии для городских померщиков, а с тех, в свою очередь, – деревянные копии для использования в обиходе. Образцовые меры, с которых снимались первые копии, хранились централизованно в приказах Московского государства. Таким образом, можно говорить о начале создания при Иване Грозном государственной системы обеспечения единства измерений и государственной метрологической службы.

 

Московские  указы, касавшиеся введения единых мер  в стране, отсылались на места вместе с образцами казенных мер. За злоумышленную  порчу контрольных мер грозило наказание – вплоть до смертной казни. Работу по надзору за мерами и их поверку проводили два столичных учреждения: Померная изба и Большая таможня. Они же разрешали конфликты, возникавшие при торговых операциях. В провинции надзор был поручен персоналу воеводских и земских изб, а также старостам, целовальникам и другим "верным людям".

 

3. Метрология в период правления Петра I

 

Метрологической реформой Петра I к обращению в  России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и в кораблестроении – футы, дюймы. Для облегчения вычислений были изданы таблицы мер и соотношений между русскими и иностранными мерами. Начинают выделяться некоторые метрологические центры.

 

Коммерц-коллегия занялась вопросами единства мер и метрологического обслуживания в области торговли.

Адмиралтейств-коллегия заботилась о правильном применении угломерных приборов, компасов и соответствующих мер.

Берг-коллегия опекала измерительное хозяйство горных заводов, рудников и монетных дворов.

 

Основанная  в 1725 г. Петербургская академия наук занялась воспроизведением угловых  единиц, единиц времени и температуры. Она имела в своем распоряжении образцовые меры и копии эталонов туаза и фунта. Назревала необходимость  создания в стране единого руководящего метрологического центра.

 

 

Старинные русские  меры длины, массы и объема

 

Единицы длины 1 точка = 0,254мм 1 линия = 2,54мм 1 сотка =2,1336 см 1 дюйм = 2,54см 1 вершок = 4,445 см 1 фут = 30,48 см 1 аршин = 0,7112 м 1 сажень = 2,1336 м 1 верста = 1066,8 м

Единицы массы 1 доля = 44,434940 мг 1 золотник = 4,265542 г 1 лот = 12,797262 г 1 фунт = 0,40951741 кг 1 пуд = 16,380496 кг

Единицы объема 1 чарка = 1/100 ведра = 0,122994 дм3 1 бутылка водочная = 1/20 ведра = 0,61497 дм3 1 бутылка винная = 1/16 ведра = 0,768712 дм3 1 штоф = 1/10 ведра  = 1,22994 дм3 1 ведро = 12,2994 дм3 1 четверть = 0,262387 м3 (для сыпучих материалов)

 

 

В комиссии рассматривались (но из-за отсутствия денежных средств  и специалистов не были осуществлены) проекты создания системы мер, основанной на физических постоянных (определение сажени через длину меридиана Земли, фунта – через вес определенного количества чистой воды), введение десятичной системы образования кратных и дольных единиц и др. Эти прогрессивные идеи получали в Европе в ту пору все большее распространение.

 

 

3. Развитие отечественной метрологии в XIX-XX вв.

 

В развитии отечественной  метрологии за последние 200 лет можно  выделить несколько этапов.

 

Первый этап стихийной  метрологической деятельности – охватывает почти весь XIX в. Этот период характерен централизацией метрологической деятельности и началом широкого участия русских ученых в работе международных метрологических организаций. Так, указом "О системе Российских мер и весов" (1835 г.) были утверждены эталоны длины и массы – платиновая сажень, равная семи английским футам, и платиновый фунт, практически совпадавший по весу с бронзовым золоченым фунтом 1747 г.

 

В 1842 г. на территории Петропавловской  крепости в специально построенном "несгораемом" здании открывается первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение России – Депо образцовых мер и весов, куда и помещаются на хранение созданные эталоны, их копии, а также образцы различных иностранных мер. В настоящее время эти образцы хранятся в музее Д.И. Менделеева в С.-Петербурге. В Депо не только хранились эталоны и их копии, но и изготавливались образцовые меры для местных органов, а также проводилась поверка и сличение образцовых мер с иностранными. Эта деятельность, которая регламентировалась "Положением о мерах и весах" (1842 г.), заложила основы государственного подхода к обеспечению единства измерений.

 

В результате последующей  работы ученых разных стран была подготовлена и 20 мая 1875 г. подписана Метрическая  конвенция. Она стала основой  международного научного сотрудничества, способствовала унификации мер и расширению метрологической деятельности в национальном и международном масштабах. В соответствии с конвенцией Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы №12 и №26 и эталоны единицы длины № 11 и № 28, которые были доставлены в новое здание Депо образцовых мер и весов (ныне это дом 19 на Московском проспекте в С.-Петербурге).

 

 

Второй (менделеевский) этап развития отечественной  метрологии

 

В 1892 г. управляющим  Депо был назначен Д. И. Менделеев (1834–1907 гг.), который так много сделал для отечественной метрологии, что  период с 1892 по 1917 гг. называют менделеевским  этапом развития метрологии. Для него характерно следующее:

– это этап научного становления метрологии, перевода ее в число точных естественнонаучных дисциплин, возвышения до уровня "главного орудия познания" по образному выражению Д.И. Менделеева;

– это этап осознания  народно-хозяйственного значения метрологии, начало глубоко продуманного и планомерного включения метрологической деятельности в хозяйственный механизм страны.

 

В 1893 г. он преобразует  Депо образцовых мер и весов в  Главную палату мер и весов  – одно из первых в мире научно-исследовательских  учреждений метрологического профиля. Лишь восемь лет спустя в США организуется Национальное бюро эталонов, а в 1900 г. в Англии – метрологическое отделение Национальной физической лаборатории. Под руководством Д.И. Менделеева была проведена работа по созданию русской системы эталонов и их сличению с английскими и метрическими мерами, начала создаваться государственная метрологическая служба, реализована широкая программа научных исследований в области метрологии.

 

Собственные научные  работы Д.И. Менделеева по метрологии не утратили своего значения и по сей день. Его научное кредо – "Наука начинается... с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры" – и сейчас определяет роль и место метрологии в системе естественных наук. Основанные им научные направления, сформированный стиль научно-практической работы, на долгие годы определили пути развития отечественной метрологии, обеспечили ей передовые позиции и высокий авторитет на международной арене.

 

Но даже Д.И. Менделееву не удалось внедрить в  России метрическую систему. С 1899 г. она применялась в стране факультативно, наряду со старой русской и британской (дюймовой) системами. Такое положение тормозило развитие промышленности, усложняло и затрудняло внешние экономические, технические и научные связи.

 

Третий (нормативный) этап развития отечественной метрологии

 

Заметные изменения  в метрологической деятельности произошли после 1917 г. Декрет "О  введении Международной метрической  системы мер и весов" был  принят Советом Народных Комиссаров 14 сентября 1918 г. Введение метрической системы знаменует собой начало третьего этапа в развитии отечественной метрологии. Этот этап охватывает период до Великой Отечественной войны. Главным его содержанием является переход к государственной метрологической деятельности.

 

В 1917–27 гг. был осуществлен комплекс мероприятий по созданию государственной метрологической службы. Введена обязательная всероссийская поверка мер и весов, утверждены новые положения о Главной палате мер и весов и о мерах и весах, установлены единые таксы сборов за поверку, введена уголовная ответственность за нарушения положения о мерах и весах и т.д.

 

Для выполнения декрета от 14 сентября 1918 г. в условиях гражданской войны и разрухи  нужно было:

– разработать, изготовить и заменить несколько  десятков миллионов гирь и линейных мер;

– обеспечить их клеймение и поверку, для чего требовалось создать сеть поверочных учреждений;

– создать исходные образцовые средства для оснащения  этих учреждений;

– создать эталоны  единиц метрической системы и  средства для передачи информации о размерах этих единиц;

– переработать всю техническую документацию, реорганизовать все измерительное хозяйство  на промышленных предприятиях, обеспечить производство измерительного инструмента;

– обеспечить пропаганду метрической системы и обучение населения ее использованию, издать десятки брошюр, книг, преодолеть инерцию мышления и старые привычки.

 

Одной из первых государственных  задач, возложенных на Главную палату мер и весов, было практическое осуществление  метрической реформы в стране. Эта грандиозная работа заняла девять лет. Нет ничего удивительного, что дело продвигалось медленно. Сплошь и рядом возникали непредвиденные трудности:

− только для  изготовления необходимого количества гирь потребовалось 4,5 млн. пудов дефицитного  чугуна;

− по любому вопросу требовалось решение центральных органов власти.

 

Восьмого января 1919 г. был подписан декрет "О введении нового счета времени по международной  системе поясов", в 1921 г. – постановление "О всероссийской поверке мер  и весов". Всего за семь послереволюционных лет правительство пять раз принимало решения по различным метрологическим вопросам. В 1924 г. было утверждено "Положение о мерах и весах", с выходом которого завершилась организация государственной метрологической службы СССР.