Метрология. 
Технические измерения и приборы

Метрология (от лат. metron — мера и …логия) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В настоящее время сформированы и развиваются три взаимосвязанные ветви: теоретическая, законодательная и практическая (прикладная) метрология.

Теоретическая (фундаментальная) метрология разрабатывает фундаментальные основы метрологии. Она, являясь базой измерительной техники, занимается изучением проблем измерения в целом и образующих измерение элементов: средств и приборов измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений и пр.

Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, включающие комплексы взаимосвязанных общих правил, требований и норм, а также вопросы регламентации и государственного контроля, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений.

Практическая (прикладная) метрология рассматривает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

Одной из основных задач законодательной и прикладной метрологии является обеспечение достоверными измерениями исследований, разработки, производства, эксплуатации многообразных технологических процессов и технических устройств; контроль за состоянием окружающей среды, расходованием материальных ресурсов, медицинского обеспечения населения, обороны страны.

В соответствии с действующим законодательством важными целями в области обеспечения единства измерений являются:

• — защита прав и законных интересов граждан от отрицательных последствий недостоверных измерений;
• — обеспечение потребности государства и общества в объективных и достоверных результатах измерений в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, обеспечения обороны и безопасности государства;
• — содействие развитию экономики Российской Федерации и научно-технического прогресса.

В июле 2008 года в нашей стране был принят Федеральный закон об обеспечении единства измерений (см. п. 1.7).

Массовость измерений, огромное разнообразие измеряемых физических величин, методов и средств измерений, применяемых в науке и технике, потребовали создания в рамках Государственной системы стандартизации (ГСС) единой системы метрологического обеспечения разработки, производства, испытаний и эксплуатации продукции, научных исследований и других видов деятельности во всех отраслях народного хозяйства.

Напомним, что метрологическое обеспечение есть установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

К основным результатам метрологического обеспечения относятся:

• — повышение качества продукции, эффективности управления производством и уровня автоматизации производственных процессов;
• — обеспечение взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов, создание необходимых условий для кооперирования производства и развития специализации;

повышение эффективности научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, экспериментов и испытаний;

• — обеспечение достоверного условия и повышение эффективности использования материальных ценностей и энергетических ресурсов;
• — повышение эффективности мероприятий по профилактике, диагностике и лечению болезней, нормированию и контролю условий труда и быта людей, охране окружающей среды, оценке и рациональному использованию природных ресурсов;
• — повышение уровня автоматизации управления транспортом и безопасности его движения;
• — обеспечение высокого качества и надёжности связи.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология.

В единую Государственную систему метрологического обеспечения входят:

• — система государственных эталонов (франц. etalon) физических единиц, обеспечивающая воспроизведение единиц с наивысшсй точностью. В 2006 году в нашей стране функционировало 123 государственных эталона;
• — система передачи размеров единиц физических величин от эталонов ко всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений;
• — система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерений, обеспечивающих требуемую точность измерения параметров продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, при научных исследованиях и других видах деятельности;
• — система обязательных государственных испытаний средств измерений, предназначенных для серийного или массового производства, обеспечивающая единообразие средств измерений при разработке и выпуске в обращение;
• — система государственной и ведомственной поверки или метрологической аттестации средств измерений, обеспечивающая единообразие средств измерений при их изготовлении, эксплуатации и ремонте;
• — система стандартных образцов (СО) состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающая воспроизведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и материалов;
• — система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, обеспечивающая достоверными данными научные исследования, разработку технологических процессов и конструкций изделий, процессов получения и использования материалов.

Общие единые правила и нормы метрологического обеспечения установлены в стандартах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) — ГОСТ Р 8.000−2000.

Объектами регулирования при обеспечении единства измерений являются:

• — единицы величин (килограмм, вольт, секунда и т. д.);
• — эталоны единиц величин и стандартные образцы;
• — средства измерений (только требования по обеспечению единства измерений);
• — измерения;
• — продукция (только количественные характеристики);
• — деятельность, связанная с измерениями и обеспечением единства измерений.

ГСИ включает в себя:

• — федеральные органы исполнительной власти, осуществляющие установленные правительством РФ функции в области метрологии;
• — систему территориальных органов Ростсхрсгулирования, осуществляющих государственный метрологический надзор (7 организаций);
• — систему национальных метрологических институтов (7) (государственные научные метрологические центры);
• — систему государственных служб в области обеспечения единства измерений и их территориальных органов (4);
• — систему центров метрологии Ростехрегулирования;
• — метрологические службы юридических лиц;
• — аккредитованные организации в области метрологии (более 6.500).

ГСИ состоит из следующих подсистем:

• — правовой;
• — технической;
• — организационной.

Цель ГСИ — создание общегосударственных, нормативных, организационных, технических и экономических условий для решения задач по обеспечению единства измерений и предоставление возможности всем субъектам деятельности оценивать правильность выполняемых измерений и уровень их влияния на результаты деятельности, основанный на результатах измерений.

К основным объектам ГСИ относятся:

• -единицы физических величин;
• — государственные эталоны и общие поверочные схемы;
• — методы и средства поверки средств измерений;
• — номенклатура нормируемых метрологических характеристик средств измерений;
• — нормы точности измерений;
• — способы выражения и формы представления результатов измерений и показателей точности измерений;
• — методики выполнения измерений;
• — методики оценки достоверности и формы представления данных о свойствах веществ и материалов;
• — требования к стандартным образцам состава и свойств веществ и материалов;
• — организация и порядок проведения государственных испытаний, поверки и метрологической аттестации средств измерений, метрологической экспертизы нормативно-технической, проектной, конструкторской и технологической документации, экспертизы и аттестации данных о свойствах веществ и материалов;
• — термины и определения в области метрологии.

Нормативная база ГСИ включает в себя около 3.000 наименований.

Кстати, в нашей стране эксплуатируется более 1 млрд штук средств измерений.

Практическую работу по метрологическому обеспечению проводит Государственная метрологическая служба (ГМС).

При этом ГМС осуществляет два основных вида деятельности:

• — утверждение типа средств измерений;
• — поверку средств измерений, в том числе эталонов.

В настоящее время в РФ метрологические подразделения (службы) имеют: Минобороны России, МЧС России, Росатом, Росрсзсрв, Ространснадзор, Роспром, Роскартография и Росстрой.

Испытания средств измерений с целью утверждения типа проводятся аккредитованными в установленном порядке государственными центрами испытаний средств измерений, которых в настоящее время насчитывается 62.

В рамках ГСИ функционируют три службы:

• — Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ). Например, расхождение нашей шкалы времени со шкалой Международного бюро мер и весов (МБМВ) не превышает 40 нс;
• — Государственная служба стандартных справочных данных (ГСССД, ГОСТ Р 8.614−2005);
• — Государственная служба стандартных образцов (ГССО). Сегодня разрешено к применению на территории РФ более 4.635 типов государственных стандартных образцов (ГСО).

В связи с предстоящим вступлением Российской Федерации во Всемирную торговую организацию (ВТО) и интенсивными процессами глобализации (франц. global — всеобщий, от лат. globus — шар) остановимся кратко на международном сотрудничестве в области метрологии.

Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) была образована в 1955 году в качестве межправительственной законодательной организации, в состав которой входят 60 членов, активно участвующих в технической деятельности, и около 50 члснов-коррсспондснтов, являющихся наблюдателями.

Основные цели МОЗМ следующие:

• — разработка международных рекомендаций и документов в различных областях законодательной метрологии;
• — распространение технической информации по законодательной метрологии (информация о законах и предписаниях, опыте различных технологий и практической работы) через публикацию ежеквартальных бюллетеней на web-сайтах МОЗМ;
• — ограничение технических барьеров через гармонизацию законов и предписаний, касающихся фасованных товаров в упаковке и средств измерений, и содействие взаимному признанию оценок соответствия требованиям законодательной метрологии;
• — содействие развитию всемирной законодательной метрологии.

МОЗМ существует в форме международной конференции, которая проводится один раз в четыре года и где делегаты определяют генеральную политику и бюджет организации и способствуют внедрению метрологических руководств МОЗМ на национальном уровне. Международный комитет законодательной метрологии является управляющим комитетом МОЗМ. Международное бюро законодательной метрологии, находящееся в Париже, со штатом 10 человек является секретариатом и штабной квартирой МОЗМ, осуществляя текущую деятельность и планирование работ.

Международные рекомендации МОЗМ, в которых изложены основные требования к средствам измерений, предназначаются в качестве модели международных предписаний. Эти рекомендации не должны препятствовать техническому развитию и находиться в полном соответствии с документами, разработанными другими международными организациями — Международной организацией по стандартам (ИСО), Международной электротехнической комиссией (МЭК) и другими. Международные рекомендации обычно пересматриваются каждые пять лет.

МОЗМ осуществляет три главных проекта.

• 1. Система сертификации (франц. certificate) МОЗМ для средств измерений (создана в 1991 г.), организованная с целью облегчения административных процедур и снижения затрат, связанных с международной торговлей средствами измерений, подлежащими законодательному контролю.
• 2. Договоренность о взаимном принятии оценки типа МОЗМ (МАА). Цель МАА — создание добровольной системы, в которой ответственные органы государств-членов МОЗМ смогут принимать и использовать их в соответствующих национальных или региональных (от лат. regionalis — местный) программах, посвящённых процедуре (франц. procedure, от лат. procedo — продвигаюсь) одобрения типа, отчеты об испытаниях оценки типа МОЗМ.

МАА имеет три главные задачи:

• — создать правила и процедуры для достижения взаимного доверия к результатам испытаний средств измерений, показывающих соответствие требованиям МОЗМ;
• — способствовать глобальной гармонизации (греч. pappovia — связь, стройность), единой интерпретации (лат. interpretatio) и выполнению законодательных требований к средствам измерений;
• — способствовать экономии времени и затрат на проведение официальной оценки типа и одобрения средства измерений.
• 3. Образование международного знака количества продукта (IQ), целью которого является создание программы МОЗМ по облегчению международной торговли фасованными товарами.

Существуют три другие главные международные организации, работающие в области метрологии, а именно:

• — Международное бюро мер и весов (МБМВ);
• — Международная конференция (позднелат. conferentia, от лат. confero — собираю в одно место) по измерениям (ИМЕКО);
• — Международная кооперация (от лат. cooperatio — сотрудничество) по аккредитации (от лат. accredo — доверяю) лабораторий (позднелат. laboratorium, от лат. laboro — работаю) (ИЛАК).

Международное бюро мер и весов создано в результате подписания в Париже в 1875 году Международной метрической конвенции (от лат. conventio — соглашение) 17 государствами. Сегодня конвенция подписана 50-ю основными промышленно развитыми странами. Цель МБМВ — обеспечить всемирное единство измерений и их прослеживаемость в Международной системе единиц СИ.

В 1999 году директора национальных метрологических институтов (ИМИ) 38 государств-членов подписали договорённость о взаимном признании (MRA) национальных эталонов, а также калибровочных и измерительных сертификатов, выданных ИМИ. Цель MRA — создание согласованной эквивалентности (от позднелат. aequivalens — равнозначный, равноценный) национальных эталонов, хранящихся в ИМИ, и взаимное признание калибровочных и измерительных сертификатов, выдавасмых НМИ, что обеспечивает техническую основу для заключения соглашений, касающихся международной торговли, коммерции (от лат. commercuim — торговля) и повседневных вопросов.

Международная конфедерация, но измерениям является неправительственной федерацией (от позднелат. foederatio — союз, объединение), состоящей из 35 организаций-членов. Цель ИМЕКО — содействие международному обмену научной и технической информацией в области измерений и приборостроения и международному сотрудничеству учёных и инженеров. ИМЕКО основана в 1958 году и имеет консультативный статус при ООН по образованию, науке и культуре (ЮНЕСКО) и промышленности (ЮНИДО).

Международная кооперация, но аккредитации лабораторий является международной кооперацией по аккредитации. Начало ИЛАК положила проведённая в 1978 году конференция с целью развития международной кооперации для облегчения торговли путём принятия результатов испытаний и калибровок при проведении аккредитации. ИЛАК начала официально действовать как форум международной кооперации в 1996 году, когда 44 национальных органа подписали в Амстердаме Меморандум о взаимопонимании.

ИЛАК является главным международным форумом (лат. forum), осуществляющим аккредитацию лабораторий и процедур, содействующих аккредитации лабораторий как инструменту облегчения торговли, помогающим развитию систем аккредитации и признанию испытательного оборудования во всём мире.

ГОСТ 8.566−99 устанавливает основные положения межгосударственной системы данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.