Утворення метрологічної системи Історичні відомості про створення метрологічної системи

Тривалий час одиниці для вимірювання вибирали довільно, і це зумовило їх різноманітність. Першими одиницями вимірювань з числа тих, що дійшли до нас, були такі одиниці довжини: лікоть, сажень, фут (ступня), вершок (половина вказівного пальця) та ін. Кожна держава мала свої одиниці вимірювань. У Росії довідник для будівельників інженера Н.І. Лапіна мав 100 різних футів, 46 різних миль тощо.

З розвитком промисловості і торгівлі гальмуюча роль різності в одиницях вимірювань ставала дедалі відчутнішою. Процес природних і технічних наук вимагав установлення єдиної раціональної мови одиниць.

У Росії з 1845 року почала діяти російська державна служба мір і ваги. Першим вченим і керівником цієї служби було призначено академіка А.Я. Купфера. Він присвятив метрологічній діяльності 23 роки свого життя. У цей час було узаконено таку систему російських мір:

- одиниця довжини - сажень;

- одиниця ваги - фунт;

- одиниця об'єму: для рідини - відро, для сипучих - четвертак.

Поступово окреслювалася й міцніла ідея створення такої системи мір, яка б відповідала таким вимогам:

- система мір повинна бути єдиною й загальною;

- одиниці повинні мати точно визначені розміри;

- повинні існувати еталони, які не змінюються у часі;

- одиниці різних величин повинні бути пов'язані між собою певним

співвідношенням;

- для кожної фізичної величини повинна існувати тільки одна одиниця;

- кратні і частинні одиниці повинні перебувати у відношеннях, що

дорівнюють основі системи, тобто степеня 10.

Ідея побудови всієї системи на десятковій основі належить французькому астроному Г. Мутону, який жив у XVII ст. 8 травня 1790 року Національні збори Франції прийняли Декрет про реформу системи мір і доручили Паризькій академії наук провести необхідні підготовчі роботи по заснуванню метричної системи.

22 червня 1799 року ці роботи було завершено. Так був встановлений метр (1/10 000 000 частина чверті земного меридіана), і друга одиниця метричної системи – одиниця ваги – кілограм (вага у вакуумі кубічного дециметра дистильованої води при її найбільшій щільності (4⁰С), який знаходиться на рівні моря і на широті 45⁰). Прототипи метра і кілограма було передано законодавчому корпусу, а потім – на збереження Національному архіву Франції. Відтоді ці прототипи іменуються «архівними».

У першій половині ХІХ століття метрична система мір почала впроваджуватися у Франції, а незабаром і в інших країнах.

На Паризькій виставці 1867 року було утворено Комітет мір, ваги і монет. 1 березня 1875 року в Парижі зібралася конференція в складі представників 20 країн. 20 травня 1975 року було підписано Конвенцію і засновано Міжнародне бюро мір і ваги (МБМВ). Конвенцію підписали представники 17 країн, в тому числі і Росії.

Згідно з Конвенцією, МБМВ повинно діяти під управлінням Міжнародного комітету мір і ваги (МКМВ). МКМВ в свою чергу підпорядкований Генеральній конференції з мір і ваги (ГКМВ).

Виготовлено було 31 еталон метра і 34 еталони кілограма. Еталони розподілили між країнами. Росії дістались еталони метра №11 і №28 і еталони кілограма № 12 і № 26. Декретом від 11 вересня 1918 року еталони № 28 і № 12 затверджено як державні первинні еталони.

На сучасний момент утворено такі консультативні комітети:

1. ККЕ – консультативний комітет з електрики;

2. ККФР – консультативний комітет з фотометрії і радіометрії;

3. ККТ – консультативний комітет з термометрії;

4. ККВМ – консультативний комітет з визначення метра;

5. ККВС – консультативний комітет з вивчення секунди;

6. ККЕІВ – консультативний комітет з еталонів для вимірювання іонізуючих випромінювань;

7. МАГАТ – міжнародне агентство з атомної енергії;

8. ККО – консультативний комітет з одиниць.

 

Поняття про одиниці вимірювань, їх відтворення та зберігання

Якість виробів здебільшого не можна визначити без застосування вимірювальної техніки. Вироби тільки тоді правильно виготовлені, коли для визначення їх параметрів, заданих стандартами або розрахунками, використовують вимірювальні прилади, що точно передають одиниці вимірювань, відградуйовані та своєчасно перевірені.

Одиницею вимірювання є фізична величина певного розміру, прийнята для кількісного відображення однорідних з нею величин.

В Україні застосовуються одиниці вимірювань Міжнародної системи одиниць (СІ), прийнятої генеральною конференцією з мір та ваги і рекомендованої Міжнародною організацією законодавчої метрології.

За рішенням Держспоживстандарту України можуть бути допущені до застосування в Україні одиниці вимірювань, які не входять до Міжнародної системи одиниць.

Характеристики і параметри експортованих товарів (зокрема засобів вимірювальної техніки) та послуг (зокрема з вимірювань, метрологічної атестації, повірки, калібрування і державних випробувань), що виконуються для іноземних держав, можуть бути подані в одиницях вимірювань, встановлених замовником.

Відтворення та зберігання одиниць вимірювань з метою передачі їхніх розмірів засобам вимірювальної техніки, які застосовуються на території України, забезпечуються державними еталонами. Еталонна база створюється та удосконалюється відповідно до державних науково-технічних програм, які розробляються Держстандартом України, з метою забезпечення потреб економіки і оборони України. Відповідальним за виконання завдань цих програм, технічний рівень державних еталонів та оптимальність структури еталонної бази є Держспоживстандарт України.

Державні еталони є виключно державною власністю, підлягають затвердженню Держспоживстандартом України і перебувають у його віданні. Відповідальність за додержання правил і умов зберігання та застосування державних еталонів покладається на керівників організацій та вчених.

В державних стандартах України затверджено ряд термінів і понять, що стосуються одиниць вимірювання:

- (фізична) величина - властивість, спільна в якісному відношенні у багатьох матеріальних об'єктів та індивідуальна в кількісному відношенні у кожного з них;

- система (фізичних) величин - сукупність взаємозв'язаних величин, в якій декілька величин приймаються за незалежні, а інші визначають як залежні від них;

- основна (фізична) величина — фізична величина, що входить у систему фізичних величин і прийнята за незалежну від інших величин цієї системи;

- похідна (фізична) величина - фізична величина, що входить у систему фізичних величин та визначається через основні величини цієї системи;

- розмірність (фізичної) величини — вираз, що відображає її зв'язок з основними вимогами системи величин.

- основна одиниця (системи одиниць) — одиниця основної фізичної величини в певній системі одиниць.

- похідна одиниця (системи одиниць) — одиниця похідної фізичної величини в певній системі одиниць.

- позасистемна одиниця (фізичної величини) — одиниця фізичної величини, що не належить до даної системи одиниць.

- кратна одиниця (фізичної) величини - одиниця фізичної величини, яка в ціле число разів більша за одиницю, від якої вона утворюється.

- частинна одиниця (фізичної) величини - одиниця, яка в ціле число разів менша за одиницю, від якої її утворено.

- однорідні (фізичні) величини - величини, які можна порівнювати між собою кількісно.

- символ (фізичної) величини - умовний знак, прийнятий для позначення фізичних величин одного роду.

- позначення одиниці (фізичної) величини - умовна абревіатура з літер, які входять до назви одиниці, або спеціальних знаків.

 

Міжнародної системи одиниць СІ

Міжнародна система одиниць СІ прийнята в 1960р. ХІ Генеральною конференцією по мірах і вагах. Вона складається із семи основних (табл. 1.1), двох додаткових (табл. 1.2) і ряду похідних одиниць (табл. 1.3), кількість яких необмежена.

Таблиця 1.1

Основні одиниці СІ.

Величина	Найменування	Позначення	Визначення
Найменування	Символ	міжнародне	українське
Довжина	l	метр	m	м	Один метр являє собою довжину шляху, який проходить світло в вакуумі за 1/299 729 758 частину секунди.
Маса	m	кілограм	kg	кг	Один кілограм дорівнює масі міжнародного еталона - кілограм.
Час	t	секунда	s	с	Одна секунда являє собою сумарну тривалість 9 192 631 770 періодів випромінювання, які відповідають переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.
Сила електричного струму	I	ампер	A	А	Один ампер являє собою такий постійний струм, який, проходячи по двох точно паралельних провідниках безкінечної довжини та нехтовно малого кругового перерізу, розташованих на відстані 1 метра у вакуумі, спричиняє між цими провідниками силу взаємодії, яка дорівнює 2·10-7 ньютона на 1 метр довжини.
Абсолютна температура	T	кельвін	K	К	Один кельвін являє собою 1/273.16 частину від абсолютної температури потрійної точки води.
Кількість речовини	n	моль	mol	моль	Один моль являє собою кількість речовини, яка містить таку саму кількість найпростіших часток, яка міститься у 0.012 кілограма вуглецю-12(*).
Сила світла	Iv	кандела	сd	кд	Кандела являє собою інтенсивність світіння в даному напрямку від джерела, яке випромінює монохроматичне випромінювання з частотою 540·1012 герц і такого джерела, інтенсивність якого в цьому напрямку становить 1/683 ватта на один стереорадіан.

^(*)Якщо використано молі, то треба вказувати, до чого вони відносяться, приміром, атоми, молекули, іони, електрони чи інші частки або певні групи таких об'єктів.

 

Таблиця 1.2

Додаткові одиниці СІ.

Величина	Назва одиниці	Позначення	Визначення
міжна-родне	укра-їнське
Плоский кут	радіан	rad	рад	Радіан – це кут утворений двома радіусами кола, довжина дуги між якими дорівнює радіусу.
Тілесний кут	сте-радіан	sr	ср	Стерадіан – це тілесний кут з вершиною в центрі сфери, що вирізає на поверхні сфери площу яка дорівнює площі квадрату з стороною, рівною радіусу сфери.

 

Таблиця 1.3