Лекция №1 Курс «Метрология и стандартизация»
Скачать 2.92 Mb.
|
| Введение. Предмет дисциплины. Краткие сведения из истории метрологии и стандартизации (Лекция №1) Курс «Метрология и стандартизация» включает в себя две самостоятельные дисциплины. Однако их объединение в одном курсе подчеркивает их методологическое единство. Органически входит в этот курс и раздел контроля качества продукции, в нашем случае отливок. Изложение основ метрологии, стандартизации и контроля качества на общей методологической основе является особенностью данного предмета. Метрология как наука охватывает круг проблем, связанных с измерениями. В дословном переводе с древнегреческого метрология – это учение о мерах. Согласно ГОСТ 16263-70 метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Стандартизация является важнейшим звеном в системе управления техническим уровнем и качеством продукции на всех стадиях научных разработок, проектирования, создания и эксплуатации изделий. Международная организация по стандартизации дает следующее определение стандартизации: «Стандартизация – установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности, для достижения всеобщей оптимальной технологии при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности». Стандартизация основывается на объединенных достижениях науки, техники и передового опыта. Она определяет основу не только настоящего, но и будущего развития и должна осуществляться неразрывно с прогрессом. Таким образом, стандартизация направлена на разработку таких обязательных правил, норм и требований, которые должны обеспечить оптимальное качество продукции, повышение производительности труда, экономическое расходование материалов, энергии, рабочего времени и гарантировать безопасность условий труда. Стандартизация предусматривает установление единиц физических величин, терминов, обозначений, требований к продукции и производственным процессам, требований обеспечивающих безопасность людей и сохранность материальных ценностей. Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена. Из глубины веков дошли до нас единица веса драгоценных камней – карат («семя боба» – по древневосточному языку); единица аптекарского веса – гран (в переводе с англ., франц., испанского – «зерно»). Многие меры имели антропометрическое происхождение или были связаны с конкретной трудовой деятельностью человека. Так, в Киевской Руси применялись в обиходе вершок – «верх перста» - длина фаланги указательного пальца (4,445 см); пядь – от «пять», «пятерня» - расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев; локоть – расстояние от локтя до конца среднего пальца (44,5); сажень – от «сягать», «достигать», то есть можно достать; косая сажень – расстояние от подошвы левой ноги до конца среднего пальца вытянутой вверх правой руки (~ 3 локтя). Древнее происхождения имеют и «естественные» меры. Первыми из них, получившими повсеместное распространение, стали меры времени. На основе астрономических наблюдений ученых в Вавилоне установили год, месяц, час. Здесь приняли, что сутки – 24 часа, 1 час – 60 минут, 1 минута – 60 секунд. С течением времени, в связи с ростом культуры и развитием ремесел и торговли, меры совершенствовались, узаконивались, появилась взаимозависимость между мерами отдельных величин. Вплоть до конца средних веков измерения ограничивались измерениями времени, геометрических размеров и массы. В XIV-XVI веках начался бурный рассвет ремесел, наук, архитектуры, искусств. Вместе с развитием науки появляется необходимость в измерении разного рода вновь открытых величин, начавших играть значительную роль в науке и технике. Так в XVII веке появились барометры для определения давления воздуха, гигрометры – для определения его влажности; термометры – для измерения температуры; манометры – для измерения давления воды. В XVIII веке появились динамометры для измерения силы, калориметры для измерения количества теплоты; начали производиться измерения некоторых световых величин. В связи с изобретением паровых машин и распространением механических двигателей возникли понятия о работе, мощности. Появились единицы измерения: пудофут, лошадиная сила. В конце XIX века и начале XX века были открыты новые физические явления и в связи с этим появились новые виды измерений: в области рентгеновских лучей, радиоактивности, молекулярной и атомной физики. Исторический обзор русских мер В древних русских летописях широко упоминались такие меры как: локоть и сажень. Сажень равнялась примерно трем локтям (2,1336 м). В XVII веке сажень была приравнена трем аршинам. Аршин (0,7112 м) впервые упоминается в царских грамотах XVI века. Он равнялся 27 английским дюймам. В XVIII веке аршин в законодательном порядке был приравнен к 28 англ. дюймам. Для измерения больших расстояний применялась верста (1,06680 км), упоминаемая впервые в актах XI века. Древняя верста равнялась 750 саженям. В XVIII веке верста = 500 саженям. Единицами для измерения земельных площадей были десятина и четверть, впервые упоминаемые в актах XV века. В начале десятина была равна 2500 квадратным саженям (площади квадрата со стороной равной 50 саженям – одной десятой версты, откуда, вероятно и название десятина). Древнейшими мерами массы были гривна и золотник (4,3 гр.). Меры массы были тесно связаны с денежными единицами. До XII века плата за товары производилась кусками серебра определенной массы, на которых делались надрубы, чтобы их было легче разламывать на части. Такие куски серебра назывались гривнами. Масса их представляла собой и единицу массы. От отломленных рубленых частей гривны произошло, впоследствии, название «рубль». Вес гривны в различных местах и разное время был неодинаков. Например, новгородская гривна равнялась 96 золотникам. Золотник представлял собой массу византийского золотого динария весом 42. Впоследствии гривна стала называться фунтом (410 гр.). В XII веке появилась мера пуд, равный 40 фунтам. Из большого числа мер жидких тел распространенными были бочка, ведро (12,3 дм3), штоф (1,23 дм3). В XVIII веке было установлено, что бочка содержит 40 ведер; ведро = 8 штофам или десяти кружкам, или 20 бутылкам, 100 чаркам (1 чарка = 123 см3). В XIX веке штоф приравняли кружке или 2 бутылкам. В 1736 году была создана комиссия по мерам и весам, которая занималась созданием образцов русских мер. Ею был установлен размер русского фунта, который позднее был осуществлен в виде образца, получившего название бронзового золоченого фунта 1747 года. В 1827 году была создана комиссия, которой было поручено разработать систему российских образцовых мер и весов. Разработанная комиссией система была узаконена 11 октября 1835 года указом «О системе российских мер и весов». Она предусматривала следующие русские меры:
Таким образом, этот закон устанавливал зависимости между мерами массы и объема. Дальнейшее уточнение размеров русских мер было произведено великим русским ученым Д. И. Менделеевым. С 1893 года по 1899 год он восстановил прототипы русских мер, причем размер их он выразил через метрические меры. В результате его работ 4 июня 1899 года было утверждено «Положение о мерах и весах», которое устанавливало систему российских мер. В основу этой системы были положены:
Соотношение между русскими и метрическими мерами: Длина  Масса  Площадь  Объем  Возникновение и распространение метрических мер Отсутствие каких-либо рациональных оснований и произвольность при выборе мер и единиц измерения приводили к большому разнообразию их не только в отдельных странах, но даже в областях и городах одной и той же страны. Из-за этого возникали большие неудобства и трудности, особенно в международных отношениях. Вплоть до XVIII века для Европы было характерно большое разнообразие мер. Если в России и Англии к этому времени было достигнуто некоторое единство мер, то каждый немецкий город, каждая провинция в Италии, каждый кантон в Швейцарии имели свои особые меры. Особенно большой хаос в величине мер царил во Франции, где каждый феодал устанавливал свои собственные меры. Развитие торговли требовало строгого упорядочения мер. В 1790 году в национальное собрание Франции было внесено предложение о создании новой системы мер, «основанной на неизменном прототипе, взятом из природы, с тем, чтобы ее могли принять все нации». Было предложено считать единицей длины длину десятимиллионной части четверти земного меридиана, проходящего через Париж. В 1791 году национальное собрание узаконило эту единицу и назвало ее метром. Эталон метра был изготовлен в виде концевой меры – платинового стержня прямоугольного сечения. Это было в 1799 году, когда измерили длину Парижского меридиана между Дюнкерком во Франции и Барселоной в Испании. За единицу массы была принята масса одного дециметра кубического (1 дм3) чистой воды при температуре ее наибольшей плотности (+40С) – килограмм. Эталон килограмма был изготовлен в виде платинового цилиндра. Метр и килограмм стали архивными (были сданы в архив Франции). За единицу измерения объема жидких и сыпучих тел был принят литр, равный объему куба с ребром в 1 дм. Кратные и дольные единицы находились в десятичных соотношениях с основными мерами, а кратные и дольные единицы площади и объема – в отношениях, пропорциональных соответственно квадратам и кубам линейных единиц. Метрические меры начали постепенно распространяться в других странах, чему способствовало широкое развитие международных связей (наука, торговля, промышленность и т. п.). Однако к практическому решению вопрос о внедрении метрических мер приблизился лишь в 1869 году, когда Петербургская академия наук, взяв на себя инициативу, опубликовала доклад комиссии академиков О. В. Струве, Г. И. Вальда и Б. С. Якоби, в котором рекомендовалось как можно скорее создать международную комиссию для изготовления первичных эталонов единиц длины, емкости, массы. Комиссия была создана, собирались два раза в 1870 и 1872 годах. Она постановила принять за единицу длины архивный метр, а за единицу массы – архивный килограмм, хотя к этому времени уже было известно отличие этих единиц от теоретического метра и килограмма. Более точные измерения показали, что в одной четверти земного меридиана содержится не 10000000 м, а 10000856 м. Но и это может еще быть не совсем точным. Тоже и с массой обнаружились большие расхождения между архивным килограммом и его теоретическим значением (массой 1 дм3 воды). Поэтому было предложено отказаться от теоретических определений метра и килограмма, а принять в качестве прототипов (исходных) мер – архивный метр и килограмм. Международная метрическая комиссия высказала пожелание об учреждении Международного бюро мер и весов – научного учреждения, на которое должно быть возложены задачи хранения и сравнения международных и национальных эталонов. В итоге 20 мая 1875 года была подписана метрическая конвенция (17 государств из 20). Между членами метрической конвенции были распределены образцы эталонов. Россия получила 2 метра (№11 и №28) и два килограмма (№12 и №26). Таким образом, в 1889 году было завершено окончательное установление метрических мер и принятие их в качестве международных. С тех пор число государств, подписавших Метрическую конвенцию, все возрастает. В 1966 году их было 38. В настоящее время …… В России введение метрических мер шло с трудом, несмотря на ее участие в конвенции. Установление Д. И. Менделеевым точных соотношений между русскими мерами и метрическими дало основание для введения в России метрических мер. Однако они были допущены только факультативно «Положением о мерах и весах» 1899 года. Разрешалось применять метрические меры наравне с российскими в торговых и иных сделках только по распоряжению министра, однако частные лица могли не пользоваться метрическими мерами. Поэтому метрическая система мер распространялась в России медленно. И лишь в 1918 году докладом СНК она была введена как обязательная. С 1 января 1922 года запрещалось изготовление русских мер и гирь, а с 1 января 1923 года – их продажа. С 1 января 1924 года запрещалось применение любых мер и весов, кроме метрических. Но вследствие разрухи и войны введение метрической системы мер и весов было продлено до 1 января 1927 года. Как только возникли меры – возникла необходимость надзора за ними. На Древней Руси этот надзор был поручен духовенству. Чтобы гири и другие меры носили законных характер, на них наносили имена князей и названия городов. С XV века надзор за мерами и весами стал сосредотачиваться в органах государственной власти. Этому способствовало развитие торговли внешней и внутренней. В XVII веке законодательство о мерах и весах расширяется. Учреждается особый надзор за весами и мерами в таможнях и гостиных дворах, собирается пошлина за взвешивание товаров. При Петре I надзор переходит к коллегиям, бургомистрам и органам городского управления. Важнейшим организующим документом было «Положение о мерах и весах» 1842 года, введенное в действие с 1 января 1845 года. Оно явилось первым документом, установившим основы государственной службы мер и весов. Было создано депо образцовых мер и весов, задачи которого состояли в хранении образцов русских мер, в поверке копий с образцовых мер, исправлении копий, утративших точность и изготовление новых. Это и есть начало метрологии. Первым ученым-хранителем депо был академик А. Д. Купфер, за ним профессор В. С. Глухов (с 1865 по 1892 года), а затем Д. И. Менделеев. Он внес огромный вклад в развитие метрологии (был создан институт научный, организовывались поверочные палатки и т. д.). В 1893 году была создана Главная палата мер и весов. Она действовала как самостоятельная до 1930 года. Были организованы обязательные поверки в 1923 – медицинских термометров, в 1925 году – рабочих и контрольных манометров, в 1929 году – водомеров, электрических счетчиков и т. д. В 1930 году Главная палата мер и весов была передана всесоюзному Комитету по стандартизации. Таким образом, метрология и стандартизация были сближены и рассматривались как два основных начала рационализации производства и овладения передовой техникой. В 1938 году был образован Комитет по делам мер и измерительных приборов при СНК. Комитет получил возможность влиять на развитие производства, выбор новых типов измерительных приборов, на организацию ремонта мер и измерительных приборов и надзора за ними. Это более высокая ступень развития метрологии. В 1940-1941 года была проведена большая работа по изучению состояния измерительных приборов, находящихся в эксплуатации на предприятиях, и анализу его влияния на качество продукции, на технологию процесса, на выработку и расход всех видов энергии. Результаты этой работы были положены в основу организации измерительного хозяйства на предприятиях и ведомственного надзора за мерами и измерительными приборами в процессе эксплуатации. Великая Отечественная Война нанесла Государственной службе мер и весов большой ущерб. В 1953-1954 года был создан Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. Была проведена работа по укреплению метрологических институтов и лабораторий по всей стране. В настоящее время наиболее известными метрологическими институтами являются:
Основные термины и определения (Лекция №2) Значение метрологической терминологии Для изучения и дальнейшего развития любой отрасли науки и техники единообразие и четкость применяемой терминологии имеют большое значение. В отдельных отраслях науки и особенно техники появляется ряд терминов, общеупотребительных слов, которые применяются иногда в особом, специфическом смысле, в результате чего создается своего рода отраслевая терминология, а в отдельных случаях даже жаргон, затрудняющие понимание литературы по данной отрасли для специалистов других областей науки и техники. Особенно важное значение точная терминология приобретает в метрологии, проникающей во все отрасли человеческой деятельности и являющейся для них одним из связующих звеньев. Язык метрологии должен быть единым для всех отраслей знаний. Остановимся на некоторых группах общих терминов и их определений. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по специальностям... | | По направлению 200500. 62 «Метрология, стандартизация и сертификация» (2013 г., гр. Тсб) |
| На всем пути развития человеческого общества метрология, стандартизация и сертификация осознанно или неосознанно были основой взаимоотношений... | | Сергеев, А. Г. Метрология, стандартизация, сертификация / А. Г. Сергеев, М. В. Латышев, В. В. – М. Логос, 2005. – С. 458 |
| Учебное пособие предназначено для студентов 2 курса всех специальностей митхт и содержит общеобразовательный материал по стандартизации,... | | Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по специальности... |
| Назовите международные и региональные организации, которые разрабатывают стандарты | | Год создания Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в РФ |
| Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (в пищевой и перерабатывающей промышленности) | | Метрология, стандартизация и сертификация – основа качества продукции, работ и услуг |