История метрологии

Еще одна структура была создана в 1956 г. для решения международных  проблем в общих вопросах законодательного плана в обеспечении единства измерений. Эта организация известна как МОЗМ - Международная организация  законодательной метрологии. В состав МОЗМ входят около 90 стран, в том  числе и Россия. МОЗМ занимается вопросами метрологии общего плана: установлением классов точности средств измерения, обеспечением единообразия типов, образцов и систем измерительных  приборов, разработкой рекомендаций по испытаниям, единообразием метрологических  характеристик приборов, единообразием  методик выполнения измерений, единообразием  методов и средств поверки. Международная  организация законодательной метрологии работает по комитетам, в которых  руководящая роль (пилот комитета) поручается национальным органам какой-либо из стран-участниц. Другие страны участвуют  в работе комитетов МОЗМ как докладчики, разрабатывая частные вопросы общих  проблем.

В измерительной технике  и в приборостроении в 1958 г. была образована научная консультативная  организация ИМЕКО, в задачу которой  входит проведение международных конгрессов и семинаров по актуальным проблемам  развития измерительной техники.

Создавались и действуют  региональные международные метрологические  организации. Так, западноевропейские государства образовали Европейскую  организацию по метрологии (ЕВРОМЕТ), страны Центральной и Восточной  Европы - КООМЕТ. В последнюю входят Беларусь, Болгария, Германия, Польша, Россия, Румыния, Словакия, Украина, Республика Куба. КООМЕТ образовалась на этапе  распада Совета Экономической Взаимопомощи и, соответственно, с 1991 г. унаследовала весь опыт и важнейшие документы  по стандартизации СЭВ. Процесс окончательного оформления КООМЕТ еще не закончился, но уже приняты соглашения по взаимному  признанию результатов испытаний  в странах-участницах, учреждена  Комиссия по метрологии КООМЕТ.

В развитых странах метрологическая  деятельность, вопросы обеспечения  единства измерений, контроль за выполнением  обязательных стандартов регулируются соответствующими законами, в которых  обозначены государственные службы, ответственные за исполнение этих законов. Так, в Великобритании эта деятельность определена законом «О мерах и  весах», в Германии - Конституцией (статья 73) и законами «Об измерительном  деле и поверке» (1985 г.), «Об единицах измерений и измерительном деле» (1985 г.); в США - Конституцией (статья 1, раздел 8) и законами «О фасовке  и хранении товара» (1966 г.), «О метрической  системе» (1966 г.); во Франции - законом  «О метрической системе и поверке  средств измерений» (1985 г.); в Японии - законом «Об измерениях» (1992 г.).

В указанных странах вопросы  исполнения законов об обеспечении  единства измерений контролируются государственными метрологическими институтами  и национальными лабораториями. В Великобритании во главе метрологических  работ находится Национальная физическая лаборатория (NPL), подчиненная (до 1994 г.) государственному секретарю по торговле и промышленности; в Германии - Физико-технический  институт (РТВ), подчиненный Министерству экономики; в Италии имеется два  государственных метрологических  института; в США - Национальный институт стандартов и технологий NIST в г. Гейтесберге  вблизи столицы США - Вашингтона. Последний  является признанным мировым центром  метрологии и стандартизации и хорошо известен мировой общественности как NBS - Национальное бюро стандартов.

Национальное бюро стандартов США было образовано как национальная метрологическая служба в 1901 г. В  штате Мэриленд располагалась основная часть NBS с бюрократическими службами и научными подразделениями. Одновременно в Боулдери, штат Колорадо, был создан комплекс защищенных от помех лабораторий, в основном занимающихся электрическими и магнитными измерениями. Проводимая руководством NBS и Министерством  торговли и промышленности США политика привлечения к работам ведущих  специалистов разных стран привела  к тому, что к настоящему моменту  этот центр является наиболее авторитетным среди метрологических институтов в вопросах обеспечения единства измерений. В 1988 г. МВБ был преобразован в Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в связи с  тем, что в стране и в мире появилась  необходимость стандартизации не только измерительной техники, товаров  и услуг, но и стандартизации технологий. На практике это означает, что высококвалифицированные  специалисты NIST стали проводить  исследования по заказам различных  фирм по перепрофилированию бизнеса. NIST выдает обоснованные рекомендации по внедрению новых технологий на предприятиях с учетом имеющегося у них задела. Естественно, такая услуга стоит  достаточно дорого, что позволяет  заработанные деньги использовать на разработку новой техники и новых  технологий.

Огромную работу по метрологии и стандартизации NIST США проводит в области создания и аттестации стандартных образцов. Используя эталонное хозяйство и научный потенциал сотрудников, NIST аттестует и продает большое количество стандартных образцов. В других странах, в том числе и в нашей, для аттестации состава стандартных образцов проводят анализы в нескольких крупных аналитических центрах. Затем результаты сравниваются, анализируются и при отсутствии расхождений записываются в паспорт стандартного образца. Процедура получается длительная, и не всегда при наличии расхождений в измерениях удается выявить наиболее достоверные. В NIST США этой проблемы нет. Сторонние соисполнители привлекаются только в тех случаях, когда нет твердой уверенности в правильности анализов, но таких ситуаций в NIST практически не бывает.

Большая работа в NIST США проводится по сбору, анализу и публикации стандартных  справочных данных. Сюда входят как  фундаментальные физические константы, так и атомные и молекулярные константы, а также справочные данные по физическим и химическим свойствам  веществ и материалов. Справочники NIST, например, по спектроскопии являются самыми полными, самыми надежными и  самыми удобными в использовании  среди всей справочной литературы в  мире.

Высокий научный авторитет  национального центра США в области  метрологии и стандартизации тем  более удивителен, что в промышленности и в измерительной национальной технике США используют старую английскую систему мер. Длины принято выражать в футах и милях, вес в фунтах, объем в галлонах. Даже в измерениях температуры в повседневной жизни  в США используется шкала Фаренгейта. Если сюда добавить, что стандарты  параметров переменного тока в США (частота 60 Гц, напряжение 110 В) отличаются от европейских (частота 50 Гц, напряжение 220 В), то становится очевидным разница  в основах стандартизации международной  и национальной США.

Опыт NIST США по привлечению  к работам самых квалифицированных  ученых разных стран позволил добиться удивительных для метрологического центра научных результатов. Например, сотрудники этого института недавно  получили Нобелевскую премию за разработку туннельного микроскопа - средства измерения сверхмалых длин.

В мире действует семь международных  региональных организаций по метрологии и стандартизации: в Скандинавии, в Латинской Америке, в арабском регионе, в Африке, в Европейском  союзе. Для нашей страны наиболее интересен опыт стандартизации в  рамках Европейского союза (ЕС). Служба стандартизации ЕС обслуживает в  общей сложности 400 млн. жителей 15 стран. В1961 г. был учрежден Европейский  комитет по стандартизации (СЕН). В 1972 г. был создан Европейский комитет  по стандартизации в электротехнике (СЕНЭЛЕК). В рамках этих комитетов  действует 239 технических комитетов (ТК). Основной задачей было создать  из сотен тысяч национальных стандартов несколько тысяч единых стандартов. За прошедшие годы работы по созданию единых европейских стандартов касались в основном процессов конкурентной борьбы товаров на европейском рынке. К технике и технологиям разработки Комиссией ЕС в основном имели  отношение в рамках программы  «Зеленая книга» - создание евростандартов, отражающих новые достижения техники  и технологии и директив, содержащих эффективные меры против проникновения  в ЕС продукции, вредной для населения  и небезопасной для окружающей среды. Особенность большинства евростандартов состоит в том, что в их основу закладывают лучшие стандарты отдельных  стран. Например, известные своим  высоким качеством стандарты  Швеции по электромагнитной безопасности персональных компьютеров положены в основу единого стандарта ЕС.

Структура и функции органов Госстандарта РФ

Согласно закону «Об обеспечении  единства измерений», статьи 4-10, государственным  управлением деятельности по обеспечению  единства измерений в нашей стране занимается Комитет Российской Федерации  по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России). Законом регламентирована деятельность Госстандарта в координации всех работ в РФ по обеспечению единства измерений, в представлении Правительству РФ предложений по совершенствованию системы обеспечения единства измерений, руководство деятельностью институтов Госстандарта и центров стандартизации и метрологии (ЦСМ РФ), руководство международной деятельностью по метрологии и стандартизации. Госстандарт утверждает все нормативные документы, регулирующие деятельность в стране по стандартизации, метрологии и сертификации.

Госстандарт утверждает результаты испытаний средств измерений, организует работу по ведению государственных  реестров средств измерений, реестров стандартных образцов, организует работы по сбору, анализу и публикации стандартных  справочных данных. В области стандартизации и сертификации Госстандарт РФ осуществляет руководство Государственной службы времени, частоты и определения  параметров вращения Земли (ГСВЧ) и  службой стандартных образцов состава  и свойств веществ и материалов.

В области стандартизации к функциям Госстандарта относятся:

• выполнение роли заказчика при разработке государственных стандартов, устанавливающих общетехнические требования;
• рассмотрение и принятие государственных стандартов;
• участие в работах по международному сотрудничеству. Определенную законом деятельность Госстандарт РФ осуществляет при помощи около 20 научных центров и около 100 региональных центров стандартизации и метрологии. В функции научных центров (НИИ Госстандарта) входит хранение мер, разработка и совершенствование эталонной базы страны, разработка НТД по разделам метрологии, закрепленным за данным НИИ или центром, проведение испытаний по профилю института, разработка программ развития и совершенствования обеспечения единства измерений в какой-либо конкретной области. На институты Госстандарта как правило возлагается работа по руководству фундаментальными исследованиями в метрологии (программа ФИМ), выполнение международных работ по профилю института или центра.

Общее взаимодействие метрологических  институтов РФ с Госстандартом РФ осуществляет Всероссийский институт метрологической службы (ВНИИМС, Москва). Здесь проводится координация всей конкретной метрологической деятельности в стране: распределяются обязанности  между предприятиями Госстандарта, проводится экспертиза НТД, утверждаемой Госстандартом, ведется Госсреестр средств измерений. Кроме координирующих и распределяющих функций ВНИИМС занимается исследованиями в области  метрологии геометрических величин, в  измерениях давления, электрических  величин, характеристик электромагнитной совместимости, в метрологических  аспектах диагностики плазмы.

Подавляющее большинство  Государственных эталонов РФ находится  в старейшем метрологическом  институте страны - Всероссийском  научно-исследовательском институте  им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ) в Санкт-Петербурге. Этот старейший из отечественных  метрологических институтов сформирован  на базе Главной палаты мер и весов  России, основанной указом царя Александра II в 1842 г. Именно этим институтом руководил в течении многих лет Д.И. Менделеев, этот институт зарегистрирован при вхождении России в Метрическую Конвенцию как метрологический центр России в 1875 г. Во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева ведутся работы в области обеспечения единства измерений длины (эталон метра), угловых измерений, измерений массы, электрических и магнитных измерений, измерений параметров ионизирующих измерений, измерений давления, измерений температуры, физико-химических измерений. В этом институте ведутся работы по квантовой метрологии, по уточнению фундаментальных физических констант. ВНИИМ является базой Метрологической академии, учрежденной в 1992 г.

ВНИИМ имеет ряд уникальных возможностей постановки работ по совершенствованию  эталонной базы страны, поскольку  имеет филиалы - специальную помехозащищенную лабораторию в пригороде Санкт-Петербурга, в состав которой входит немагнитный  корпус и подземная лаборатория, предназначенная для хранения эталонов-копий  основных единиц физических величин.

В области измерений параметров времени и частоты в нашей  стране имеется несколько научно-исследовательских  институтов. Самый крупный из них - Всероссийский институт физико-технических  и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) в пос. Менделееве под Москвой. Этот институт был создан как центр  обеспечения единства измерения  времени и частоты. Поскольку  в настоящее время единицы  частоты и времени воспроизводятся  на объединенном эталоне с единицей длины, то работы ВНИИФТРИ имеют основополагающее значение во многих аспектах фундаментальной  метрологии. Кроме этого специализация  ВНИИФТРИ - акустические измерения, измерения  низких температур, измерения давления, твердости, ионизирующих излучений  и др.

В России функционируют еще  два научно-исследовательских института, специализирующихся в основном в  области измерений времени и  частоты. Это Восточно-сибирский  научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВС ВНИИФТРИ) в Иркутске и ГП «ВНИИФТИ» в Хабаровске. Основная специализация этих институтов определяется масштабами нашей страны и необходимостью иметь региональные эталоны времени.

Государственное предприятие  ВНИИ оптико-физических измерений - ВНИИОФИ - сравнительно молодой метрологический  институт, созданный для обеспечения  единства измерений оптических величин. Особенную актуальность оптическая метрология приобрела в связи  с изобретением в 60-х годах лазеров  нешироким внедрением их в технику  и практику метрологии. ВНИИОФИ занимается обеспечением единства измерений оптических величин, оптико-акустическими измерениями, измерениями в медицине, метрологией  лазерного излучения.