METROLOGIE Jiří Macháč Metrologie P1a

Předmět metrologie: Metrologie je vědní a technická disciplína, která zahrnuje všechny poznatky a činnosti z oblasti měření. Náplň metrologie podle učebnic: Metrologické veličiny, měřicí jednotky a jejich realizace, etalony. Měřicí prostředky (provozního charakteru). Měřicí metody, měření. Vlastnosti měřicích osob a jejich činnost podle vztahu k měření. Základní fyzikální konstanty. Vlastnosti látek a materiálů.

Rozdělení metrologie: Podle rozsahů příslušných problémů: Obecná metrologie - zabývá se problémy společnými všem vědním oborům a to i teoretickými (soustava jednotek, zpracování výsledků měření, stupňovitá návaznost etalonů) nebo praktickými (metrologické vlastnosti měřicích prostředků, metody ověřování a kalibrace měřidel). Aplikovaná metrologie (užitá, specializovaná, speciální) – má užší náplň, zabývá se jen určitou veličinou nebo skupinou veličin, jde do větší hloubky.

Rozdělení metrologie: Podle problematiky: metrologie délek, metrologie geometrických veličin, metrologie veličin fyzikální chemie, atd.

Rozdělení metrologie: Podle hospodářského odvětví: strojírenská metrologie, chemická metrologie zdravotnická metrologie, atd.

Rozdělení metrologie:   Rozdělení metrologie: Podle úrovně příslušných problémů: Fundamentální metrologie (teoretická, vědecká) – zabezpečuje všechny teoretické otázky spojené s metrologií. Týká se primárních etalonů a práce s nimi, zaměřená na nejvyšší úroveň zajištění jednotnosti a správnosti měřidel a měření. Metrologie výkonů (výkonová, výkonná) – zahrnuje vše, co souvisí s praktickým zabezpečováním jednotnosti a správnosti měřidel a nemá charakter vědecké, výzkumné nebo vývojové práce.

Rozdělení metrologie: Podle orgánu zajišťujícího metrologické potřeby: Státní metrologie: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví v Praze. Český metrologický institut a jeho inspektoráty. Podniková metrologie: zajišťuje všechny potřeby určitého podniku nebo sdružení podniků.

Rozdělení metrologie: Legální metrologie (zákonná) se zabývá zákonnými opatřeními v metrologii. Metrologie je upravována významnými předpisy: zákonem, vyhláškou, nařízením, normou.

Historie metrologie Vývoj lidské společnosti – dělba práce. Starověké kulturní národy: délka a plocha, čas. Míry, etalony, šedesátinné dělení. Řekové a Římané (stopa, libra, unce). Středověk: obchod, daně, panovníkův výnos. 1610 – Galileo Galilei 1790 – Francouzská akademie – zásada opření jednotek veličin o přírodní konstanty, které se nemění. Násobné a dílčí jednotky jako celistvé násobky deseti.

Historie metrologie 1795 Přijetí dekadické metrické soustavy ve Francii. 1875 Podpis Metrické konvence 18 států. Zřízení složek této organizace, práce na etalonech, prototypech - metr, kilogram. Konec 19. století: teplota, tlak. Elektřina a magnetismus: britská asociace pro rozvoj věd: soustava LMT.

Historie metrologie 1881: 1. elektrotechnický kongres: CGS. Zavádění praktických jednotek „internacionálních“ podle jmen badatelů: volt, ampér, ohm, …. 1933 přechod k soustavě MKS. 1954 rozšíření na soustavu MKSA. Později doplněna o kandelu a kelvin. 1960 měrová soustava SI 1974 přidána další základní jednotka mol.

Nedávná historie metrologie Od poloviny minulého století se v metrologii prosazuje nový směr: spojování atomistiky, elektroniky, optiky a mechaniky s cílem dosáhnout přesnější definice a realizace základních jednotek soustavy SI. Na kvantový základ tak byly převedeny jednotky času, délky, elektrického napětí a elektrického odporu.

Historie metrologie na našem území První zmínky – Kosmova kronika. Obchod, pozemkové vlastnictví, zemědělství, panovníkův výnos. 1268 Přemysl Otakar II – pražský loket, 1358 Karel IV úprava a rozšíření měr pražských. 1549 až 1787 různá usnesení sněmů a císařské patenty o zavedení a sjednocení jednotek. 1872 zákon o jednotkách a cejchovní řád, platil až do roku 1962. 1875 Rakousko – Uhersko přistoupilo k Metrické konvenci.

Historie metrologie na našem území 1918 Československý ústřední inspektorát pro službu cejchovní. 1922 Československo přistoupilo k Metrické konvenci. 1955 zřízen Státní ústav pro míry, váhy a drahé kovy. 1962 Ústav pro normalizaci a měření. 1962 zákon 35/1962 Sb. O měrové službě. 1968 Čsl. metrologický ústav v Bratislavě 1979 vyhláška o stanovených měřidlech 59/1979 Sb. 1980 Zavedení soustavy SI.

Historie metrologie na našem území 1990 Zákon o metrologii 505/1990 Sb. 1993 zákon o zabezpečení výkonu státní správy v oblasti normalizace, metrologie a státního zkušebnictví po rozpadu federace. 1993 Zřízení Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. 1993 Zřízení Českého metrologického institutu. Dále: vstup do Evropské Unie, postupný vstup do organizací metrologického charakteru západoevropských zemí.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní organizace pro míry a váhy (Metrická konvence) 1895: podepsalo 18 států s cílem zavést metrické jednotky do svých národních hospodářství. Zavedení metru a dekadických násobků a dílů. Organizační, provozní a finanční zajištění. Dnes má 52 členů řádných a 26 přidružených.

Složky Metrické konvence: Generální konference pro míry a váhy (CGPM). Mezinárodní výbor pro míry a váhy (CIPM). Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM). Poradní výbory (CC). Pracovní skupiny (WG).

Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) Je to vědecké pracoviště, mezinárodní metrologické centrum, má laboratoře a kanceláře v Paříži, pracuje zde přes 70 pracovníků v mezinárodním zastoupení. Zabývá se realizací základních etalonů a hlavních stupnic fyzikálních veličin, uchováváním mezinárodních etalonů a realizací a koordinací stanovování základních fyzikálních konstant.

Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) – konkrétní problémy Hmotnost a příslušné veličiny. Čas, frekvence a gravimetrie (délka). Elektřina (proud, napětí, odpor, kapacita a přípravné práce na nové definice kg, A, K, mol. Ionizační záření. Chemie (metrologie plynů, organická analýza).

Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) – tři druhy činnosti: vytváření a uchovávání etalonů BIPM s dlouhodobou stabilitou, organizace a účast v mezinárodních porovnáváních a ověřování etalonů národních metrologických laboratoří, základní výzkum v otázkách zvyšování přesnosti etalonů a rozvoje měřicí techniky.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní konfederace pro měřicí techniku IMEKO. Je zaměřena na rozvoj měřicí metod a prostředků. Organizuje vědecké konference a setkání. Československá republika byla jedním ze zakládajících členů. Založena roku 1958.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Evropská asociace národních metrologických institutů EURAMET. Zabývá se spoluprací v oblasti etalonů, zejm. primárních a státních, koordinuje projekty etalonů, poskytuje konkrétní metrologické služby, zabezpečuje výměnu informací, koordinuje investice v oblasti činnosti sdružení. Nezabývá se základními jednotkami SI ani tvorbou dokumentace.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Organizace národních metrologických institutů států střední a východní Evropy COOMET. Založená v roce 1991, je zaměřená na vědecký výzkum a technický rozvoj při realizaci primárních etalonů a rozvoj měřicích metod a prostředků.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní organizace pro legální metrologii OIML. Zabývá se následujícími činnostmi: určování hlavních principů legální metrologie, studiem problémů legislativního a předpisového charakteru, unifikací metod a předpisů, stanovením charakteristik a norem pro měřidla pro mezinárodní doporučení, terminologie v metrologii, vzorový návrh organizace služby pro ověřování a inspekci měřidel.

Mezinárodní organizace pro legální metrologii OIML Vydávané publikace: R – mezinárodní doporučení (142), D – mezinárodní dokumenty (31), builletin OIML. Vydané publikace: VML - Slovník legální metrologie, Certifikační systém OIML pro měřidla.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Evropská spolupráce v legální metrologii WELMEC. Toto sdružení 35 členů zlepšilo možnosti operativního řešení certifikačního systému pro měřidla. Sedm pracovních skupin pro jednotlivé veličiny, se zabývá harmonizací předpisů a unifikací metrologických zkoušek v laboratořích jednotlivých členských států.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní spolupráce v oblasti akreditace laboratoří ILAC. Cílem je zastřešovat práci v regionálních a kontinentálních akreditačních organizacích, koordinovat práce na projektech a rozvojových programech, výsledkem je podpora mezinárodního obchodu a vzájemná důvěra mezi národy světa.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Evropská kooperace pro akreditaci laboratoří EAL. Do této organizace se spojily WELAC (Západoevropské sdružení zkušebních laboratoří) a WECC (Západoevropské sdružení kalibračních laboratoří). Zabývá se metodikami zkoušení a kalibrací s cílem vzájemného uznávání výsledků zkoušení a kalibrací.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Evropská federace národních asociací měřicích, zkušebních a analytických laboratoří EUROLAB. Je to mezinárodní nezisková asociace a sdružuje 2000 laboratoří. Sdružení EURACHEM. Zabývá je jakostí v analytické chemii. Výměna informací, mezinárodní akce, metrologické expertízy, databáze RM-COMAR, konzultace, publikace.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní organizace pro normalizaci ISO. Je to celosvětová federace národních normalizačních institucí, má 246 technických výborů. Mezinárodní elektrotechnická komise IEC. Je obdobou ISO, ale zaměřená jen na elektrotechniku, má 116 technických výborů.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní unie pro čistou a užitou fyziku IUPAP. Cíle jsou: stimulace mezinárodní spolupráce, publikace, tabulky, shoda v používání symbolů, jednotek, termínů a standardů, cirkulace vědců, podpora výzkumu a vzdělání.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Mezinárodní unie pro čistou a užitou chemii IUPAC. Sdružuje asi 1000 chemiků, byla vytvořena chemiky z průmyslu a výzkumu za účelem mezinárodní standardizace v chemii. Dělí se na 7 divizí podle oborů. Koordinuje: názvy sloučenin, atomové hmotnosti, fyzikální konstanty, tabulky vlastností materiálů, standardizaci formátů publikací.

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce CODATA – Komité pro číselná data ve vědě a technice. Úkolem této organizace je zajišťovat vnitřně konzistentní soubor doporučených hodnot základních fyzikálních konstant. Viz CODATA 2006. R = 8,314 472 (15) J/(mol·K)

Mezinárodní metrologické instituce a spolupráce Přehled světových a spolupracujících pracovišť vědecké metrologie: BIPM – Paříž, Francie NIST – Washington, USA NPL – Teddington, Velká Británie PTB – Braunschweig, Německo ČMI – Brno, Česká republika SMÚ – Bratislava, Slovensko