32

Zbigniew DĄbek                            BoŻena WilczyŃska

Metrologia długości i kąta

Bydgoszcz 2000

WSTĘP

              Termin metrologia został utworzony w oparciu o greckie słowa métron - miara
i lógos  - słowo, nauka. Jest to więc nauka o pomiarach, o sztuce mierzenia.

              Z historycznego punktu widzenia trudno określić początek metrologii. Należy domniemać, że konieczność mierzenia długości i masy, jako podstawa wymiany towarowej, wystąpiła wraz z wynalazkiem pieniądza. Stosunkowo duża wiedza astronomiczna u najstarszych cywilizacji, jak Sumerowie i Egipcjanie, musiała się też opierać na odpowiedniej technice pomiarowej, która pozwalała na  dość dokładne przewidywanie niektórych zjawisk, takich jak zaćmienie słońca itp. Budowa systemów nawadniających i powstanie wielkich budowli w starożytnym Egipcie też wskazuje na umiejętność sztuki mierzenia i jej praktycznego zastosowania. Tym  niemniej  na ogół przyjmuje się za początek rozwoju metrologii wiek XVI, wiążąc go z  nazwiskiem portugalskiego matematyka, astronoma i lekarza P. Noniusa  (1492-1577)[1],  który  jako jeden z pierwszych zajmował się budową przyrządów zwiększających dokładność pomiaru. Dalszy rozwój przyrządów i techniki pomiarowej był dość wolny. Dopiero w XIX wieku rozpoczęto produkcję suwmiarek, mikrometrów i czujników mechanicznych (dźwigniowych) na skalę przemysłową. Na początku XX w. zaczyna się rozwijać technika pomiarów optycznych. Powstają pierwsze optimetry, mikroskopy warsztatowe, maszyny pomiarowe i podzielnice.

              Należy podkreślić, że w ostatnich latach obserwuje się bardzo szybki rozwój metrologii we wszystkich jej dziedzinach. W coraz większym stopniu wykorzystuje
się lasery i masery, technikę podczerwieni i inne osiągnięcia fotoniki. W coraz większym stopniu wykorzystuje się takie zjawiska fizyczne jak: fale materialne, zjawiska fotoelektryczne i piezoelektryczne, elektrostrykcję i magnetostrykcję, ultradźwięki, promieniotwórczość oraz zjawisko rezonansu magnetycznego jąder atomów co daje podstawę do tzw. tomografii. Wraz z rozwojem techniki komputerowej stwarza to nowe możliwości zastosowań zarówno w przemyśle budowy maszyn jak i w medycynie.

              Presja na ciągłe doskonalenie sprzętu i techniki pomiarowej wynika nie tylko
z ogólnego poziomu rozwoju techniki budowy maszyn ale również z konieczności  zapewnienia wytwarzanym produktom odpowiedniej jakości, co jest jednym
z zasadniczych warunków produkcji w warunkach gospodarki rynkowej.

                   Od 1 stycznia 1994r. obowiązuje w Polsce nowy porządek prawny w zakresie tzw. metrologii prawnej. Jest to pakiet następujących ustaw[2]:

·         prawo o miarach,

·         utworzeniu Głównego Urzędu Miar,

·         badaniach i certyfikacji,

·         normalizacji,

·         prawo probiercze.

              Ten system prawny daje większą swobodę przedsiębiorstwom produkującym
w gospodarce sprzętem pomiarowym, ponieważ państwowy nadzór sprowadza się jedynie do legalizacji i obowiązkowego uwierzytelnienia tylko niektórych narzędzi pomiarowych (których wskazania są podstawą do rozliczeń finansowych oraz związanych z ochroną zdrowia i środowiska naturalnego). Pozornie wydaje się więc, że państwo wprowadza daleko posuniętą liberalizację w odniesieniu do stanu  i sposobu użytkowania większości narzędzi pomiarowych w przedsiębiorstwie. W rzeczywistości jednak, poprzez wprowadzenie systemu certyfikacji w oparciu o międzynarodowe normy serii ISO 9000 przedsiębiorstwa są zmuszone do zwiększenia dbałości o sprzęt pomiarowy, kulturę pomiarów i wszelkiego rodzaju czynności kontrolnych oraz szkolenie kadr specjalistów metrologów, ponieważ brak odpowiedniego systemu zapewnienia jakości pociąga za sobą nieotrzymanie certyfikatu na produkowane wyroby, a to z kolei - spadek popytu i utratę rynku zbytu.

              Nowe techniki pomiarowe i systemy zapewnienia jakości wymagają wyższych kwalifikacji  od  wszystkich inżynierów i techników innych specjalności (nie tylko metrologów), a w tym również od technologów budowy maszyn. Wymaga się od nich nie tylko poprawnego zaprojektowania procesu technologicznego w celu osiągnięcia  żądanej dokładności wymiarowo-kształtowej lecz także przewidzenia w tym  procesie czynności pomiarowo-kontrolnych, które przy określonym stopniu wierzytelności zapewniałby poprawność wykonania.

1. PRZEDMIOT  I  ZADANIA  METROLOGII

              Przedmiotem metrologii jest całokształt zagadnień związanych z techniką pomiaru i kontroli wszelkich wielkości fizycznych i umownych występujących w produkcji dóbr materialnych, handlu, usługach publicznych i badaniach naukowych.

              Termin kontrola oznacza zwykle stwierdzenie stanu faktycznego w porównaniu ze stanem badanym. Termin kontrola techniczna oznacza ogół operacji służących zapewnieniu właściwej jakości wyrobu. Wyróżnia sie przy tym następujące rodzaje czynności kontrolnych:

·         identyfikację

·         pomiar

·         sprawdzenie

              Identyfikacja ma celu jednoznaczne stwierdzenie rodzaju przedmiotu. Niekiedy wiąże się to z przeprowadzeniem wstępnych pomiarów, jak np. w przypadku gwintów (określenie skoku i rodzaju gwintu) lub kół zębatych (ustalenie liczby zębów, modułu
i średnicy podziałowej).

              Jest wiele definicji pomiaru. Wydaje się, że najwłaściwszą z nich jest stwierdzenie, iż pomiar jest to ciąg czynności doświadczalnych mający na celu wyznaczenie wartości wielkości mierzonej, poprzez porównanie wartości wielkości mierzonej z wzorcem. Wynika z tego, że o pomiarze można mówić jedynie wtedy, kiedy jest wzorzec. Jesli nie ma wzorca to nie ma pomiaru.

              Sprawdzeniem nazywa się ogół czynności jakie muszą być wykonane w celu stwierdzenia, czy wartość wielkości badanej mieści się w określonych granicach odpowiadających przedziałowi wartości dopuszczalnych. Sprawdzenie może się odbywać przy pomocy pomiaru. Jest to jednak na ogół zbyt pracochłonne i dlatego najczęściej stosuje się porównanie wartości wielkości mierzonej z odpowiednio wykonanymi wzorcami zwanymi sprawdzianami.

              Takie sformułowanie przedmiotu metrologii i podstawowych czynności metrologicznych określa jej zadania:

·...