CC BY
66
УДК 501
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИКО-МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Ю. В. Слепчук, Д. С. Черепанова Научный руководитель - М. С. Эльберг
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
Рассматриваются фундаментальные физико-метрологические проблемы. Устанавливаются возможные пути решения данной проблемы благодаря структурированности основных проблем метрологии. Это дает возможность установить их взаимосвязи, уровни и последовательность решения данных проблем.
Ключевые слова: фундаментальные физико-метрологические проблемы, качество измерений, метрология, эталон, системы единиц.
FUNDAMENTAL PHYSICS AND METROLOGY PROBLEMS
Y. V. Slepchuk, D. S. Cherepanova
Scientific supervisor - M. S. Elberg
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: sibgau-uks@mail.ru
This work discusses the fundamental physical and metrological problems. The possible solutions to this problem is examined with the help of structuring the main problems of metrology. It makes it possible to establish their interconnection, levels and the sequence of solving these problems.
Keywords: fundamental physical and metrological problems, quality of measurements, metrology, standard, system of units.
В настоящее время фундаментальные физико-метрологические проблемы являются актуальными, и их решение представляет существенный практический или теоретический интерес. Эти вопросы непосредственно связаны с процессами, процедурами и методами приобретения новых, более качественных, знаний о свойствах, явлениях и закономерностях объективного мира на основе широкого использования общенаучной методологии системного подхода.
Целью работы является ознакомление с вопросами качества измерений, проблемами фундаментальной метрологии и пути их решения.
К основным проблемам метрологии относятся: создание общей теории измерений; образование единиц физических величин (далее - ФВ) и систем единиц; разработка методов и средств измерений; методов повышения точности измерений; основ обеспечения единства измерений; основ обеспечения единообразия средств измерений (далее - СИ); создание эталонов и образцовых СИ, проверка мер и СИ, преимущественно образцовых [2].
Проблема создания общей теории измерений: никто из ученых не пытался создать общую теорию измерений. Этот труд непосильный для одного человека. В то же время ученые всегда стремились внести свой вклад в общую теорию измерений. Одному ученому удалось разработать «репрезентативную теорию измерений», другому - «общую теорию алгоритмических измерений», третьему -«основы теории статистических измерений» и «основы математической мерологии», четвертому -«потенциальную теорию точности», а пятому - «теорию избыточных измерений». Причем последняя является логическим продолжением теории прямых измерений, ее закономерной сменой.
Следующая проблема, - проблема образования единиц ФВ и систем единиц, является реальной и решаемой. Это показал международный опыт. В XXI веке, в связи с интенсивным развитием нано-
Секция «Концепции современного естествознания»
технологий и нанометрии возросла роль фундаментальных физических констант (ФФК) в создании современной системы единиц и эталонов единиц основных ФВ.
Решение первых двух основных проблем метрологии связано и обуславливает решение проблем разработки методов и СИ, разработки основ обеспечения единства измерений, создания эталонов и образцовых СИ. В данном ряду центральной является проблема разработки основ единства измерений, конечной целью которых является обеспечение сопоставимости результатов измерений, выполненных в разных местах и в разное время с использованием разных методов и СИ.
С проблемой разработки методов и СИ неразрывно связаны три проблемы: проблема разработки методов повышения точности измерений, проблема обеспечение единообразия СИ и проблема поверки мер и СИ, прежде всего образцовых.
Проблема обеспечения единообразия СИ вытекает, в свою очередь, из проблемы разработки основ обеспечения единства измерений. Ее решение направлено на создание СИ, проградуированных в узаконенных единицах и с нормированными метрологическими характеристиками (МХ). С другой стороны, решение проблемы обеспечения единообразия СИ связано с проблемой создания эталонов единиц ФВ, как технических устройств, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу значения единицы от эталонов другим, менее точным СИ.
Проблема создания эталонов и образцовых СИ тесно связана, как и проблема разработки методов и СИ, с проблемой поверки мер и образцовых СИ.
Изучение реального состояния метрологии начала ХХ1-го века и новых ее достижений, дало возможность сформулировать пять групп проблем фундаментальной метрологии, которые необходимо решать в ближайшие годы:
- проблемы повышения качества измерений;
- проблемы метрологической надежности (МН) СИ и средств избыточных измерений (СИИ);
- проблемы метрологической эффективности;
- проблемы профессионального научно-технического языка;
- проблемы нанометрии.
Группу проблем повышения качества измерений составляют:
- проблемы повышения точности(правильности и прецизионности) результатов измерений;
- проблема повышения достоверности результатов измерений;
- проблемы повышения оперативности результатов измерений;
- проблема сопоставимости (повторяемости, сходимости и воспроизводимости) результатов измерений;
- проблема обеспечения стабильности результатов измерений.
Проблема повышения точности (правильности и прецизионности) результатов измерений теоретически уже решена благодаря созданию теории избыточных измерений.
Проблема повышения достоверности результатов измерений неразрывно связана, как и проблема повышения точности измерений, с решением проблем:
- обработки результатов многократных измерений рядов ФВ (т. е. метрологических чисел) при разных значениях неопределенности и разных законах распределения случайных погрешностей результатов многократных измерений (рассеяния случайных величин);
- создания таких методов измерений и коррекции погрешностей, которые обеспечивали бы близость к нулю значений случайной и/или не исключенной составляющих систематической погрешности.
Проблема оперативности (быстродействия) измерений неразрывно связана с решение следующего ряда проблем:
- с проблемой создания быстродействующих многоразрядных аналого-цифровых и цифроана-логовых преобразователей;
- с проблемой создания многоразрядных матричных арифметических процессоров параллельного действия, обеспечивающих обработку результатов промежуточных измерений за несколько машинных тактов и др.
Таким образом, фундаментальные физико-метрологические проблемы являются актуальными в настоящее время и требуют решения, так как наступила новая эра развития фундаментальной метрологии, требующая уточнения и пересмотра ее фундаментальных основ, стратегий, отдельных понятий и определений. Это обусловлено тем, что за последнее десятилетие фундаментальная метрология обогатилась новыми стратегиями, теориями, методами и подходами к решению метрологических задач.
Констатируется, что проблемы фундаментальной метрологии - это объективно возникший в ходе развития познания науки метрологии комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес.
Сегодня новые знания о свойствах, явлениях и закономерностях объективного мира получают в результате широкого использования в метрологии общенаучной методологии системного подхода.
Структурированы основные проблемы метрологии, что дало возможность установить их взаимосвязи, уровни и последовательность решения данных проблем [1].
Библиографические ссылки
1. Кондратов В. Т. Проблемы фундаментальной метрологии XXI-го века и пути их решения, 2011. С. 59-67.
2. Проблемы метрологии [Электронный ресурс]. URL: http://metrologiya-story.ru/metr/problemi/ (дата обращения: 10.04.2015).
© Слепчук Ю. В., Черепанова Д. С. С. 2015
