Жизнь
История института, который знает, чем дышит Екатеринбург, работают ли таблетки от кашля и как выглядит идеальный бензин
по эталонам
сть ли нитраты в овощах с рынка, работают ли лекарства, выписанные врачом, чем на самом деле заправляют наши бензобаки, безопасно ли дышать в любимом парке и не сгниет ли раньше времени брус, купленный для дачного домика?
Ответы на все эти вопросы — в оценке качества, а основа такой оценки — методы и инструменты метрологии. Это наука о единстве измерений. Не все знают, что Екатеринбург — один из российских и даже мировых центров этой науки. Сегодня расскажем, как и при каких обстоятельствах уральская столица стала хранителем государственных первичных эталонов и стандартных образцов, почему без них придется туго предприятиям по всей стране, а про качество многого из того, что мы потребляем, придется забыть. Поверьте, поводов гордиться нашим городом у вас станет еще больше!
В паре шагов от Оперного театра на улице Красноармейской спряталась не особенно приметная девятиэтажка. Это здание Уральского научно-исследовательского института метрологии. Напрямую УНИИМ не связан ни с прогнозами погоды, ни с метро. Но имеет прямое отношение к приборам и методикам измерений, которые используются в науке, на производствах и в быту.
Именно здесь хранится сразу десять из 157 российских первичных эталонов — устройств высшей точности. От них эта точность передается разнообразным измерительным приборам и целым измерительным системам, работающим на сложных производствах, транспорте, в обычных квартирах.
История метрологии на Урале
1902
1918
Первая поверочная палатка на Урале появилась в 1902 году по инициативе русского ученого Дмитрия Менделеева.
После революции и с началом гражданской войны поверка для нужд предприятий и торговли в Екатеринбурге и других городах бывшей Империи фактически прекратилась.
1918
1941
1941
1945
В ходе масштабной военной эвакуации из европейской части страны на Урал перевезли не только предприятия и их работников.
1945
2022
В послевоенные десятилетия Свердловский филиал ВНИИМ им. Д. И. Менделеева набирает обороты, становясь одним из ключевых научных учреждений в системе Госстандарта.
Именно здесь создают и рассылают образцы идеально сухих пиломатериалов, чистого молока, загрязненной нефтью воды и многого другого. Всё это нужно для выпуска качественной и конкурентной продукции, безопасности продуктов питания и окружающей среды. Вот уже 80 лет сотрудники НИИ продолжают дело, начатое на Урале самим Дмитрием Менделеевым.
Что такое
государственные эталоны
и стандартные образцы
В Уральском НИИ метрологии хранятся десять государственных первичных эталонов. Всего в России их 157, и львиную долю содержат и используют ученые Всероссийского НИИ метрологии в Санкт-Петербурге, который по праву считают родиной российских эталонов. Каждый эталон — это комплекс из нескольких установок, которые обеспечивают максимальную в стране точность в конкретной области измерений. Первичные эталоны гарантируют, что, к примеру, килограмм в России — это действительно килограмм, а метр — действительно метр. Единство и точность измерений важно не только внутри страны, но и, например, в международной торговле, совместных научных и производственных программах и т. д.

Максимальная точность, обеспеченная на том или ином эталоне, должна быть передана средствам измерений, которыми пользуются не только на предприятиях, в магазинах или аптеках. Мы сами за день можем подержать в руках множество измерительных устройств: весы, рулетки, термометры, тонометры, манометры…
1902 — 1918 гг.
Екатеринбургская поверочная палатка
Мы знаем его в основном как великого химика и автора знаменитой периодической системы. Но Менделеев вошел в историю и как основатель российской метрологии. Как первый управляющий Главной палаты мер и весов Российской империи, он открывал ее представительства по всей стране. Когда очередь дошла до Урала, Менделеев, лично побывавший на многих местных заводах и в уральских городах, сделал неожиданный выбор между губернской Пермью и тогда еще уездным Екатеринбургом. Предпочтение последнему было отдано как крупному торговому центру на пути из европейской России в Сибирь. Это была девятнадцатая по счету поверочная палатка в России, и с нее, собственно, началась история метрологии на Урале.

Палатка расположилась в двухэтажном каменном особняке на улице Солдатской (с советских лет — Красноармейской). До революции екатеринбургская поверочная палатка была единственным подобным учреждением на Урале. Здесь работали всего шесть человек. Поверка — это процедура, в ходе которой проверяют возможности измерительного устройства. В те годы речь в основном шла о весах и других мерных приспособлениях, применявшихся в торговом деле. Но с новой волной индустриализации, которой способствовал приход железных дорог, стремительно росли парк измерительных средств и сфера их применения. 
1918 — 1941 гг.
Довоенный период
В 1918–1919 годах новые власти вводят в России метрическую систему единиц и счет времени по международной системе часовых поясов.

В 1923 году Екатеринбург (уже через год — Свердловск) стал административным центром Уральской области. Екатеринбургскую палатку переименовали в Уральскую поверочную палату мер и весов. При ней открыли мастерскую по ремонту весов и гирь — здесь предприятия промышленности и торговли могли починить свои измерительные приборы. Еще палата организовала курсы по подготовке поверителей. В течение 20 лет эти курсы были единственными в стране.

Незадолго до начала Великой Отечественной войны в свердловской поверочной палате работало уже несколько лабораторий: электроизмерений, теплотехнических, линейных и угловых измерений. В год поверялись до 300 000 мер и измерительных приборов более чем в 20 видах измерений.
1941 — 1945 гг.
Эвакуация государственных эталонов
Сюда приехали и первичные эталоны, столь необходимые для контроля качества выпускаемой продукции, в том числе военного назначения. 

Уже в 1941-м в Свердловск стали прибывать сотрудники и оборудование Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии, образованного несколькими годами ранее в Ленинграде на основе менделеевской Главной палаты мер и весов. Так в апреле 1942 года появился Свердловский филиал ВНИИМ — крупнейшего метрологического центра страны, созданного великим ученым. Так на годы войны Урал становится местом хранения и развития эталонной базы СССР.

Реэвакуация завершится лишь к 1948 году, но не лишит Свердловск его нового статуса — одного из важнейших центров отечественной метрологии. Необходимость в этом была обусловлена нуждами многочисленных предприятий, также оставшихся на Урале после реэвакуации. Здесь же, на базе Свердловского филиала ВНИИМ, останется созданная в военные годы государственная служба стандартных образцов — новая и очень перспективная  область метрологии, связанная с созданием и внедрением рабочих эталонов на основе стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
1945 — 2022 гг.
Новое уникальное здание
К 1960-м годам решена проблема с дефицитом кадров, изучены доставленные в СССР иностранные стандартные образцы. В 1968 году уральские метрологи разработали свой первый государственный стандарт — ГОСТ «Общие требования к стандартным образцам веществ и материалов».

К этому времени на месте двухэтажного особняка на Красноармейской уже стоит внушительное здание института, в котором сегодня располагается ФБУ «УРАЛТЕСТ». Сам институт уже в начале 80-х перемещается в новую девятиэтажку, возведенную по соседству по специальному проекту. Он учитывает особые требования к содержанию нового первичного эталона прямолинейности. Основная часть этого эталона — четырехтонный пятиметровый гранитный мост — была помещена на отдельный фундамент внутрь специальной подвальной комнаты еще до того, как над ней было построено всё остальное здание. 

С конца прошлого века Уральский НИИ метрологии выполняет всё больше практических заказов от военно-промышленного комплекса, организует межлабораторные сличительные испытания пищевых продуктов, разрабатывает новые стандартные образцы, модернизирует и вводит в строй эталоны. УНИИМ становится многолетним партнером российских предприятий металлургии, машиностроения, энергетики, горнодобывающей промышленности при вручении грантов. В 2020 году институт получает свое нынешнее название: УНИИМ — филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». И в апреле этого года отмечает свое 80-летие.
Для передачи единиц измерений используют рабочие эталоны и стандартные образцы, чьи метрологические характеристики прослеживаются к первичным эталонам.
Эти мобильные средства передачи точности поступают на предприятия, где и выпускают измерительные приборы. Или в лаборатории, где должны следить за точностью показаний средств измерений и при необходимости проводить их калибровку — то есть заново учить приборы давать точные показания.
Только корректно работающие средства измерений смогут обеспечить надлежащий контроль за качеством выпускаемых товаров и безопасностью сложных производственных процессов. Только точно показывающий счетчик не накрутит лишнего за воду и свет, а весы — не позволят переплатить на кассе. Правильно настроенный прибор контроля артериального давления подскажет, не пора ли принять лекарство или вовсе обратиться к врачу. Разнообразных измерений даже в быту становится всё больше, а требования к их точности — всё выше. чаще всего мы даже не догадываемся, как много вокруг нас измерительных устройств и даже целых систем таких устройств. Как, по-вашему, без них работала бы сложная домашняя техника и развивался бы интернет вещей?
Чтобы подтвердить достоверность своих эталонов, УНИИМ регулярно участвует в международных сличениях под эгидой Международного комитета мер и весов.
Суть в том, чтобы убедиться, что наш эталон, по крайней мере, не хуже аналогичных устройств, которыми метрологические центры других стран проводят те же самые измерения. Такое подтверждение и международное признание измерительных возможностей наших эталонов очень важно для предприятий, чье оборудование опирается на отечественную эталонную базу. Особенно для тех заводов и фабрик, которые поставляют свою продукцию на внешний рынок.
Производителей стандартных образцов в России десятки, но далеко не каждый может похвастать тем, что его продукция имеет прямую связь с первичными эталонами.
Самому Уральскому НИИ метрологии успешные международные сличения важны в том числе для создания и производства стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов. По ним лаборатории проверяют точность своего оборудования и при необходимости проводят его настройку.
К тому же УНИИМ почти с самого своего создания ведет дела научно-методического центра Государственной службы стандартных образцов, и этот статус ко многому обязывает. Например, содержать и пополнять банк-хранилище из порядка 500 отечественных (и не только) стандартных образцов: от зерна с «правильной» влажностью до оптимального золотого покрытия микросхем.
— Здесь можно найти примеры исторических образцов и всю информацию об эталонах и образцах, применяемых в стране с 1970-х годов — они хранятся в хранилище Госреестра. Здесь же хранятся и международные образцы, которые позволяют институту сверять свои данные с мировыми показателями и соответствовать им.
Валерия Студенок
заместитель завотделом Государственной службы стандартных образцов
Как работают лаборатории
Сегодня в Уральском НИИ метрологии 11 лабораторий, где ученые разрабатывают и испытывают средства и методики измерений, создают и производят новые стандартные образцы, поддерживают и совершенствуют государственные первичные эталоны.

Особенное во всех смыслах помещение — под номером 001. Эта комната расположена под зданием и отделена от основной постройки почти метровым воздушным зазором. При строительстве, еще на этапе котлована, внутри этого помещения установили четырехтонный пятиметровый гранитный блок. Это эталон прямолинейности, вернее ключевая его часть. На протяжении своей длины глыба отклоняется от идеальной прямой всего на 0,015 миллиметра.
Про прямоту
Блок, или как его называют ученые, мост установлен на специальный фундамент, не связанный с основной постройкой. В комнате поддерживается постоянная температура 20 градусов, воздушный зазор вокруг помещения тоже защищает эталон от внешнего воздействия. Ведь именно он обеспечивает прямолинейность везде, где это критически важно: от строительства мостовых переходов до производства артиллерийских стволов.

Лидия Трибушевская, ученый-хранитель эталона, регулярно проверяет характеристики гранитного моста: «В ход идут оптический луч и измерения с помощью гравитационного поля земли. Вот уже 40 лет уральский эталон прямолинейности не только самый ровный из известных аналогов, но и самый длинный в мире».
Про силу воды
А в этой лаборатории ученые работают над определением массовой доли воды в самых различных веществах и материалах. Опираются на эталон единиц массовой доли воды. Здесь задают нормы для измерения влажности зерна или древесины — от этого зависит категория товара и его цена.

В лаборатории измеряют содержание воды и в продуктах питания, например молоке. От этих исследований пошли вглубь — и начали анализировать продукты и пищевое сырье по другим показателям. Например, сейчас здесь учат тест-системы чувствовать следы орехов там, где они могут спровоцировать острую аллергическую реакцию. Еще одно перспективное направление — борьба с прежде неуловимой микробной трансглутаминазой или, как ее называют проще, «мясным клеем» — опасным для здоровья ферментом, при помощи которого нечистые на руку производители могут из дешевой мясной обрези буквально склеить дорогой стейк. И продать как настоящий ни о чем не подозревающему потребителю.
Несколько хроматографов определяют содержание вредных веществ в продуктах: пестицидов, нежелательных антибиотиков. Все данные выводятся графиками на мониторы. Также можно узнать соотношение белков, жиров и углеводов. В анализе продуктов и лекарств много общего. Поэтому в лаборатории изучают и составы фармпрепаратов: сколько в них влаги, золы, а сколько полезного вещества. На основе этого создают стандартные образцы, обеспечивающие точность измерений непосредственно при производстве таблеток.
— Сейчас у страны стоит задача по импортозамещению. Поэтому идет масштабная работа по утверждению стандартных образцов фармпрепаратов, мы испытываем эти стандартные образцы. Один образец — это одно или даже несколько новых лекарств.
Мария Медведевских,
заведующая лабораторией и ученый-хранитель государственного эталона, к. т. н.
Про нефть
Эту эталонную установку не так давно усовершенствовали, благодаря чему возросли измерительные возможности не только самого института, но и страны в целом, ведь речь идет о государственном первичном эталоне. Здесь работают с измерениями пористости и газопроницаемости, что крайне важно, например, в добыче углеводородов. Показатели пористости породы важны при разработке месторождения нефти, от этого зависит его рентабельность. Но на это влияет и газопроницаемость почвы. Поэтому после запросов добывающих компаний УНИИМ разработал и аттестовал новые стандартные образцы, которыми теперь пользуются лаборатории на участках добычи.
Про авиацию
Специалисты этой лаборатории знают, как разложить любое вещество на составные части и определить содержание каждого элемента таблицы Менделеева. За образец берут чистые вещества — в УНИИМ собрана почти вся периодическая таблица.

Исследования лаборатории помогают измерительным приборам находить выхлопные газы в воздухе, тяжелые металлы в продуктах или вредные вещества в воде. За стандартными образцами сюда обращаются лаборатории, которые контролируют экологические показатели, в том числе в рабочих помещениях на самих производствах. Результаты работы института используют, например, для поиска частиц металлов и сплавов в отработанном авиатопливе — по этому показателю судят о степени износа самолетных двигателей.
— Горную породу мы имитируем с помощью образцов из спеченного оксида алюминия, через них под давлением на установке подаем газ и измеряем реакцию. После анализов эти образцы и их описания отправятся в лаборатории нефтяных компаний.
Илья Аронов
помощник ученого-хранителя государственного эталона
— Первичные высокоточные образцы раствора соляной кислоты постоянно покупают предприятия микроэлектроники. Им необходимо с высокой точностью определять концентрацию кислоты, которую они сами производят и используют в производстве чипов.
Алена Собина
заведующая лабораторией и ученый-хранитель государственного первичного эталона, к. т. н.
Про конвейер
На протяжении всей истории института его сотрудники разрабатывали и совершенствовали государственные эталоны, эта работа продолжается и сегодня. Полтора десятилетия уральские метрологи потратили на создание испытательного стенда конвейерного типа. Эта установка поможет решить множество проблем на сегодняшних предприятиях, в первую очередь — в исторически важной для Урала горнодобывающей отрасли. Официально это тоже эталон, пусть и не первичный. Он передает единицу массы для калибровки конвейерных весов.
— Производители смогут проверять свои измерительные приборы и точно знать, на каком этапе производства сколько сырья у них находится. Раньше для этой работы на заводах требовалось останавливать весь конвейер на несколько дней и терять деньги. Поэтому этот эталон так ждали наши уральские горнодобывающие предприятия. На эту разработку мы уже получили патент.
Денис Замятин
заместитель завлабораторией магнитных измерений и неразрушающего контроля
Посмотрите небольшую видеоэкскурсию по Уральскому НИИ метрологии
Государственные первичные эталоны Уральского НИИ метрологии
Эталон единиц массовой доли, массовой концентрации воды в твердых и жидких веществах и материалах
01
вода
Эталон единиц удельной энтельпии и удельной теплоемкости твердых тел в диапазоне температур от 700 до 1800 К
02
теплоемкость
Эталон единиц поверхностной плотности и массовой доли элементов в покрытиях
04
покрытия
Эталон единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля и магнитного потока
03
магнитное поле
Эталон единиц коэффициентов преобразования силы электрического тока
06
электрический ток
Эталон единиц удельной адсорбции газов, удельной поверхности, удельного объема пор, размера пор, открытой пористости и коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов
09
Пористость
Эталон единиц массовой, молярной, атомной доли и концентрации компонентов на основе кулонометрии
05
Чистота веществ
Эталон единицы длины в области измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности
07
прямолинейность
Эталон единицы крутящего момента силы
08
сила
Кликайте на иконки, чтобы узнать, где они применяются и что измеряют с их помощью.
Уже 80 лет Уральский НИИ метрологии обеспечивает точность измерений, которые очень важны для успешной работы многих отраслей экономики и для качества и безопасности повседневной жизни уральцев и не только их. Девиз института «От высшей точности — к новым технологиям» говорит о намерении уральских метрологов не просто продолжать славную историю, начатую самим Менделеевым. Это понимание той значимой роли, которую наука о точности измерений всегда играла и продолжит играть в научно-техническом прогрессе и жизни обычных людей.
Эталон единиц массовой доли, массовой концентрации воды в твердых и жидких веществах и материалах
ГЭТ 173
Разработки УНИИМ используют для определения влажности любых материалов, например зерна и древесины. Это важно, потому что слишком влажное зерно может заплесневеть, а слишком сухое — загореться. Из-за влажной древесины в конце концов может обрушиться здание. К тому же влажность пиломатериалов — тот показатель, на который ориентируются таможенные органы в борьбе с вывозом сырого российского леса.

От исследований влажности в лаборатории перешли к анализу пищевых продуктов и фармпрепаратов. Здесь проверяют эффективность тест-систем, которые ищут аллергены и недопустимые вещества в пище. Стандартные образцы учат приборы правильно определять массовую долю воды и жира в молоке, а в лекарствах — основного действующего вещества.
Ученый-хранитель эталона Мария Медведевских
01
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единиц удельной энтельпии и удельной теплоемкости твердых тел в диапазоне температур от 700 до 1800 К
ГЭТ 67
Термический анализ — один из наиболее динамично развивающихся методов исследования структуры и свойств веществ. Он активно применяется в различных областях химии, но особенно широкое распространение метод получает при исследовании полимеров, композиционных материалов, используемых при высоких температурах, а также в фармацевтике.
02
Ученый-хранитель Андрей Непомилуев, к.х.н.
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля и магнитного потока
ГЭТ 198
От этого российского эталона зависит корректность работы приборов, которые должны измерять свойства магнитных материалов. Последние всё активнее используют в промышленности: электродвигатели, генераторы, магнитные сепараторы. А еще в быту: в мобильных телефонах, телевизорах, наушниках. Результаты работы лаборатории востребованы и при производстве электротехнической стали, которую применяют в двигателях и трансформаторах. Улучшение магнитных свойств стали позволяет добиться стабильной работы оборудования.
Ученый-хранитель Татьяна Маслова
03
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единиц поверхностной плотности и массовой доли элементов в покрытиях
ГЭТ 168
Эталон позволяет работать с основными параметрами покрытия изделий из оцинкованной стали, жести и драгоценных металлов: золота, палладия, родия. Эти измерения важны в металлургии и производстве сложной электроники.

Лаборатория начинала работу с однослойных покрытий. Сейчас разрабатывает стандартные образцы для двух- и даже трехслойных многокомпонентных покрытий. Именно такие сегодня используют при производстве, например, микросхем.
Ученый-хранитель эталона Вячеслав Казанцев, завотделом промышленной метрологии, к. х. н.
04
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единиц массовой, молярной, атомной доли и концентрации компонентов на основе кулонометрии
ГЭТ 176
На этом эталоне измеряют содержание того или иного элемента таблицы Менделеева в веществе. Для этого в институте есть хранилище чистых веществ — их состав в образцах определен с самой высокой в мире точностью.

Стандартные образцы, созданные с помощью этого эталона, например, помогают выявлять вредные вещества в воде, воздухе или пище.
Ученый-хранитель эталона Алена Собина
05
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единиц коэффициентов преобразования силы электрического тока
ГЭТ 152
Самый «заряженный» эталон состоит из установок постоянного и переменного тока. На результатах исследований этой лаборатории строится работа оборудования, используемого для производства и передачи электроэнергии. Измерения лаборатории важны и для конечного потребителя — от них зависит точность приборов учета. Но особенно востребована работа уральских метрологов там, где требуется «упаковать» ток большой мощности в маленькие объемы, к тому же работающие автономно: на кораблях, подводных лодках и даже на космических станциях.
Ученый-хранитель эталона Андрей Ахмеев
06
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единицы длины в области измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности
ГЭТ 130
Один из старейших эталонов института с самой, пожалуй, интересной историей. Еще в начале строительства современного девятиэтажного здания УНИИМ в одной из комнат на подземном уровне был установлен четырехтонный гранитный блок, идеально ровный на протяжении всех пяти метров его длины. Таким идеальным этот артефакт остается на протяжении уже 40 лет. Это подтверждают измерительные системы, входящие в состав эталона.

Измерения лаборатории важны для строительства мостов, автомобильных и железных дорог, трубопроводных систем, изготовления строительных плит и даже канцелярских линеек. Здесь же разработали первичную референтную методику для измерения деформации. Это важно для самолетостроения, производства двигателей, турбинных лопаток в атомной промышленности.
Ученый-хранитель эталона Лидия Трибушевская
07
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единицы крутящего момента силы
ГЭТ 149
Контроль крутящего момента важен при испытаниях и оценке мощности двигателей, а также при измерениях силы, с которой нужно закрутить гайки в различных механизмах и конструкциях. Ведь из-за недокрученной гайки у машины на ходу может отвалиться колесо, а сборный мост может разрушиться.
Ученый-хранитель эталона Борис Черепанов
08
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Эталон единиц удельной адсорбции газов, удельной поверхности, удельного объема пор, размера пор, открытой пористости и коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов
ГЭТ 210
Этот эталон позволяет исследовать характеристики пористости и газопроницаемости различных веществ. В первую очередь — горных пород. Данные об их «пропускной способности» важны при разработках нефтяных месторождений.

Кроме того, результаты работы с этим эталоном применяют в фармацевтике и строительстве — для измерений прочности цемента.
Ученый-хранитель эталона Егор Собина, д. х. н.
09
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.

Просмотров: 18 030