Основные понятия и категории метрологии
МЕТРОЛОГИЯ — НАУКА ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ
Метрология (от греч. «метро» — мера, «логос» — учение) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.
Современная метрология включает три составляющие: законодательную метрологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию.
Метрология как наука и область практической деятельности возникла в древние времена. Так на Руси основными единицами длины были пядь и локоть, позднее — аршин. Указом Петра I русские меры длины были согласованы с английскими, и это первая ступень гармонизации российской метрологии с европейской. С развитием науки и техники требовались новые измерения и новые единицы измерения, что стимулировало в свою очередь совершенствование фундаментальной и прикладной метрологии.
Законодательная метрология — это раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразие средств измерений.
Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства измерений — может быть решена при соблюдении двух условий:
ü выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;
ü установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.
Измерение - совокупность операций, выполняемых с помощью специального технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины. Это значение называют результатом измерений. Обычным объектом измерений являются физические величины, т. е. какие-либо свойства физического объекта (предмета, процесса), например, длина пути, масса, время, сила тока и др. Однако в последнее десятилетие кроме физических величин в прикладной метрологии начали использоваться так называемые нефизические величины. Это связано с применением термина «измерение» в экономике, информатике, управлении качеством.
Специальное техническое средство, хранящее единицу величины, позволяющую сопоставить измеряемую величину с ее единицей, называют средством измерения (СИ).
Для характеристики качества измерений устанавливают такие свойства измерений, как точность, сходимость и воспроизводимость измерений.
Объектом измерений являются физические величины, которые принято делить на основные и производные. Совокупность основных и производных единиц называется системой единиц физических величин.Но вместе с тем, применяются и внесистемные единицы, например, тонна, сутки, литр, гектар и др.
Наиболее широко распространена во всем мире Международная система единиц СИ:
1) единица длины — метр — длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;
2) единица массы— килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма;
3) единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, которое соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;
4) единица силы электрического тока — ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу равную 2×10-7 Н на каждый метр длины;
5) единица термодинамической температуры — Кельвин — 1/273,161 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается также применение шкалы Цельсия;
6) единица количества вещества— моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг;
7) единица силы света— кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающее монохроматическое излучение частотой 540×1012 Гц.
Наиболее широко в практике измерений используется главное свойство — точность измерений. Точность измерений СИ определяется их погрешностью.
Погрешность— это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Погрешность не следует путать с ошибкой измерений, связанной с субъективными обстоятельствами. Погрешности измерений обычно приводятся в технической документации на СИ или в нормативных документах.