Метрология (от греч. мера, измерительный инструмент и от др.-греч. мысль, причина) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.
Метрология проникает во все науки и дисциплины, имеющие дело с измерениями и является для них единой наукой. Основные понятия, которыми оперирует метрология, это измерение, средство измерений, метрология, методики выполнения измерений.
Метрология состоит из 3 разделов:
- теоретическая — рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений.
- прикладная — изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.
- законодательная — устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.
Цели и задачи метрологии:
- создание общей теории измерений;
- образование единиц физических величин и систем единиц;
- разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);
- создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.
Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.
Аксиомы метрологии:
- любое измерение есть сравнение.
- любое измерение без априорной информации невозможно.
- результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.
Классификация измерений
По способу получения измерения:
- прямые — когда физическая величина непосредственно связывается с ее мерой;
- косвенные — когда искомое значение измеряемой величины установлено по результатам прямых измерений величин, которые связаны с искомой величиной известной зависимостью;
- совокупные — когда используются системы уравнений, составляемых по результатам измерения нескольких однородных величин;
- совместные — производятся с целью установления зависимости между величинами. При этих измерениях определяется сразу несколько показателей.
По характеру изменения измеряемой величины:
- статические — связаны с такими величинами, которые не изменяются на протяжении времени измерения;
- динамические — связаны с такими величинами, которые в процессе измерений меняются (температура окружающей среды).
По количеству информации:
- однократные;
- многократные (>3).
По отношению к основным единицам измерения:
- абсолютные (используют прямое измерение одной основной величины и физической константы);
- относительные — базируются на установлении отношения измеряемой величины, применяемой в качестве единицы. Такая измеряемая величина зависит от используемой единицы измерения.
История метрологии
- XVIII век — установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);
- 1832 год — создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц;
- 1875 год — подписание международной Метрической конвенции;
- 1960 год — разработка и установление Международной системы единиц (СИ);
- XX век — метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями.
Вехи отечественной истории метрологии:
- присоединение к Метрической конвенции;
- 1893 год — создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»).
Бурное развитие науки, техники и технологии в ХХ веке потребовало развития метрологии как науки. В СССР метрология развивалась в качестве государственной дисциплины, т.к. нужда в повышении точности и воспроизводимости измерений росла по мере индустриализации и роста оборонно-промышленного комплекса. Зарубежная метрология также отталкивалась от требований практики, но эти требования исходили в основном от частных фирм.
Косвенным следствием такого подхода оказалось государственное регулирование различных понятий, относящихся к метрологии, то есть ГОСТирование всего, что необходимо стандартизовать. За рубежом эту задачу взяли на себя негосударственные организации, например ASTM. В силу этого различия в метрологии СССР и постсоветских республик государственные стандарты (эталоны) признаются главенствующими, в отличие от конкурентной западной среды, где частная фирма может не пользоваться плохо зарекомендовавшим себя стандартом или прибором и договориться со своими партнёрами о другом варианте удостоверения воспроизводимости измерений.
Источники и дополнительная информация: