Без вимірювальних засобів і методів їх застосування науково-технічний прогрес був би неможливий. В сучасному світі люди не обходяться без них навіть у побуті. Тому настільки великий пласт знань не міг бути не систематизований і сформований повноцінний науковий напрям. Як саме для визначення цього напряму використовується поняття «метрологія». Що таке вимірювальні засоби з точки зору наукового знання? Можна сказати, це предмет дослідження, але діяльність фахівців у даній сфері обов'язково має і практичний характер.

Поняття метрології

У загальному уявленні метрологію часто розглядають як сукупність наукових знань про засоби, методи і засоби вимірювання, в яку також входить поняття їх єдності. Для регулювання практичного застосування цих знань існує федеральне агентство з метрології, яке технічно управляє майном у сфері метрології. Як бачимо, центральне місце в понятті метрології займає вимірювання. У цьому контексті вимір означає отримання відомостей про предмет дослідження – зокрема інформації про властивості та характеристики. Обов'язковою умовою є саме досвідчений шлях отримання цих знань із застосуванням метрологічного інструментарію. Також слід враховувати, що метрологія, стандартизація і сертифікація тісно взаємопов'язані і тільки в комплексі можуть дати практично цінну інформацію. Так, якщо метрологія займається питаннями розробки методів вимірювання, то стандартизація встановлює єдині форми і правила для застосування цих методів, а також для реєстрації характеристик об'єктів у відповідності з заданими нормативами. Що стосується сертифікації, то вона ставить метою визначення відповідності об'єкта, що досліджується тим чи іншим параметрам, закладеним стандартами.

Цілі і завдання метрології

Перед метрологією варто кілька важливих завдань, які знаходяться в трьох областях – теоретичної, законодавчої та практичної. По мірі розвитку наукового знання мети з різних напрямків взаємно доповнюються і коригуються, але в цілому завдання метрології можна представити так:

Формування систем одиниць вимірювання характеристик.

Розробка загального теоретичного знання про вимірах.

Стандартизація методів вимірювання.

Затвердження еталонів методів вимірювання, перевірочних заходів і технічних засобів.

Вивчення системи заходів в контексті історичної перспективи.

Єдність вимірювань

Базовим рівнем стандартизації є єдність вимірювань. Це означає, що результати проведених вимірів відображаються у затвердженому форматі. Тобто характеристика вимірювання виражається у прийнятому вигляді. Причому це відноситься не тільки до певних величинах виміру, але й до погрішностей, які можуть виражатися з урахуванням ймовірностей. Метрологічне єдність існує для можливості порівняння результатів, які проводилися в різних умовах. Причому в кожному випадку методи та засоби повинні залишатися колишніми. Якщо розглядати основні поняття метрології з точки зору якості отримання результатів, то головним з них буде точність. У певному сенсі вона взаємопов'язана з похибкою, яка спотворює показання. Як раз в цілях підвищення точності і застосовуються серійні вимірювання в різних умовах, завдяки яким можна скласти більш повне уявлення про предмет вивчення. Чималу роль у підвищенні якості вимірювань відіграють і профілактичні заходи, спрямовані на перевірку технічних засобів, випробування нових методів, аналіз еталонів і т. д.

Принципи та методи метрології

Для досягнення високої якості одержуваних вимірювань метрологія спирається на кілька основних принципів, серед яких наступні:

Принцип Пельтьє, орієнтований на визначення поглиненої енергії в процесі перебігу іонізуючого випромінювання.

Принцип Джозефсона, на основі якого проводяться вимірювання напруги електроланцюга.

Принцип Доплера, який забезпечує вимірювання швидкості.

Принцип дії сили тяжіння.

Для цих та інших принципів була розроблена широка база методів, з допомогою яких виконуються практичні дослідження. Важливо враховувати, що метрологія – наука про вимірювання, які підкріплюються прикладним інструментарієм. Але і технічні засоби, з іншого боку, ґрунтуються на конкретних теоретичних принципах і способах. Серед найбільш поширених методів можна виділити методику безпосередньої оцінки, вимірювання маси на вагах, заміщення, порівняння і т. д.

Засоби вимірювань

Одне з найважливіших понять метрології – засіб вимірювання. Як правило, це технічний пристрій, яке відтворює або зберігає в собі певну фізичну величину. У процесі застосування воно досліджує об'єкт, зіставляючи виявлений параметр з еталонним. Засоби вимірювань – це велика група інструментів, має безліч класифікацій. По конструкції і принципу роботи, наприклад, виділяють перетворювачі, прилади, датчики, прилади і механізми. Вимірювальна установка – щодо сучасний різновид пристроїв, якими користується метрологія. Що таке ця установка на практиці використання? На відміну від найпростіших інструментів, установка являє собою машину, в якій передбачений цілий комплекс функціональних компонентів. Кожен з них може відповідати за одну або кілька заходів. В якості прикладу можна навести лазерні угломери. Їх використовують будівельники для визначення широкого спектру геометричних параметрів, а також для розрахунку за формулами.

Що таке похибка?

Похибка також займає чільне місце в процесі вимірювання. У теорії вона розглядається як одне з основних понять метрології, в даному випадку відображають відхилення отриманої величини від істинної. Це відхилення може бути випадковим або систематичним. У розробці вимірювальних приладів виробники зазвичай закладають певну величину похибки в список характеристик. Саме завдяки фіксації можливих меж відхилень в результатах можна говорити про надійність вимірювань. Але не тільки похибкою визначаються можливі відхилення. Невизначеність – ще одна характеристика, якою керується в цьому відношенні метрологія. Що таке невизначеність вимірювання? На відміну від похибки, вона практично не оперує точними або щодо точними величинами. Вона вказує лише на сумнів у тому чи іншому результаті, але, знову ж таки, не визначає інтервали відхилень, якими могло бути викликане таке ставлення до отриманого значення.

Різновиди метрології за сферами застосування

Метрологія в тих чи інших формах задіяна майже у всіх сферах людської діяльності. В будівництві застосовуються ті ж вимірювальні прилади для фіксації відхилень конструкцій по площинах, в медицині використовуються засоби діагностики на базі найточнішої апаратури, в машинобудуванні також фахівці застосовують пристрої, що дозволяють визначати характеристики з найменшими подробицями. Більш масштабні проекти веде агентство з технічного регулювання і метрології, яке разом з цим містить банк еталонів, встановлює регламенти, здійснює каталогізацію і т. д. Даний орган в різній мірі охоплює всі сфери метрологічних досліджень, поширюючи на них затверджені стандарти.

Висновок

У метрології існують встановлені раніше неменяющиеся еталони, принципи та методи вимірювань. Але також є і цілий ряд напрямків, які не можуть залишатися без змін. Точність є однією з ключових характеристик, які забезпечує метрологія. Що таке точність в контексті процедури вимірювання? Це величина, яка більшою мірою залежить від технічного засобу вимірювання. І як раз в цій області метрологія розвивається динамічно, залишаючи позаду застарілі та малоефективні інструменти. Але і це лише один з найяскравіших прикладів, в яких регулярно проводиться оновлення даної сфери.