Метрологія – це наука про вимірювання. Вона встановлює загальне розуміння одиниць, що мають вирішальне значення для вимірювання будь-якої людської діяльності.
Якою б складною наукою не була метрологія, завдання метрології були визначені ще в XVIII столітті. Це призвело до створення в 1795 році десяткової метричної системи, встановила набір стандартів для інших типів вимірювань. Кілька інших країн прийняли дану систему між 1795 і 1875 роками.
Для створення єдиних світових стандартів відповідно до Метричної конвенції було засновано Міжнародне бюро по боротьбі з відхиленнями від системи (BIPM). Це вилилося у створення Міжнародної системи одиниць в результаті резолюції, прийнятої в 1960 році. Таким чином, основні завдання метрології стали ще більш глобальними. Тепер це одна з наук, від яких чи не залежить доля людства, адже вона визначає норми, прийняті в усьому світі.
Завдання метрології, стандартизації, сертифікації
Ця наука ділиться на три основних види. Перше – це визначення одиниць вимірювання (точка дотику зі стандартизацією), друге – реалізація цих одиниць на практиці. Також до її завдань належить своєрідне відстеження, яке пов’язує вимірювання, зроблені на практиці, з еталонними стандартами (сертифікація). Фахівці в цій області навчаються для вирішення завдань метрології/сертифікації, які є вкрай важливими в будь-якій прикладній сфері.
Підполя
Подполями є наукова або фундаментальна метрології, які пов’язані з встановленням одиниць вимірювання, прикладна, технічна або промислова, займається застосуванням їх до виробничих та інших процесів у суспільстві, а також законодавча, яка охоплює регулювання та нормативні акти, вимоги до засобів і методів. Завдання з рішенням метрології/стандартизації використовуються для навчання фахівців у кожній з цих областей.
Законодавчий аспект
У кожній країні існує національна система вимірювань (NMS) у вигляді мережі лабораторій, повірочних центрів і органів з акредитації, які впроваджують і підтримують метрологічну інфраструктуру. NMS впливає на те, як вимірювання проводяться в країні, а також на їх визнання міжнародною спільнотою, що має величезне значення для всього суспільства, включаючи економіку, енергетику, навколишнє середовище, охорона здоров’я, виробництво, промисловість і довіру споживачів. Для навчання початківців фахівців у цій галузі використовуються завдання з метрології, з вирішенням яких у студентів зазвичай не виникає проблем.
Вплив цієї науки на торгівлю та економіку є одним з найбільш легко спостережуваних соціальних наслідків її повсюдного впровадження. Для забезпечення справедливої торгівлі повинна існувати узгоджена система вимірювання, яку й забезпечує ця наука.
Історія
Стандартизація має вирішальне значення для значимістю вимірювань. Перша запис постійного стандарту була здійснена 2900 р. до н. е.., коли королівський єгипетський лікоть був вирізаний з чорного граніту в якості метричного еталона. Лікоть був визначений як довжина передпліччя фараона плюс ширина його руки, і цей стандарт було дано всім будівельникам в Єгипті. На успіх стандартизованої довжини для будівництва пірамід вказують довжини їх підстав, що розрізняються не більше ніж на 0,05 %.
Інші цивілізації вводили загальноприйняті стандарти заходів, рівняючись на римську чи грецьку архітектуру. Розпад імперії і слідом за ним наступ темних століть спровокувало втрату знань про заходи та стандартизації. Хоча локальні системи були поширені, порівнянність була складною, оскільки багато з них були несумісні. У 1196 році в Англії були створені еталони для підрахунку довжини, а Велика хартія вольностей 1215 року включала навіть окремий розділ для вимірювання одиниць вина і пива.
Новий час
Сучасна метрологія веде свій початок від Французької революції. Революціонери створили єдину палату мір і ваг для уніфікації всього, що тільки можна було виміряти. Для навчання цій науці були складені спеціальні завдання з метрології, з вирішенням яких навіть у початківців вчених спочатку могли виникати труднощі.
В березні 1791 року був визначений стандартний метр. Це призвело до створення в 1795 році десяткової метричної системи, встановлює стандарти для інших типів вимірювань. Кілька інших країн прийняли метричну систему між 1795 і 1875 роками.
Хоча первісної місією BIPM було створення міжнародних стандартів для одиниць мір та приведення їх у відповідність з національними стандартами, сфера компетенції бюро розширилася завдяки науковому прогресу. Тепер вона включає електричні, фотометричні одиниці і стандарти вимірювання іонізуючого випромінювання. Метрична система була модернізована в 1960 році зі створенням Міжнародної системи одиниць в результаті прийняття резолюції на одній з тематичних міжнародних конференцій.
Міжнародний рівень
Міжнародне бюро мір і ваг (BIPM) визначає метрологію як науку про вимірювання. Вона встановлює загальне розуміння одиниць, що мають вирішальне значення для людської діяльності.
Метрологія є великою областю, але її можна узагальнити за допомогою трьох основних видів діяльності:
- визначення визнаних у всьому світі одиниць виміру;
- реалізація цих одиниць на практиці;
- застосування ланцюгів відстеження (зв’язування з еталонними стандартами).
Ці поняття різною мірою застосовні до трьох основних областях метрології:
- наукова;
- прикладна, технічна або промислова;
- законодавча.
У різних міжнародних бюро займаються всім, чому присвячені метрологія, стандартизація та сертифікація – завдання й рішення, винахід нових заходів, поліпшення старих. Всім цим зайняті організації щодо забезпечення стандартизації та сертифікації.
Наукова метрологія
Наукова метрологія пов’язана з створенням одиниць вимірювання, розробкою нових методів, реалізацією стандартів і контролем їх дотримання у всіх інстанціях. Сюди ж відноситься складання завдань і рішень стандартизації, сертифікації, метрології.
Цей тип метрології вважається вищим рівнем розвитку цієї науки, прагнуть до вищої міри точності. BIPM підтримує базу даних метрологічних калібрувальних і вимірювальних можливостей та інститутів по всьому світу, діяльність яких рецензується. У вимірах BIPM визначив дев’ять областей метрології, які включають акустику, електрика і магнетизм, довжину, масу і пов’язані з ними величини, фотометрію і радиометрию, іонізуюче випромінювання, час і частоту, термометрію та хімію.
Останні події
Враховуючи збільшення кількості завдань метрології, метрологію було вирішено доповнювати і виводити на міжнародний рівень. Пізніше було запропоновано нове визначення базових одиниць СІ, яке було офіційно затверджено в листопаді 2018 року і вступить в силу в травні 2019 року.
Мотивація при зміні базових одиниць полягає в тому, щоб зробити всю систему виведеної з фізичних констант, що вимагає видалення прототипу кілограма, оскільки це останній артефакт, від якого залежать визначення одиниць. Наукова метрологія грає важливу роль у цьому перевизначенні одиниць, оскільки для їх точного визначення потрібна скрупульозна визначення фізичних констант.
Практична метрологія та промислова
Прикладна, технічна або промислова галузь цієї науки стосується застосування вимірювань до виробничих та інших процесів і їх використання в суспільстві, забезпечення придатності приладів, їх калібрування та контролю якості. Враховуючи завдання метрології, метрологія промислова і прикладна часом некоректно ототожнюється з усією цією багатогранною наукою в силу того, що з усіх її областей вона є найпомітнішою для обивателя.
Здійснення якісних вимірювань важливо в промисловості, так як воно впливає на вартість і якість кінцевого продукту і на 10-15 % на виробничі витрати. Хоча акцент у цій галузі метрології робиться на самих вимірах, відстеження калібрування пристрою необхідно для забезпечення достовірності. Визнання метрологічної компетенції в промисловості може бути досягнуто за допомогою угод про взаємне визнання, акредитації чи експертною оцінкою. Промислова метрологія важлива для економічного і промислового розвитку країни, а її цілі в окремій країні можуть вказувати на її економічний статус.
Законодавча метрологія
З урахуванням усіх перерахованих вище завдань метрології, законодавча метрологія грає вельми допоміжну роль, і ось чому. Справа в тому, що вона є юридичною підтипом цієї науки і до діяльності, яка витікає із встановлених законом вимог щодо безпосередньому вимірюванню, встановленню одиниць, приладів і методів для його здійснення. Такі законодавчі вимоги можуть виникати із-за необхідності захисту здоров’я, громадської безпеки, довкілля, оподаткування, захисту споживачів та справедливої торгівлі.
Тематичні організації, присвячені цьому виду метрології, створюються по всьому світу для надання допомоги у гармонізації правил за межами національних кордонів з метою забезпечення того, щоб законодавчі вимоги не перешкоджали торгівлі.
