Метрологія

Фізична величина (ФВ) – властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох фізичних об’єктів, але в кількісному відношенні індивідуальна для кожного з них.
Розмір ФВ - це кількісний вміст фізичної величини в даному об’єкті.
Числове значення ФВ - вираз розміру ФВ у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць.
Одиниця ФВ – ФВ фіксованого розміру, прийнята для кількісного виразу однорідних з нею величин.
Вимірювання - відображення ФВ їх числовими значеннями за допомогою експеременту і обчислень з використаннями спеціальних технічних засобів.
Основні визначення в метрології

стандартизація систем одиниць ФВ;
відтворення одиниць за допомогою еталонів;
передача розміру одиниць від еталонів до робочих засобів вимірювань.
Єдність вимірювань - стан вимірювань, за якого їх результати виражаються в узаконених одиницях вимірювань, а характеристики похибок або невизначеності вимірювань відомі та із заданою ймовірністю не виходять за встановлені границі.

Складання системи рівнянь, що виражають залежність між всіма величинами, для яких необхідно встановити одиниці вимірювання;
Вибір основних одиниць на підставі аналізу системи рівнянь;
Утворення похідних одиниць;
Утворення кратних і дольних одиниць (кратні одиниці рівні цілому числу основних або похідних одиниць, дольні – складають певну частку основної або похідної одиниці).
Принципи формування раціональної системи одиниць (Гаусс, 1832 г.)

Система SI прийнята в1960 на XI ГКМВ
ДСТУ 3651 0-2: 97

первинний – що забезпечує відтворення одиниці з найвищою в країні точністю;
вторинний – отримує розмір одиниці безпосередньо від первинного;
робочий – призначений для передачі розміру одиниці робочим ЗВ;
еталон порівняння – застосовується для звірення еталонів, які не можуть бути безпосередньо звірені один з одним;
транспортуючий – призначений для транспортування до місця перевірки (калібрування) ЗВ або звірення еталонів;
державний – первинний еталон, прийнятий як результуючий для країни;
груповий – сукупність ЗВ одного типу, які використовуються спільно для підвищення точності вимірювань;
еталонний набір – сукупність ЗВ, що дозволяють відтворювати одиницю в діапазоні, що представляє об’єднання діапазонів вказаних ЗВ.
Еталон – засіб вимірювання (ЗВ), призначений для відтворення і (або) зберігання одиниці і передачі її розміру нижчестоящим по перевірочній схемі ЗВ і затверджений як еталон в установленому порядку

Незмінність еталона — властивість еталона утримувати незмінним розмір відтворної ним одиниці протягом тривалого періоду часу, а всі зміни, залежні від зовнішніх умов (температура, вогкість, тиск і т. п.), повинні бути строго описані — функціями величин, доступних точному вимірюванню.
Відтворність еталона — можливість відтворення одиниці фізичної величини з якнайменшою похибкою для даного рівня розвитку вимірювальної техніки.
Співставленість еталона — можливість забезпечення звірення з еталоном інших засобів вимірювань, нижчестоячих по повірочній схемі, з щонайвищою точністю для даного рівня розвитку техніки вимірювань.
Необхідно розрізняти терміни: “вимірювання”, “контроль”, “випробування” і “діагностування”.
Контроль – окремий випадок вимірювання, і він проводиться з метою встановлення відповідності вимірювальної величини заданому допуску. Контроль використовується також для настройки, регулювання і при установці (заміні) окремих блоків технічних засобів (ТЗ).
Випробування - полягає у відтворенні в заданій послідовності певних дій, вимірюванні реакцій об’єкту на дану дію і їх реєстрації.
Діагностування системи – процес розпізнавання стану елементів цієї системи в даний момент часу. За висновками діагностування можна прогнозувати стан елементів системи при подальшій її експлуатації.

Міжнародне Бюро мір і ваг (ВІРМ, Paris) – міждержавна науково-дослідна установа, що працює під юрисдикцією Міжнародного Комітету мір і ваг;
Національний інститут стандартів і технологій США (NIST);
Федеральний фізико-технічний інститут Германії (РТВ);
Національна фізична лабораторія Англії (NPL);
Національне Бюро по метрології Франції (BNM);
Всеросійський НДІ метрології ім. Менделєєва (ВНІЇМ, м. Санкт-Петербург);
Всеросійский НДІ фізико-технічних і радіотехнічних вимірювань (ВНІЇФТРІ, Московська обл.).
Національний науковий центр «Інститут метрології», м. Харків, Україна.
Найбільш розвинені центри світової метрології:

Повірочна схема – нормативний документ, що встановлює супідрядність ЗВ, що беруть участь в передачі розміру одиниць від еталону робочим ЗВ (з вказаними методами і похибками при передачі)
Основні визначення

Передача розміру одиниці – приведення розміру одиниці ФВ, повіряючим ЗВ до розміру одиниці, відтвореної еталоном, що здійснюється при їх повірці (калібруванні) .

Основні етапи вимірювань
1. Підготовка до вимірювання, змістом якої є:
- постановка вимірювального завдання;
- вибір методу вимірювання і засобів вимірювальної техніки (ЗВТ), їх розміщення;
- забезпечення необхідних умов проведення експерименту.
2. Вимірювальний експеримент, що складається з трьох операцій:
- вимірювальне перетворення;
- відтворення вимірюваної величини одиничного розміру;
- порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання.
3. Обробка експериментальних даних, в результаті якої отримують значення вимірюваної величини і оцінку похибки вимірювань із заданою вірогідністю.

1. По вимірюваних фізичних величинах
Області вимірювань – відповідають розділам фізики;
Види вимірювань – визначаються безпосередньо вимірюваними величинами;
Галузі – розмежовують види по діапазонах вимірювань;
Підвиди – розмежовують види вимірювань в залежності від особливостей об’єкту досліджень;
Різновиди – розділення підвидів на підмножини в залежності від вимірюваного параметра.
2. По режиму використання ЗВТ
статичні – вимірювання величини, розмір якої можна вважати незмінним за час вимірювання,
динамічні – вимірювання величини, розмір якої не можна вважати незмінним за час вимірювання.
3. По кількості спостережень
з одноразовими спостереженнями;
з багатократними спостереженнями.
4. Залежно від точності, що досягається
Прецизійні вимірювання - відносяться до вимірювань при метрологічних дослідженнях, особливо відповідальних вимірюваннях, в яких вимірювання проводяться найточніше з урахуванням індивідуальних властивостей використовуваних ЗВТ і результатів додаткових вимірювань, що виконуються для контролю умов вимірювань. В цьому випадку здійснюється апостеріорна оцінка точності вимірювань.
Контрольно-перевірочні вимірювання відносяться до групи вимірювань, для яких проводиться наближена апостеріорна оцінка точності.
Технічні вимірювання - найбільш поширений вид вимірювань, які здійснюються з найменшою точністю, обробка експериментальних даних мінімальна, а точність вимірювань оцінюється апріорі, в рамках атестації методики виконання вимірювань.
5. В залежності від рівняння вимірювань:
Прямі; опосередковані; сумісні; сукупні.
Класифікація вимірювань

Похибка вимірювання Δ - відхилення результату вимірювання Х від дійсного значення Q вимірюваної величини.
Дійсне значення ФВ - значення ФВ, яке ідеальним чином характеризує в якісному і кількісному відношенні відповідну ФВ.
Дійсне значення - значення ФВ, знайдене експериментально і настільки наближається до істинного, що для даної мети може бути використано замість нього.
Два основні постулати метрології:
1) Існує дійсне значення вимірюваної величини;
2) Дійсне значення відшукати неможливо.