Metrologia (ang. metrology) jest dziedziną wiedzy dotyczącą pomiarów, obejmującą
wszystkie zagadnienia teoretyczne i praktyczne związane z pomiarami - niezależnie
od ich dokładności oraz gałęzi nauki i techniki.


Zasadnicze działy metrologii

1. teoria mierzenia będąca systemem naukowo uzasadnionych praw wyjaśniających

istotę pomiarów i sposoby ich wykonywania;

2. technika mierzenia (zwana także techniką pomiarów) obejmującą ogół sposobów

mierzenia);

3. instrumentacja, a więc narzędzia pomiarowe oraz wiedza o ich projektowaniu,

konstruowaniu i eksploatacji.

Definicja klasyczna

Pomiar (ang. measurement) jest zbiorem operacji mających na celu określenie
wartości wielkości, przy czym wielkość (ang. quantity) jest cechą zjawiska, ciała lub
substancji, którą można rozróżnić jakościowo i określić ilościowo.

Definicja współczesna

Pomiar (ang. measurement) jest zbiorem operacji mających na celu określenie:
• wartości wielkości,

• czasowego lub przestrzennego rozkładu wielkości,

• transformaty (np. rozkładu prawdopodobieństwa, rozkładu widma),

• charakterystyki (np. napięciowo-prądowej),

• parametrów
nie wielkości-cechy obiektu mierzonego, ale wielkości-cechy obiektu
wyidealizowanego
wielkości-modelu cechy obiektu.


Obserwacja

wiedza jakościowa

→

Pomiar

→ wiedza ilościowa

Mierzenie jest szczególnym przypadkiem eksperymentu, a każdy eksperyment
ilościowy opiera się na pomiarach.

Definicja współczesna

Wielkość - jest to cecha modelu zjawiska, ciała lub substancji (wyidealizowanego
zjawiska, ciała lub substancji), którą można rozróżnić jakościowo i określić ilościowo.


Wartość wielkości - wyrażenie wielkości w postaci liczby i odpowiedniej jednostki
miary (lub wartość wyrażona iloczynem liczby przez jednostkę miary)

x = xu

gdzie: x - wartość wielkości, x - wartość liczbowa wielkości, u - nazwa lub symbol
jednostki wielkości.


Narzędzia pomiarowe to środki techniczne przeznaczone do wykonywania
pomiarów. Zalicza się do nich wzorce miar, systemy i przyrządy pomiarowe oraz
przetworniki pomiarowe.

Wzorzec - system, przyrząd lub materiał przeznaczony do odtwarzania jednej lub
wielu wartości określonej wielkości. Parametrami wzorca są:
• nominalna miara wzorca;

• błąd miary wzorca;

• okres zachowania błędu miary wzorca;

• warunki, w których miara i błąd są zachowane.

Wyróżnia się etalony, wzorce kontrolne i wzorce użytkowe.

Etalony są wzorcami przeznaczonymi do przekazywania miary innym wzorcom.

Tworzy się hierarchię etalonów:
etalon podstawowy (zwykle państwowy),
etalony niższych stopni.

Przez kolejne porównania wyznacza się wartości etalonów niższych stopni, wzorców
kontrolnych i wzorców użytkowych.

Wzorce kontrolne nie biorą bezpośredniego udziału w pomiarach, mogą być
używane do sprawdzania przyrządów pomiarowych.

Wzorce użytkowe służą do wykonywania pomiarów samodzielnie lub łącznie z
innymi przyrządami.

Przyrządy pomiarowe - środki techniczne przeznaczone do mierzenia wartości
różnych wielkości z określoną dokładnością.

Miernik - przyrząd pomiarowy wskazujący wprost wartość wielkości mierzonej.

Przyrząd analogowy - przyrząd, którego wskazanie jest ciągłą funkcją wartości
wielkości mierzonej.

Przyrząd cyfrowy - przyrząd, który wartość liczbową wielkości mierzonej podaje w
postaci cyfrowej.

System pomiarowy - zestaw narzędzi pomiarowych i urządzeń pomocniczych objęty
wspólnym sterowaniem, tworzący wspólną całość przeznaczoną do zbierania,
przetwarzania, pomiaru i rejestracji mierzonych wielkości w celu określenia stanu
badanego obiektu.

Błąd bezwzględny pomiaru

∆X = X-X

p

X - wynik pomiaru (surowy)
X

p

- wartość poprawna

Wartość poprawna stanowi najlepsze przybliżenie wartości prawdziwej
(rzeczywistej) w określonej sytuacji pomiarowej.


Błąd względny pomiaru

p

X

X

∆

=

δ

błąd w procentach

%

100

[%]

⋅

∆

=

δ

p

X

X

Poprawka

p = -

∆X

X

p

= X+p

Błąd pomiaru nie zawsze możemy wyznaczyć w postaci błędu o znanej wartości
i znaku. Szacuje się wtedy błąd graniczny, to jest największą możliwą dodatnią
i ujemną wartość błędu.

Błąd graniczny

∆X

g

można wyrazić w postaci szerokości przedziału utworzonego

przez granice błędu. Im przedział jest mniejszy, tym pomiar jest dokładniejszy.

X-

∆X

g

X X+

∆X

g

X

min

2

∆X

g

X

max

Jeśli błąd graniczny chcemy wyrazić w postaci błędu względnego, to

∆X

g

odnosimy

do wyniku pomiaru X:

X

X

g

g

∆

=

δ

Coraz częściej niedokładność pomiaru szacowana jest metodą probabilistyczną.
Wówczas wyraża ją się w postaci niepewności pomiaru. Niepewność pomiaru jest
oceną (estymatą) przedziału wartości, w którym z określonym prawdopodobieństwem
znajduje się wartość prawdziwa mierzonej wielkości.