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 sÄ… 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 przyrzÄ…dami.
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-Xp
X - wynik pomiaru (surowy)
Xp- wartość poprawna
Wartość poprawna stanowi najlepsze przybliżenie wartości prawdziwej
(rzeczywistej) w określonej sytuacji pomiarowej.
Błąd względny pomiaru
" X
´ =
X
p
błąd w procentach
" X
´[%] = Å"100%
X
p
Poprawka
p = -"X
Xp = 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 "Xg można wyrazić w postaci szerokości przedziału utworzonego
przez granice błędu. Im przedział jest mniejszy, tym pomiar jest dokładniejszy.
X-"Xg X X+"Xg
Xmin 2"Xg
Xmax
Jeśli błąd graniczny chcemy wyrazić w postaci błędu względnego, to "Xg odnosimy
do wyniku pomiaru X:
" Xg
´g =
X
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.