Metrologia on mittaustiede. Se luo yhteisymmärryksen yksiköistä, jotka ovat kriittisiä kaiken ihmisen toiminnan mittaamisen kann alta.
Riippumatta siitä, kuinka monimutkainen metrologian tiede on, metrologian tehtävät määriteltiin jo 1700-luvulla. Tämä johti desimaalimetrijärjestelmän luomiseen vuonna 1795, joka asetti joukon standardeja muuntyyppisille mittauksille. Useat muut maat ottivat järjestelmän käyttöön vuosina 1795–1875.
Metric-yleissopimuksen mukaisten yhtenäisten maailmanlaajuisten standardien luomiseksi perustettiin BIPM (International Bureau for Combating Deviations from the System). Tämä johti kansainvälisen yksikköjärjestelmän luomiseen vuonna 1960 hyväksytyn päätöslauselman seurauksena. Näin metrologian päätehtävät ovat muuttuneet entistä globaalisemmiksi. Nyt se on yksi niistä tieteistä, joista ihmiskunnan kohtalo melkein riippuu, koska se määrää kaikkialla maailmassa omaksutut normit.
Metrologian, standardoinnin, sertifioinnin tehtävät
Tämä tiede on jaettu kolmeen päätyyppiin. Ensimmäinen on mittayksiköiden määrittely (kosketuspiste standardoinnin kanssa), toinen on näiden yksiköiden toteutus käytännössä. Sen tehtäviin kuuluu myös eräänlainen seuranta, joka yhdistää käytännössä tehdyt mittaukset referenssistandardeihin (sertifiointi). Tämän alan asiantuntijat on koulutettu ratkaisemaan metrologia/sertifiointitehtäviä, jotka ovat kriittisiä kaikissa sovelluksissa.
Alikentät
Olainalat ovat tieteellistä tai perusmetrologiaa, joka käsittelee sovellettavien, teknisten tai teollisten mittayksiköiden määrittämistä, niiden soveltamista tuotantoon ja muihin yhteiskunnan prosesseihin, sekä lainsäädäntöä, joka kattaa sääntelyn ja määräykset, keinoja ja menetelmiä koskevat vaatimukset. Metrologia-/standardointiongelmia käytetään ammattilaisten kouluttamiseen kaikilla näillä aloilla.
Lainsäädännöllinen näkökohta
Jokaisessa maassa on kansallinen mittausjärjestelmä (NMS) laboratorioiden, kalibrointikeskusten ja akkreditointielinten verkoston muodossa, jotka toteuttavat ja ylläpitävät metrologista infrastruktuuria. NMS vaikuttaa siihen, miten mittaukset tehdään maassa ja miten ne hyväksytään kansainvälisessä yhteisössä, mikä on erittäin tärkeää koko yhteiskunnalle, mukaan lukien talous, energia, ympäristö, terveydenhuolto, valmistus, teollisuus ja kuluttajien luottamus. vartenTämän alan aloittelijoita koulutetaan metrologian tehtävissä, joiden ratkaisussa opiskelijoilla ei yleensä ole ongelmia.
Tämän tieteen vaikutus kauppaan ja talouteen on yksi sen laajan käyttöönoton helpoimmin havaittavista sosiaalisista seurauksista. Reilun kaupan varmistamiseksi tarvitaan sovittu mittausjärjestelmä, jonka tämä tiede tarjoaa.
Historia
Standardisointi on kriittistä mittausten validiteetin kann alta. Ensimmäinen tallenne pysyvästä standardista tehtiin vuonna 2900 eaa. eKr., kun Egyptin kuninkaallinen kyynärä kaiverrettiin mustasta graniitista metristandardina. Kyynärä määriteltiin faaraon kyynärvarren pituudeksi plus hänen käsivarren leveydeksi, ja tämä standardi annettiin kaikille rakentajille Egyptissä. Rakennuspyramidien standardoidun pituuden onnistumisen osoittavat niiden jalkojen pituudet, jotka eroavat enintään 0,05%.
Muut sivilisaatiot ottivat käyttöön yhteiset mittastandardit, jotka asettuivat roomalaiseen ja kreikkalaiseen arkkitehtuuriin. Imperiumin romahtaminen ja sitä seurannut pimeä aikakausi aiheuttivat tiedon menettämisen toimenpiteistä ja standardoinnista. Vaikka paikalliset järjestelmät olivat yleisiä, vertailtavuus oli vaikeaa, koska monet olivat yhteensopimattomia. Vuonna 1196 Englannissa luotiin pituusstandardit, ja vuoden 1215 Magna Carta sisälsi jopa erillisen osan viinin ja oluen mittayksiköistä.
Uusi aika
Moderni metrologiaon peräisin Ranskan vallankumouksesta. Vallankumoukselliset loivat yhden painojen ja mittojen kammion yhdistääkseen kaiken mitattavissa olevan. Tämän tieteen opettamiseksi koottiin metrologian erityisongelmia, joiden ratkaisemisessa aloittelevillakin tiedemiehillä voi aluksi olla vaikeuksia.
Maaliskuussa 1791 standardimittari määriteltiin. Tämä johti desimaalimetrijärjestelmän luomiseen vuonna 1795, jossa asetettiin standardit muuntyyppisille mittauksille. Useat muut maat ottivat metrijärjestelmän käyttöön vuosina 1795–1875.
Vaikka BIPM:n alkuperäinen tehtävä oli luoda kansainvälisiä mittayksiköitä koskevia standardeja ja saattaa ne kansallisten standardien mukaisiksi, toimiston toiminta-alue on laajentunut tieteen kehityksen myötä. Nyt se sisältää sähköisiä, fotometrisiä yksiköitä ja standardeja ionisoivan säteilyn mittaamiseen. Metrijärjestelmä modernisoitiin vuonna 1960, kun kansainvälinen yksikköjärjestelmä luotiin yhdessä temaattisessa kansainvälisessä konferenssissa hyväksytyn päätöslauselman seurauksena.
Kansainvälinen taso
International Bureau of Weights and Measures (BIPM) määrittelee metrologian mittaustieteen tieteeksi. Se luo yhteisymmärryksen ihmisen toiminnan kann alta kriittisistä yksiköistä.
Metrologia on laaja ala, mutta se voidaan tiivistää kolmeen päätoimintoon:
- kansainvälisesti tunnustettujen mittayksiköiden määritelmä;
- näiden yksiköiden toteutus käytännössä;
- seurantaketjujen sovellus (liitos viitteellästandardit).
Nämä käsitteet koskevat vaihtelevasti kolmea metrologian pääaluetta:
- tieteellinen;
- soveltuva, tekninen tai teollinen;
- lainsäädäntö.
Erilaisissa kansainvälisissä toimistoissa kaikki, jolle metrologia, standardointi ja sertifiointi on omistettu - tehtävät ja ratkaisut, uusien toimenpiteiden keksiminen, vanhojen parantaminen. Kaiken tämän tekevät organisaatiot varmistaakseen standardoinnin ja sertifioinnin.
Tieteellinen metrologia
Tieteellinen metrologia liittyy mittayksiköiden luomiseen, uusien menetelmien kehittämiseen, standardien toimeenpanoon ja niiden noudattamisen valvontaan kaikissa tapauksissa. Tämä sisältää myös standardisoinnin, sertifioinnin ja metrologian tehtävien ja ratkaisujen valmistelun.
Tällaista metrologiaa pidetään tämän tieteen korkeimpana kehitystasona, ja se pyrkii korkeimpaan tarkkuuteen. BIPM ylläpitää tietokantaa metrologisista kalibrointi- ja mittausvalmiuksista ja vertaisarvioiduista laitoksista ympäri maailmaa. BIPM on määritellyt mittauksissa yhdeksän metrologian aluetta, joihin kuuluvat akustiikka, sähkö ja magnetismi, pituus, massa ja niihin liittyvät suureet, fotometria ja radiometria, ionisoiva säteily, aika ja taajuus, lämpömitta ja kemia.
Viimeisimmät tapahtumat
Metrologiatehtävien määrän kasvun vuoksi metrologiaa päätettiin täydentää ja tuoda se kansainväliselle tasolle. Myöhemmin ehdotettiin uutta SI-perusyksiköiden määritelmää, joka hyväksyttiin virallisestimarraskuuta 2018 ja voimaan toukokuussa 2019.
Perusyksiköiden muuttamisen motiivi on tehdä koko järjestelmästä johdettavissa fysikaalisista vakioista, mikä edellyttää kilogramman prototyypin poistamista, koska se on viimeinen artefakti, josta yksikkömääritykset riippuvat. Tieteellisellä metrologialla on tärkeä rooli tässä yksiköiden uudelleenmäärittelyssä, koska niiden tarkka määrittely edellyttää tiukkaa fysikaalisten vakioiden määrittelyä.
Käytännön ja teollinen metrologia
Tämän tieteen soveltava, tekninen tai teollinen ala koskee mittausten soveltamista teollisiin ja muihin prosesseihin ja niiden käyttöä yhteiskunnassa, instrumenttien sopivuuden varmistamista, kalibrointia ja laadunvalvontaa. Metrologian tehtävät huomioon ottaen teollinen ja sovellettu metrologia tunnistetaan joskus väärin kaikkeen tähän monimuotoiseen tieteeseen, koska se on kaikista osa-alueistaan maallikon silmissä havaittavin.
Laadulliset mittaukset ovat tärkeitä teollisuudessa, koska ne vaikuttavat lopputuotteen kustannuksiin ja laatuun sekä 10-15 % tuotantokustannuksista. Vaikka painopiste tällä metrologian alueella on itse mittauksissa, seurantalaitteen kalibrointi on tarpeen validiteetin varmistamiseksi. Teollisuuden metrologisen osaamisen tunnustaminen voidaan saavuttaa vastavuoroista tunnustamista koskevien sopimusten, akkreditoinnin tai vertaisarvioinnin avulla. Teollinen metrologia on tärkeä maan taloudellisen ja teollisen kehityksen kann alta, ja sen tavoitteet tietyssä maassa voivat osoittaa sen taloudellisen aseman.
Juridinen metrologia
Kaikki edellä mainitut metrologian tehtävät huomioon ottaen lakisääteisellä metrologialla on hyvin apurooli, ja tässä on syy. Tosiasia on, että se on tämän tieteen oikeudellinen alatyyppi ja koskee toimintaa, joka seuraa lain suoraa mittausta koskevista vaatimuksista, yksiköiden, instrumenttien ja menetelmien perustamisesta sen toteuttamiseksi. Tällaiset lailliset vaatimukset voivat johtua tarpeesta suojella terveyttä, yleistä turvallisuutta, ympäristöä, verotusta, kuluttajansuojaa ja reilua kauppaa.
Tällaiselle metrologialle omistautuneita temaattisia organisaatioita perustetaan ympäri maailmaa auttamaan säännösten yhdenmukaistamisessa yli kansallisten rajojen, jotta voidaan varmistaa, etteivät lailliset vaatimukset estä kauppaa.
