1.2 Основные понятия метрологии и их определения

Метрология, как любая другая профессиональная сфера деятельности, имеет свою систему понятий, свою терминологию. Знание этой терминологии, правильное и умелое её применение являются непременным условием грамотного и эффективного использования метрологии, её методов и средств для решения измерительных задач. Ещё знаменитый французский математик 17 века Рене Декарт говорил: «Верно определяйте слова, и вы освободите мир от половины недоразумений». Метрологическая терминология – это унифицированная, стандартизированная, довольно разветвлённая система понятий и определений, которая складывалась годами и прошла ряд модернизаций. В настоящее время основными нормативными документами по метрологической терминологии в стране являются Федеральный закон РФ «Об обеспечении единства измерений» и рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29 – 99 «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения», действующие на всей территории стран Содружества независимых государств. Рекомендации содержат примерно 260 общеупотребительных терминов; термины более узкого или специального назначения содержаться в других стандартах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ). Ниже даны некоторые, наиболее важные из этих понятий и их определения.

• Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология разделяется на три составные части: теоретическую, законодательную и практическую (прикладную).

Теоретическая метрология – это разработка теории измерений; построение систем единиц физических величин; создание и модернизация эталонов единиц физических величин; разработка теории погрешностей; методов и порядка передачи единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений; разработка теории метрологической надёжности.

Законодательная метрология – это разработка комплексов взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, нуждающихся в регламентации и контроле со стороны государства и направленных на обеспечение единства измерений и единообразие средств измерений, таких как терминология, метрологические характеристики, методики выполнения измерений и методики поверки, поверочные схемы и другое. «Продукция» законодательной метрологии: законы, стандарты, рекомендации, методические указания, руководящие документы, методики, инструкции. Всё это документы – официальные, в совокупности представляющие собой единую законодательную и нормативную базу метрологии.

Практическая (прикладная) метрология – это использование положений, наработок, требований и установок теоретической и законодательной метрологии непосредственно в метрологической практике: хранение, обслуживание и использование эталонов единиц; разработка и приёмка (ввод в эксплуатацию) средств измерений; поверка и/или калибровка средств измерений при выпуске из производства или ремонта и во время эксплуатации; оснащение (выбор, комплектование) средствами измерений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, производственных комплексов, транспортных систем, торговли, систем обеспечения безопасности и охраны окружающей среды, медицины, спорта, вооружённых сил и других видов деятельности; организация и управление метрологическими службами, обучение метрологических кадров. Более того, практическая метрология является основой целой отрасли промышленности – приборостроения.

• Физическая величина – свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам (телам, веществам, полям, состояниям, явлениям, процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

• Единица (измерения) величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно (по определению, соглашению) присвоено числовое значение, равное единице. Единицы, как правило, реализуются в виде эталонов.

• Эталон единицы величины – тело, техническое средство или комплекс технических средств, обеспечивающие воспроизведение (каждый раз заново) и (или) хранение единицы с целью передачи её размера другим средствам измерений, выполненное по особой технологии и официально утверждённое в установленном порядке в качества эталона. Эталон – это средство измерений конкретной физической величины, обладающее наивысшей точностью в стране. Конкретный эталон может воспроизводить не единицу как таковую физической величины, а дольное или кратное её значение, или несколько её значений. Эталон – это, как правило, воплощение новейших достижений науки, техники и технологии в данной области. Именно поэтому эталоны периодически модернизируются или даже заменяются, чем обеспечивается расширение диапазона и повышение точности воспроизведения единицы.

• Измерение величины – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины опытным путём с помощью специальных технических средств. В данном случае «опытный путь» следует понимать как некоторое реальное и материальное взаимодействие физической величины, т.е. свойства физического объекта, и технического средства как с участием человека (экспериментатора, оператора), так и без него (автоматически). Найденное таким образом значение физической величины есть результат измерения.

• Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные (установленные) метрологические характеристики. Органы чувств человека или иных живых существ, а также технические средства, в основу которых положено использование таких органов, средствами измерений не являются. Они могут быть использованы только в качестве вспомогательных средств: снятие показаний, фиксация совпадений размеров величин (положений в пространстве, интенсивностей света, цветов, частоты звуков).

• Погрешность (результата) измерений – отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Другими словами, погрешность есть алгебраическая разность между результатом измерения и истинным (реальным) значением физической величины, взятой с учётом знака.

• Точность измерений – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины, т.е. близость к нулю погрешности измерений. Общепризнанного и нормированного количественного выражения точность измерений не имеет, и поэтому остаётся чисто качественным понятием. Часто применяемое выражение: «Точность измерения такой-то величины равна ± 1 %» – грубая ошибка; к сожалению, подобные выражения всё ещё находят место в языке не только обывателей, но специалистов.

• Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в стране единицах величин, а показатели точности измерений (погрешность) не выходят за установленные границы. Такое единство измерений само собой не возникает, а является результатом его обеспечения.

• Обеспечение единства измерений – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами.

• Метрологическое обеспечение – научно-техническая, организационная и производственная деятельность, направленная на обеспечение в масштабах всего народного хозяйства получения полной, своевременной, достоверной измерительной информации о свойствах и состоянии как природных, так и техногенных объектов. Метрологическое обеспечение включает в себя обеспечение единства измерений, оснащение средствами измерений и методиками измерений всех субъектов научной, технической и производственной деятельности, проведение метрологической экспертизы проектов, конструкторской и технологической документации, подготовку метрологических кадров.