Metrologia – pomiary, dokładność i błędy pomiarowe w praktyce

Metrologia – podstawy nauki o pomiarach

Metrologia jest działem nauki i techniki zajmującym się pomiarami, ich dokładnością, błędami pomiarowymi oraz zapewnieniem jednolitości miar. Dzieli się na:

• metrologię ogólną, która obejmuje zagadnienia wspólne dla wszystkich pomiarów,
• metrologię stosowaną odnoszącą się do pomiarów w określonych dziedzinach,
• metrologię teoretyczną zajmującą się teorią pomiarów i błędami oraz
• metrologię prawną dotyczącą jednostek miar i przyrządów pomiarowych z punktu widzenia wymagań prawnych.

Temperatura jako wielkość fizyczna

Temperatura jest wielkością fizyczną opisującą stan cieplny ciała i jest jedną z podstawowych wielkości układu SI. Jednostką temperatury w układzie SI jest kelwin (K). Temperatura służy do kontroli procesów technologicznych, pomiarów laboratoryjnych oraz opisu zjawisk fizycznych. Do pomiaru temperatury stosuje się metale i stopy takie jak platyna, miedź, nikiel oraz stopy termoparowe.

Termometry oporowe

W termometrach oporowych wykorzystywane jest zjawisko zmiany rezystancji elektrycznej metalu wraz ze zmianą temperatury. Czujniki termooporowe charakteryzują się dużą dokładnością, stabilnością wskazań oraz liniową charakterystyką i najczęściej wykonywane są z platyny.

Manometr dokładny

Manometr dokładny jest przyrządem pomiarowym służącym do precyzyjnego pomiaru ciśnienia. Stosowany jest w pomiarach laboratoryjnych, do wzorcowania innych manometrów oraz do kontroli instalacji wymagających dużej dokładności pomiaru.

Klasa dokładności i błędy pomiarowe

Klasa dokładności przyrządu pomiarowego określa maksymalny błąd, jaki może wystąpić podczas pomiaru.

• Błąd bezwzględny oblicza się ze wzoru ΔX = klasa × zakres / 100. Nie zależy on od wartości mierzonej.
• Błąd względny oblicza się ze wzoru δ = ΔX / X × 100%. Rośnie wraz ze zmniejszaniem się wartości mierzonej wielkości.

Pomiar masy

Do pomiaru masy stosuje się wagi mechaniczne oraz wagi elektroniczne. Wagi mechaniczne obejmują wagi szalkowe i wagi sprężynowe. Wagi elektroniczne dzielą się na precyzyjne, techniczne i przemysłowe. Przyrządy do pomiaru masy charakteryzują się zakresem pomiarowym, dokładnością, czułością oraz sposobem działania.

Przeliczanie jednostek długości

Przy przeliczaniu jednostek długości stosuje się przedrostki układu SI:

• decymetr to 10⁻¹ m,
• centymetr to 10⁻² m,
• milimetr to 10⁻³ m,
• mikrometr to 10⁻⁶ m.

Przy obliczeniach długości należy wszystkie wartości sprowadzić do metrów.

Rodzaje błędów pomiarowych

Błąd pomiarowy jest różnicą pomiędzy wynikiem pomiaru a wartością rzeczywistą wielkości mierzonej. Wyróżnia się:

• błędy systematyczne, które są stałe lub przewidywalne,
• błędy przypadkowe wynikające z losowych czynników,
• błędy grube spowodowane pomyłkami osoby wykonującej pomiar.

Błędy pomiarowe mogą być wyrażane jako błędy bezwzględne lub błędy względne.