Теоретическая метрология: что это такое и зачем нужна?

Теоретическая метрология – это раздел метрологии, изучающий общие принципы и законы измерений. Она определяет, как и с какой точностью можно измерять физические величины, обеспечивает научную основу для эталонов, единиц и методов измерений.

Её задача – формировать фундаментальные, научные основы, на которых строится практическая и законодательная метрология.

Проще говоря, теоретическая метрология отвечает на вопрос «почему и как можно измерять?», обеспечивая научную основу для всех измерительных процессов – от создания эталонов до оценки точности приборов.

Теоретическая метрология способствует единству измерений во всех областях деятельности человека: в промышленности, науке, здравоохранении, обороне, энергетике и многих других.

Без теоретических принципов невозможно обеспечить сопоставимость результатов измерений, разработать надежные методики поверки или оценить неопределённость измерений.

Определение и предмет теоретической метрологии

Согласно современному подходу, теоретическая метрология – это раздел метрологии, изучающий закономерности измерительных процессов, методы выражения результатов измерений и способы обеспечения их достоверности.

Предметом теоретической метрологии являются:

• Физическая сущность измерений;
• Количественное выражение свойств объектов;
• Разработка моделей измерительных систем;
• Методы оценки и анализа погрешностей;
• Установление метрологических принципов, применимых к различным областям науки и техники.

Главная цель теоретической метрологии – создание универсальной научной базы для практических измерений, которая позволяет разрабатывать эталоны, методы калибровки и стандарты с высокой степенью точности.

В отличие от практической метрологии, где акцент делается на применении приборов и методик, теоретическая метрология исследует фундаментальные основы – что именно измеряется, каким образом можно описать измерительный процесс математически, какие физические величины поддаются измерению и как связаны между собой различные единицы.

Какие задачи решает теоретическая метрология?

• Разработка общей теории измерений;
• Совершенствование системы единиц;
• Разработка эталонов;
• Исследования обработки результатов измерений.

Основные понятия и категории теоретической метрологии

Теоретическая метрология оперирует рядом ключевых понятий, которые составляют основу всей измерительной деятельности.

Физическая величина и единица измерения

Физическая величина — это количественная характеристика свойства объекта или явления, общая для множества объектов и сравнимая между ними.
Для выражения величин применяются единицы измерения, которые образуют Международную систему единиц (СИ). Теоретическая метрология обеспечивает научное обоснование выбора этих единиц и их взаимосвязей.

Погрешность и неопределённость измерений

Любое измерение сопровождается отклонением результата от истинного значения. Это отклонение называют погрешностью, а меру достоверности результата – неопределённостью измерения.
Теоретическая метрология разрабатывает методы расчёта, классификации и минимизации этих параметров, что позволяет объективно оценивать качество измерений.

Трассируемость измерений

Трассируемость – это способность результата измерения быть сопоставимым с международными или государственными эталонами через непрерывную цепь поверок.
Благодаря этому принципу можно гарантировать, что результаты, полученные в разных лабораториях и странах, остаются сопоставимыми и взаимно признанными.

Таким образом, теоретическая метрология формирует научный каркас всей измерительной системы, обеспечивая единство, точность и достоверность результатов, на которых строится современная наука и промышленность.

Список источников

• Бараш В. Я. Неопределенность и погрешность в современной метрологии //Законодательная и прикладная метрология. – 2009. – №. 5. – С. 15-20.
• Шляхтин В. В. Метрология, стандартизация, сертификация. – 2017.
• Алешкевич Н. А., Гайшун В. Е. Теоретическая метрология. – 2021.
• Грановский В. А. Теоретическая метрология: проблемы и перспектива //Датчики и системы. – 2018. – №. 4. – С. 60-68.