Одна з головних завдань метрології - забезпечення єдності вимірювань.
При проведенні вимірювань необхідно забезпечити їх єдність. Під єдністю вимірювань розуміється характеристика якості вимірів, що полягає в тому, що їх результати виражаються в узаконених одиницях, розміри яких у встановлених межах рівні розмірам відтворених величин, а похибки результатів вимірювань відомі з заданою довірчою ймовірністю і не виходять за встановлені межі.
Поняття "єдність вимірювань" досить ємне. Воно охоплює найважливіші завдання метрології: уніфікацію одиниць фізичних величин, розробку систем відтворення величин і передачі їх розмірів робочим засобам вимірювань з установленою точністю і ряд інших питань. Єдність має забезпечуватися за будь-якої точності, необхідної науці і техніці.
На державному рівні діяльність щодо забезпечення єдності вимірювань регламентується стандартами, державною системою, забезпеченням єдності вимірювань Метрологія.
Відповідно до Закону РФ "Про забезпечення єдності вимірювань" єдність вимірювань - стан вимірювань, за якого їх результати виражені в допущених до застосування в РФ одиницях величин, а показники точності вимірювань не виходять за встановлені межі.
На досягнення і підтримання на належному рівні єдності вимірювань спрямована діяльність державних і відомчих метрологічних служб, що проводиться відповідно до встановлених правил, вимог і норм. На державному рівні діяльність щодо забезпечення єдності вимірювань регламентується стандартами. Державної системи забезпечення єдності вимірювань (ГСИ) або нормативними документами органів метрологічної служби.
Для забезпечення єдності вимірювань необхідна тотожність одиниць, в яких проградуйовані всі існуючі засоби вимірювань однієї і тієї ж величини. Це досягається шляхом точного відтворення та зберігання в спеціалізованих установах встановлених одиниць фізичних величин і передачі їх розмірів застосовуваних засобів вимірювань.
Правовою основою забезпечення єдності вимірювань служить законодавча метрологія, яка представляє собою звід державних актів і нормативно-технічних документів різного рівня, що регламентують метрологічні правила, вимоги та норми.
Єдність вимірювань може бути забезпечено при дотриманні двох умов, які можна назвати основними:
- вираз результатів вимірювань в допущених до застосування в Російській Федерації одиницях величин;
- встановлення допустимих помилок (похибок) результатів вимірювань і меж, за які вони не повинні виходити
Похибкою називають відхилення результату вимірювань від дійсного (істинного) значення вимірюваної величини. Слід мати на увазі, що справжнє значення фізичної величини вважається невідомим і застосовується в теоретичних дослідженнях; дійсне значення фізичної величини встановлюється експериментально в припущенні, що результат вимірювання максимально наближається до істинного значення.
Якість вимірювань характеризує сукупність властивостей засобів вимірювань, що забезпечують отримання у встановлений термін результатів вимірювань з необхідною точністю, достовірністю, правильністю, сходимостью, відтворюваністю.
Точність вимірювань - характеристика якості вимірювання, що відображає близькість до нуля похибки результату вимірювання.
Достовірність вимірювань визначається ступенем довіри до результату вимірювання і характеризується ймовірністю того, що істинне значення вимірюваної величини знаходиться в зазначених межах. Дана ймовірність називається довірчою.
Правильність вимірювань - характеристика вимірювань, що відображає близькість до нуля систематичних похибок результатів вимірювань.
Збіжність результату вимірів - характеристика якості вимірів, що відбиває близькість один до одного результатів вимірювань однієї і тієї ж величини, які виконуються повторно одними і тими ж методами і засобами вимірювань і в одних і тих же умовах. Збіжність відображає вплив випадкових похибок на результат вимірювання.
Відтворюваність результатів вимірювань - характеристика якості вимірів, що відбиває близькість один до другурезультатов вимірювань однієї і тієї ж величини, отриманих в різних місцях, різними методами і засобами вимірювань, різними операторами, але приведених до одних і тих же умов.
Метрологія - це комплекс встановлених стандартами взаємопов'язаних правил, положень, вимог і норм, що визначають організацію і методику проведення робіт з оцінки та забезпечення точності вимірювань.
Технічною основою ГСИ є:
§ Система (сукупність) державних еталонів одиниць і шкал фізичних величин - еталонна база країни
§ Система передачі розмірів одиниць і шкал фізичних величин від еталонів до всіх СІ за допомогою еталонів та інших засобів перевірки.
§ Система розробки, постановки на виробництво і випуску в обіг робочих СІ, що забезпечують дослідження, розробки, визначення з необхідною точністю характеристик продукції, технологічних процесів та інших об'єктів.
§ Система державних випробувань СІ (твердження типу СІ), призначених для серійного або массоого виробництва та ввезення з-за кордону партіями.
§ Система державної та відомчої метрологічної атестації, повірки та калібрування СІ
§ Система стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів
§ Система стандартних довідкових даних про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів.
Розрізняють відтворення одиниць:
- децентралізоване (одиниці відтворюються там, де виконуються вимірювання (м ^ 2)
- централізоване (інформація про одиниці передається з місця їх централізованого зберігання та відтворення. Воно здійснюється за допомогою спеціальних технічних засобів, які називаються еталонамі.Основние одиниці відтворюються тільки централізовано.
Еталон одиниці величини - засіб вимірювань, призначений для відтворення і зберігання одиниці величини (або кратних або часткових значень величини) з метою передачі її розміру іншим засобам вимірювань даної величини. Від еталона одиниця величини передається розрядним еталонам, а від них - робочим засобам вимірювань.
Засоби вимірювання (СІ) можна розділити на еталони і робочі засоби вимірювань.
Робочі засоби вимірювань застосовують для визначення параметрів (характеристик) технічних пристроїв, технологічних процесів, навколишнього середовища і т.д. Відтворення, зберігання і передача розмірів одиниць здійснюються за допомогою первинних, вторинних та робочих еталонів. Еталони робочі раніше називалися зразковими засобами вимірювань. Вищою ланкою в метрологічної ланцюга передачі розмірів одиниць вимірювань є еталони.
Еталон - це високоточна міра, призначена для відтворення і зберігання одиниці фізичної величини (ФВ) з метою передачі її розміру іншим засобам вимірювань.
Від еталона одиниця величини передається розрядним еталонам, а від них - робочим засобам вимірювань.
Еталон повинен володіти трьома істотними ознаками: незмінністю, відтворюваністю і слічаемостью.
ü Незмінність - властивість еталона утримувати незмінним розмір відтворюваності одиниці ФВ протягом тривалого інтервалу часу.
ü Відтворюваність - можливість відтворення одиниці ФВ з найменшою похибкою для досягнутого рівня розвитку техніки вимірювань.
ü Слічаемость - можливість забезпечення звірення з еталоном інших засобів вимірювань, нижчестоящих по повірочної схемою, з найбільшою точністю для досягнутого рівня розвитку техніки вимірювань.
В визначення еталону входять поняття: відтворення, зберігання, передача.
Відтворення одиниці ФВ - сукупність операцій по матеріалізації одиниці ФВ за допомогою державного первинного еталона. Розрізняють відтворення основних і похідних одиниць.
Передача розміру одиниць - приведення розміру одиниці ФВ, що зберігається вивіреним СІ, до розміру одиниці, що відтворюється або зберігається еталоном, здійснюване при їх перевірці (калібруванню). Розмір одиниці передається "зверху вниз".
Зберігання одиниць - сукупність операцій, які забезпечують незмінність у часі розміру одиниці, притаманного даному СІ.
Розрізняють такі види еталонів:
Первинний еталон - еталон, що відтворює одиницю фізичної величини з найвищою точністю, можливої в даній галузі вимірювань на сучасному рівні науково-технічних досягнень. Первинний еталон може бути національним (державним) та міжнародним. Державний первинний еталон - державний еталон одиниці ФВ, що забезпечує відтворення, зберігання і передачу одиниці ФВ з найвищою в РФ точністю, що затверджується в цій якості у встановленому порядку і застосовуваний в якості вихідного на території РФ [2].
Міжнародні первинні еталони приймаються за міжнародною угодою в якості міжнародної основи для узгодження з ними розмірів одиниць, відтворюваних і збережених національними еталонами.
Первинного еталона підпорядковані вторинні і робочі еталони.
Вторинні еталони отримують розмір одиниці шляхом звірення з первинними еталонами розглянутої одиниці.
Еталони робочі сприймають розмір одиниці від вторинних еталонів і, в свою чергу, служать для передачі розміру менш точному робочому еталону і робочим засобам вимірювань. Еталони робочі підрозділяють на розряди (1-й, 2-й, 3-й.).
Еталони порівняння - еталони, що застосовуються для звірення еталонів, які з тих чи інших причин не можуть бути безпосередньо звірити один з одним.
Еталони в звичайних вимірах не використовуються.