مترولوژی ( اندازه شناسی ) Metrology
مترولوژی مطالعه علمی اندازه گیری است، که درک مشترکی از واحدهای اندازه گیری ایجاد می کند و در پیوند دادن فعالیتهای انسانی بسیار مهم است. اندازه گیری مدرن ریشه در انگیزه سیاسی انقلاب فرانسه برای استاندارد سازی واحدها دارد. وقتی که استاندارد طول از یک منبع طبیعی پیشنهاد شد. این امر منجر به ایجاد سیستم متریک مبتنی بر رقم دهدهی وایجاد مجموعه ای از استانداردها برای انواع دیگر اندازه گیری ها شد. چندین کشور دیگر سیستم متریک را بین سالهای ۱۷۹۵ و ۱۸۷۵ پذیرفته اند. برای اطمینان از انطباق بین کشورها ، دفتر بین المللی اوزان و اندازه گیری توسط کنوانسیون متر تأسیس شد. این در نتیجه مصوبه ای در (Bureau International des Poids et Mesures) یازدهمین کنفرانس عمومی اوزان و اندازه گیری ها (Conference General des Poids et Mesures) (CGPM) در سال ۱۹۶۰ به سیستم بین المللی واحدها (SI) تبدیل شده است.
مترولوژی به سه فعالیت اساسی که باهم همپوشانی دارند تقسیم می شود. نخست تعریف واحدهای اندازه گیری ، دوم تحقیق بر روی واحدهای اندازه گیری در عمل و در آخرین ردیابی است که پیوند اندازه گیری های انجام شده در عمل با استانداردهای مرجع را به همراه دارد. این فعالیتهای همپوشانی بوسیله درجات مختلف توسط سه زیرشاخه اصلی اندازه گیری استفاده می شود. زیر مجموعه ها اندازه گیری علمی یا بنیادی هستند که مربوط به ایجاد واحدهای اندازه گیری ، اندازه گیری کاربردی ، فنی یا صنعتی ، کاربرد اندازه گیری برای تولید و سایر فرایندها در جامعه و اندازه گیری حقوقی میشود که شامل مقررات قانونی است.
در هر کشور ، یک سیستم اندازه گیری ملی (NMS) به عنوان شبکه ای از آزمایشگاه ها ، امکانات کالیبراسیون و مجوزهای تأیید اعتبار وجود دارد که زیرساخت های اندازه گیری آن را اجرا و حفظ می کنند NMS بر چگونگی اندازه گیری در یک کشور و شناسایی آنها توسط جامعه بین المللی تأثیر می گذارد ، که تأثیر گسترده ای در جامعه آن دارد (از جمله اقتصاد ، انرژی ، محیط زیست ، بهداشت ، تولید ، صنعت و اعتماد مصرف کننده) اثرات مترولوژی بر تجارت و اقتصاد از ساده ترین تأثیرات اجتماعی است. برای تسهیل تجارت عادلانه ، باید یک سیستم اندازه گیری توافق شده وجود داشته باشد.
تاریخچه
توانایی اندازه گیری به تنهایی کافی نیست. استاندارد سازی برای معنی دار بودن اندازه گیری ها بسیار مهم است. اولین رکورد استاندارد دائمی در ۲۹۰۰ سال قبل از میلاد مسیح بود ، وقتی ذراع سلطنتی مصر از گرانیت سیاه تراشیده شد. موفقیت این طول استاندارد برای ساخت هرم ها نه طول پایه های آنها که بیش از ۰٫۰۵ درصد متفاوت است ، نشان داده می شود.
سایر تمدن ها با معماری رومی و یونانی مبتنی بر سیستم های متمایز اندازه گیری ، استانداردهای اندازه گیری قابل قبول را تولید کردند. فروپاشی امپراتوری ها و عصر تاریکی که پس از آنها به وجود آمد ، دانش اندازه گیری و استاندارد سازی را از دست داد. اگرچه سیستمهای محلی اندازه گیری معمول بودند ، اما مقایسه آنها بسیار دشوار بود زیرا بسیاری از سیستمهای محلی ناسازگار بودند. ریشه های اندازه گیری مدرن ریشه در انقلاب فرانسه دارد. با انگیزه سیاسی برای هماهنگی واحدها در سراسر فرانسه ، استاندارد طول بر اساس یک منبع طبیعی پیشنهاد شد. در مارس ۱۷۹۱ ، متر اندازه گیری شد. این امر منجر به ایجاد سیستم متریک مبتنی بر اعشاری در سال ۱۷۹۵ ، ایجاد استانداردهایی برای انواع دیگر اندازه گیری ها شد.
چندین کشور دیگر سیستم متریک را بین سالهای ۱۷۹۵ و ۱۸۷۵ پذیرفته اند. برای اطمینان از انطباق بین المللی ، دفتر بین المللی وزن و اندازه گیری ( به فرانسوی:Confederence Generale des Poids et Mesures یا CGPM) توسط کنوانسیون متر تأسیس شد. اگرچه مأموریت اصلی BIPM ایجاد استانداردهای بین المللی برای واحدهای اندازه گیری و ارتباط آنها با استانداردهای ملی برای اطمینان از انطباق داشتن، دامنه آن گسترش یافته است و شامل واحدهای الکتریکی و نورسنجی و استانداردهای اندازه گیری تشعشعات یونیزان است. سیستم متریک در سال ۱۹۶۰ با ایجاد سیستم بین المللی واحدها (SI) در نتیجه مصوبه ای در یازدهمین کنفرانس عمومی وزن و اندازه گیری (به فرانسوی: Conference Generale des Poids et Mesures یا CGPM) مدرنیزه شد.
زیرشاخه ها
مترولوژی توسط اداره بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها (BIPM) به عنوان “علم اندازه گیری ، با در نظر گرفتن تجربیات و تعیینات نظری در هر سطح عدم قطعیت در هر زمینه از علم و فناوری” تعریف شده است. این درک مشترکی از واحدها ایجاد می کند که برای فعالیت انسان بسیار مهم است. اندازه گیری یک زمینه وسیع است ، که می تواند از طریق سه فعالیت اساسی خلاصه شود: تعریف واحدهای اندازه گیری، پذیرفته شدن بین المللی ، تحقق این واحدهای اندازه گیری در عمل و استفاده از زنجیره های قابلیت ردیابی (پیوند اندازه گیری ها با استانداردهای مرجع). این مفاهیم در درجات مختلف در سه زمینه اصلی اندازه گیری کاربرد دارند: اندازه گیری علمی. اندازه گیری کاربردی ، فنی یا صنعتی و اندازه گیری قانونی.
اندازه شناسی علمی
اندازه شناسی علمی مربوط به ایجاد واحدهای اندازه گیری ، توسعه روش های اندازه گیری جدید ، تحقق استانداردهای اندازه گیری و انتقال قابلیت ردیابی از این استانداردها به کاربران یک جامعه است. این نوع اندازه گیری به عنوان بالاترین سطح اندازه گیری در نظر گرفته می شود که برای بالاترین درجه دقت تلاش می کند BIPM یک پایگاه داده از قابلیت کالیبراسیون و اندازه گیری موسسات در سراسر جهان را نگهداری می کند.
این موسسات ، که فعالیت های آنها مورد بررسی همگانی است ، مبانی اصلی مرجع برای ردیابی اندازه گیری را ارائه می دهند. در زمینه اندازه گیری ، BIPM 9 دامنه اندازه گیری را شناسایی کرده است که عبارتند از: آکوستیک ، برق و مغناطیس ، طول ، جرم و مقادیر مربوطه ، نورسنجی و رادیومتری ، تشعشع یونیزان ، زمان و فرکانس ، دماسنج و شیمی. از ماه مه ۲۰۱۹ هیچ شی فیزیکی واحدهای اصلی را تعریف نمی کند. انگیزه تغییر واحدهای اصلی این است که کل سیستم را می توان از ثابتهای فیزیکی استخراج کرد ، که به حذف ۱کیلوگرم نمونه اولیه احتیاج دارد زیرا آخرین مصنوعی است که تعاریف واحد به آن بستگی دارد.
اندازه گیری علمی نقش مهمی در این تعریف مجدد از واحدها دارد زیرا اندازه گیری دقیق ثابت های فیزیکی برای داشتن تعاریف دقیق از واحدهای پایه مورد نیاز است. برای تعریف مجدد مقدار یک کیلوگرم بدون مصنوعات ، مقدار ثابت پلانک باید به بیست قسمت در میلیارد شناخته شود. ندازه گیری علمی ، از طریق توسعه تعادل Kibble و پروژه Avogadro ، مقدار ثابت پلانک را با عدم قطعیت به اندازه کافی کم برای تعریف مجدد کیلوگرم.
اندازه شناسی کاربردی ، فنی یا صنعتی
اندازه شناسی کاربردی ، فنی یا صنعتی مربوط به کاربرد اندازه گیری در ساخت و سایر فرایندها ، استفاده از آنها در جامعه ، اطمینان از مناسب بودن ابزار اندازه گیری ، کالیبراسیون و کنترل کیفیت آنها است. انجام اندازه گیری های درست در صنعت مهم است زیرا بر ارزش و کیفیت محصول نهایی و تأثیر۱۰-۱۵درصدی در هزینه های تولید تأثیر دارد. اگرچه تأکید در این زمینه از اندازه شناسی بر روی اندازه گیری ها است ، اما برای اطمینان در اندازه گیری ، ردیابی کالیبراسیون دستگاه اندازه گیری ضروری است.
به رسمیت شناختن صلاحیت اندازه گیری در صنعت می تواند از طریق توافق نامه های شناخت متقابل ، اعتبارسنجی یا بررسی همکار حاصل شود. اندازه شناسی صنعتی برای توسعه اقتصادی و صنعتی یک کشور مهم است و شرایط برنامه اندازه شناسی صنعتی یک کشور می تواند وضعیت اقتصادی آن را نشان دهد.
اندازه شناسی حقوقی
اندازه شناسی حقوقی “مربوط به فعالیتهایی است که ناشی از الزامات قانونی مربوط به اندازه گیری ، واحدهای اندازه گیری ، ابزار اندازه گیری و روشهای اندازه گیری است و توسط دستگاههای دارای صلاحیت انجام می شود” چنین الزامات قانونی ممکن است ناشی از نیاز به حفاظت از سلامت ، امنیت عمومی ، محیط زیست ، مالیات ، حمایت از مصرف کنندگان و تجارت عادلانه باشد.
سازمان بین المللی مترولوژی حقوقی (OIML) تاسیس شد تا به هماهنگی قوانین خارج از مرزهای ملی کمک کند تا اطمینان حاصل کند که الزامات قانونی مانع تجارت نمی شود. این هماهنگی تضمین می کند که صدور گواهینامه برای دستگاه های اندازه گیری در یک کشور با روند صدور گواهینامه کشور دیگر سازگار است ، اجازه تجارت دستگاه های اندازه گیری و محصولات متکی به آنها را می دهد. WELMEC در سال ۱۹۹۰ برای ارتقاء همکاری در زمینه اندازه گیری حقوقی در اتحادیه اروپا و در میان کشورهای عضو انجمن تجارت آزاد اروپا (EFTA) تاسیس شد. در ایالات متحده اندازه گیری قانونی تحت اختیار اداره اوزان و اندازه گیری های موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) است که توسط هر ایالت اجرا می شود.
تعریف واحدها
سیستم بین المللی واحدها (SI) هفت واحد پایه را تعریف می کند: طول ، جرم ، زمان ، جریان الکتریکی ، دمای ترمودینامیکی ، مقدار ماده و شدت نور. طبق قرارداد ، هر یک از این واحدها متقابلاً مستقل از یکدیگر در نظر گرفته می شوند. با این حال ، در واقع برخی از تعاریف حاوی سایر واحدهای پایه SI به یکدیگر وابسته هستند. تمام دیگر واحدهای SI از هفت واحد پایه گرفته شده اند.
| Symbol(نماد) | Name(نام) | Base quantity(کمیت پایه) |
| s | Second(ثانیه) | Time(زمان) |
| m | Metre(متر) | Length(طول) |
| Km | Kilogram(کیلوگرم) | Mass(جرم) |
| A | Ampere(آمپر) | Electric current
(شدت جران الکتریکی) |
| K | Kelvin(کلوین) | Thermodynamic temperature(دمای ترمودینامیکی) |
| mol | Mole(مول) | Amount of substance(مقدار ماده) |
| cd | Candela(کاندلا) | Luminous intensity(شدت نور) |
از آنجا که واحدهای پایه نقاط مرجع برای تمام اندازه گیری های انجام شده در واحدهای SI هستند ، اگر مقدار مرجع تغییر کند ، تمام اندازه گیری های قبلی نادرست است. قبل از سال ۲۰۱۹ ، اگر قطعه ای از نمونه اولیه بین المللی کیلوگرم جدا شده باشد ، هنوز هم به عنوان یک کیلوگرم تعریف می شد. تمام مقادیر اندازه گیری شده قبلی یک کیلوگرم سنگین تر خواهد بود.
اهمیت واحدهای SI قابل تکرار باعث شده است که BIPM وظیفه تعریف همه واحدهای پایه SI را از نظر ثابت های فیزیکی به پایان برساند.با تعریف واحدهای پایه SI با توجه به ثابت های فیزیکی ، و نه روی مصنوعات یا مواد خاص ، آنها با سطح دقت و تکرارپذیری بالاتری قابل تحقق هستند .
با تعریف مجدد واحدهای SI در ۲۰ مه ۲۰۱۹ ، کیلوگرم ، آمپر ، کلوین و مول اکنون با تنظیم مقادیر عددی دقیق برای ثابت پلانک (h)، بار الکتریکی ابتدایی (e) ، ثابت بولتزمن (k) ، و ثابت آووگادرو ( (NA، به ترتیب. ثانیه، متر و کندلا قبلاً توسط ثابتهای فیزیکی (استاندارد سزیم (ΔνCs) ، سرعت نور (c) و اثر درخشان تابش نور مرئی ۵۴۰ × ۱۰۱۲ هرتز (Kcd)) تعریف شده است ، منوط به اصلاح به تعاریف فعلی آنها هدف از تعاریف جدید ، بهبود SI بدون تغییر اندازه واحدها است ، بنابراین از تداوم اندازه گیری های موجود اطمینان حاصل می کند.
برای مشاهده مطلب مربوطه اینجا کلیک کنید
برای مشاهده محصول مربوطه اینجا کلیک کنید
[…] فناوری اندازه گیری و مترولوژی، کالیبراسیون عبارت است از مقایسه مقادیر اندازه گیری […]