Теоретична метрологія. Основні визначення, положення та поняття в теоретичній метрології

Людина з'являється на світ, ще не маючи імені, але відразу стають відомими її зростання та вага. З перших хвилин життя йому доводиться стикатися з лінійкою, вагами, термометром. Пошук співвідношення між вимірюваною величиною та одиницею цієї величини є вимір. Вимір не обмежений фізичними кількостями, вимірюватися можуть будь-які уявні сутності, такі як ступінь невизначеності, довіра споживача або швидкість падіння цін на боби.

Вимірювання у фізиці та промисловості - процес порівняння фізичних кількостей реальних об'єктів та подій. Стандартні об'єкти та події використовуються як одиниці порівняння, а результат порівняння представляється принаймні двома числами, де одне число показує відношення між вимірюваною величиною та одиницею порівняння, а другим числом оцінюється статистична невизначеність, або помилка виміру (у філософському сенсі). Одиницею довжини, наприклад, може бути довжина ступні людини (фут), а довжину човна можна виразити кількістю футів. Таким чином, вимір – це порівняння зі стандартом. Заходи є стандартом вимірювань. Визначення кількісної характеристики об'єкта шляхом виміру спирається існування явних чи неявних заходів. Якщо я говорю, що мені 20, я вказую вимірювання, не вказуючи застосовний стандарт. Я можу припускати, що мені 20 років. У разі мірою є рік.

Історія розвитку вимірів – це один із розділів історії науки та техніки. Метр був стандартизований як одиниця довжини після французької революції, і прийнятий з того часу у більшості країн світу. У Російській Федерації застосовується метрична система вимірів. Ми звикли до кілограмів, літрів та сантиметрів. Адже метричній системі, якою ми користуємося, трохи більше ста років. 21 травня 1875 р. вона була затверджена у Франції і стала обов'язковою для всіх держав. У багатьох країнах старовинні заходи ваги, довжини та обсягу використовуються досі. Сполучені Штати та Великобританія знаходяться у процесі переходу до системи СІ.

Вимірювання багатьох величин є дуже важким і неточним. Труднощі можуть бути пов'язані з невизначеністю або обмеженим часом для вимірювання. Дуже важко виміряти, наприклад, знання, емоції та відчуття людини.

Метрологія займається вивченням вимірів. Вона пронизує всі сфери діяльності, відображає розвиток науки і техніки, взаємовідносини суб'єктів господарської діяльності, міждержавні взаємовідносини і в цілому свідчить про рівень цивілізації.

Основним завданням метрології є забезпечення єдності вимірів, яка завжди була найважливішою державною функцією.

Як зазначалося, теоретична метрологія є основним розділом метрології. Її структура представлена ​​як схеми на рис. 1.1.

Основні уявлення метрології. Як і в будь-якій науці, в метрології необхідно сформулювати основні поняття, терміни та постулати, розробити вчення про фізичні одиниці та методологію. Цей розділ особливо важливий з огляду на те, що в основі окремих областей вимірювань лежать специфічні уявлення і в теоретичному плані області розвиваються ізольовано. За цих умов недостатня розробленість основних уявлень змушує вирішувати аналогічні завдання, які, по суті, є загальними, наново у кожній області.

Основні поняття та терміни.Цей підрозділ займається узагальненням та уточненням понять, що склалися в окремих галузях вимірів з урахуванням специфіки метрології. Головним завданням є створення єдиної системи основних понять метрології, яка має бути базою для її розвитку. Значення системи понять визначається значимістю самої теорії вимірювань і тим, що зазначена система стимулює взаємопроникнення методів та результатів, напрацьованих в окремих сферах вимірювань.

Постулати метрології.У цьому підрозділі розвивається аксіоматична побудова теоретичних основ метрології, виділяються такі постулати, на основі яких можна побудувати змістовну та повну теорію та вивести важливі практичні наслідки.

Вчення про фізичні величини.Основне завдання підрозділу є побудова єдиної системи ФВ, тобто. вибір основних величин системи та рівнянь зв'язку для визначення похідних величин. p align="justify"> Система ФВ служить основою для побудови системи одиниць ФВ, раціональний вибір якої важливий для успішного розвитку теорії та практики метрологічного забезпечення.

Методологія вимірів.У підрозділі розробляється наукова організація вимірювальних процесів. Питання метрологічної методології є дуже суттєвими, оскільки вона поєднує області вимірювань, різні за фізичною природою вимірюваних величин та методами вимірювань. Це створює певні труднощі при систематизації та об'єднанні понять, методів та досвіду, накопиченого у різних галузях вимірів. До основних напрямів робіт з методології належать:

1) переосмислення основ вимірювальної техніки та метрології в умовах суттєвого оновлення арсеналу методів та засобів вимірювань та широкого впровадження мікропроцесорної техніки;

2) структурний аналіз вимірювальних процесів із системних позицій;

3) розробка принципово нових підходів до організації процедури вимірів.

Теорія єдності вимірів. (Теорія відтворення одиниць фізичних величин і передачі їх розмірів.) Цей розділ традиційно є центральним у теоретичній метрології. Він включає: теорію одиниць ФВ, теорію вихідних засобів вимірювань (еталонів) і теорію передачі розмірів одиниць ФВ.

Теорія одиниць фізичних величин.Основна мета підрозділу - вдосконалення одиниць ФВ у межах існуючої системи величин, що полягає в уточненні та перевизначенні одиниць. Іншим завданням є розвитку та вдосконалення системи одиниць ФВ, тобто. зміна складу та визначень основних одиниць. Роботи у цьому напрямі проводяться постійно на основі використання нових фізичних явищ та процесів.

Теорія вихідних засобів вимірів (еталонів).У цьому підрозділі розглядаються питання створення раціональної системи еталонів одиниць ФВ, які забезпечують необхідний рівень єдності вимірів. Перспективне напрям удосконалення стандартів - перехід до стандартів, заснованим на стабільних природних фізичних процесах. Для стандартів основних одиниць важливо важливим є досягнення максимально можливого рівня всім метрологічних характеристик.

Рис.1.1. Структура теоретичної метрології

Теорія передачі розмірів одиниць фізичних величин.Предметом вивчення підрозділу є алгоритми передачі розмірів одиниць ФВ при централізованому та децентралізованому їх відтворенні. Зазначені алгоритми мають бути засновані як на метрологічних, і на техніко-економічних показниках.

Теорія побудови засобів вимірів. У розділі узагальнюється досвід конкретних наук у галузі побудови засобів та методів вимірювань.В останні роки все більшого значення набувають знання, накопичені при розробці електронних СІ електричних і особливо неелектричних величин. Це пов'язано з бурхливим розвитком мікропроцесорної та обчислювальної техніки та її активним використанням при побудові СІ, що відкриває нові можливості для обробки результатів. Важливим завданням є розробка нових та вдосконалення відомих вимірювальних перетворювачів.

Теорія точності вимірів. У цьому розділі метрології узагальнено методи, що розвиваються у конкретних галузях вимірювань. Він складається з трьох підрозділів: теорії похибок, теорії точності засобів вимірювань та теорії вимірювальних процедур.

Теорія похибок.Цей підрозділ є одним із центральних у метрології, оскільки результати вимірювань об'єктивні настільки, наскільки правильно оцінені їхні похибки. Предметом теорії похибок є класифікація похибок вимірів, вивчення та опис їх властивостей. Поділ похибок, що склався історично, на випадкові і систематичні, хоча і викликає справедливі нарікання, проте продовжує активно використовуватися в метрології. Як відома альтернатива такому поділу похибок може розглядатися опис похибок, що розвивається останнім часом, на основі теорії нестаціонарних випадкових процесів. Важливою частиною підрозділу є теорія підсумовування похибок.

Теорія точності засобів вимірів.Підрозділ включає: теорію похибок засобів вимірювань, принципи та методи визначення та нормування метрологічних характеристик засобів вимірювань, методи аналізу їхньої метрологічної надійності.

Теорія похибок засобів вимірюваньнайбільш детально розроблено у метрології. Значні знання накопичені й у конкретних областях вимірів, з їхньої основі розвинені загальні методи розрахунку похибок СІ. В даний час у зв'язку з ускладненням СІ, розвитком мікропроцесорних вимірювальних пристроїв актуальною стала задача з розрахунку похибок цифрових СІ взагалі та вимірювальних систем та вимірювально-обчислювальних комплексів зокрема.

Принципи та методи визначення та нормування метрологічних характеристик СІдосить добре розроблені. Однак вони вимагають модифікації з урахуванням специфіки метрології та насамперед тісного зв'язку визначення метрологічних характеристик СІ з їх нормуванням. До не вирішених завдань слід віднести визначення динамічних характеристик СІ і градуювальних характеристик первинних вимірювальних перетворювачів. У міру вдосконалення засобів обробки електричних вимірювальних сигналів найбільш суттєві метрологічні проблеми концентруються довкола вибору первинного перетворювача. Через різноманітність принципів дії та типів СІ, а також підвищення необхідної точності вимірювань з'являється проблема вибору нормованих метрологічних характеристик СІ.

Теорія метрологічної надійності засобів вимірювальної технікиза своєю цільовою спрямованістю пов'язана із загальною теорією надійності. Проте специфіка метрологічних відмов і передусім непостійність у часі їх інтенсивності унеможливлює автоматичне перенесення методів класичної теорії надійності в теорію метрологічної надійності. Потрібна розробка спеціальних методів аналізу метрологічної надійності СІ.

Теорія вимірювальних процедур.Підвищення складності вимірювальних завдань, постійне зростання вимог до точності вимірювань, ускладнення методів та засобів вимірів зумовлюють проведення досліджень, спрямованих на забезпечення раціональної організації та ефективного виконання вимірювань. У цьому головну роль грає аналіз вимірів як сукупності взаємозалежних етапів, тобто. як процедури. Підрозділ включає теорію методів вимірів; методи обробки вимірювальної інформації; теорію планування вимірів; аналіз граничних можливостей вимірів.

Теорія методів вимірів- підрозділ, присвячений розробці нових методів вимірювань та модифікації існуючих, що пов'язано зі зростанням вимог до точності вимірювань, діапазонів, швидкодії, умов проведення вимірювань. З допомогою сучасних засобів вимірів реалізуються складні сукупності класичних методів. Тому залишається актуальним традиційне завдання удосконалення існуючих методів та дослідження їх потенційних можливостей з урахуванням умов реалізації.

Методи обробки вимірювальної інформації,що використовуються в метрології, ґрунтуються на методах, які запозичуються з математики, фізики та інших дисциплін. У зв'язку з цим актуальна задача обґрунтованості вибору та застосування того чи іншого способу обробки вимірювальної інформації та відповідності необхідних вихідних даних теоретичного способу тим, якими реально має експериментатор.

Теорія планування вимірів- Область метрології, яка дуже активно розвивається. До її основних завдань відносяться уточнення метрологічного змісту завдань планування вимірювань та обґрунтування запозичень математичних методів із загальної теорії планування експерименту.

Аналіз граничних можливостей вимірівна даному рівні розвитку науки та техніки дозволяє вирішити таке головне завдання, як дослідження граничної точності вимірювань за допомогою конкретних типів чи екземплярів засобів вимірів.

Контрольні питання

1. Обґрунтуйте важливість теоретичної метрології.

2. Що вивчає теоретична метрологія?

3. Яким є місце метрології серед інших наук?

4. Що таке вимір? Наведіть приклади вимірювань, які постійно зустрічаються у повсякденному житті.

5. У чому важливість метрології?

6. Перерахуйте, з яких основних розділів складається теоретична метрологія. Які завдання у них вирішуються?

7. Сформулюйте основні етапи розвитку метрології.

8. Які основні метрологічні установи існують у нашій країні? Яка їхня сфера діяльності?

Метрологія– це наука про виміри, методи досягнення їхньої єдності та необхідної точності. Слово «метрологія» утворено із двох грецьких слів: «метрон» – міра та «логос» – вчення. Дослівний переклад слова "метрологія" - вчення про заходи. Довгий час метрологія залишалася в основному описовою наукою про різні заходи та співвідношення між ними. Вимірювання- Пізнавальний процес, що полягає в порівнянні даної величини з відомою величиною, прийнятою за одиницю.

Предметом метрології є обробка кількісної інформації про властивості об'єктів та процесів із заданою достовірністю.

Заходи на Русі: довжина – аршин, сажень (3 аршини), верста; вага – пуд (16,4 кг); рідкі тіла – бочки, цебра, кухлі, пляшки.

У XV-XVIII ст. у зв'язку з бурхливим зростанням науки виникла необхідність виміру (барометри, гідрометри, манометри (тиск води), парові машини (потужність вимірюється в кінських силах)).

У ХІХ-ХХ ст. відбуваються нові фізичні відкриття, з'являється необхідність виміру в атомній та молекулярній фізиці. У 1827 р. у Росії утворена комісія зразкових заходів та ваг. Д.І. Менделєєв зіграв велику роль становленні метрологічної служби, очолюючи її з 1892 по 1907 р. У 1970 р. утворено Держстандарт СРСР, 1993 р. Держстандарт перетворено на Держстандарт Росії.

У сучасному розумінні метрологія – це наука про виміри, методи та засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. До основних напрямів метрології відносяться:

– загальна теорія вимірів;

– одиниці фізичних величин та їх системи;

– методи та засоби вимірювань; методи визначення точності вимірів;

– основи забезпечення єдності вимірів та однаковості засобів виміру;

- Зразки та зразкові засоби вимірювань; методи передачі розмірів одиниць від еталонів та зразкових засобів вимірювань робочим засобам вимірювань.

Основним законодавчим документом у метрології є Закон «Про забезпечення єдності вимірів», прийнятий 1992 р., спрямований на захист прав та інтересів громадян, економіки країни від негативних наслідків, недостовірних результатів вимірів.

Метрологію поділяють на теоретичну, прикладну та законодавчу.

Теоретична метрологіязаймається питаннями фундаментальних досліджень, створенням системи одиниць вимірів, фізичних постійних, розробкою нових методів виміру.

Прикладна (практична) метрологіязаймається питаннями практичного застосування у різних сферах діяльності результатів теоретичних досліджень у рамках метрології.

Законодавча метрологіявключає сукупність взаємозумовлених правил і норм, спрямованих на забезпечення єдності вимірів, що зводяться до рангу правових положень (уповноваженими на те органами державної влади), мають обов'язкову силу та перебувають під контролем держави. Її основне завдання – створення та вдосконалення системи державних стандартів, які встановлюють правила, вимоги та норми, що визначають організацію та методику проведення робіт із забезпечення єдності та точності вимірювань, а також організація та функціонування відповідної державної служби.

Цілі та завдання метрології

Вимірювання є одним із найважливіших шляхів пізнання природи людиною. Вони дають кількісну характеристику навколишнього світу, розкриваючи людині закономірності, що діють у природі. Всі галузі техніки не могли б існувати без розгорнутої системи вимірювань, що визначають як усі технологічні процеси, контроль та управління ними, гак і властивості та якість продукції, що випускається.

Галузою науки, що вивчає виміри, є метрологія. Слово "метрологія" утворено із двох грецьких слів: метрон – міра та логос – вчення. Дослівний переклад – вчення про заходи.

Довгий час метрологія залишалася в основному описовою наукою про різні заходи та співвідношення між ними. З кінця ХІХ ст. завдяки прогресу природничих наук метрологія набула істотного розвитку. Велику роль становленні сучасної метрології як із наук фізичного циклу зіграв Д. І. Менделєєв, який керував вітчизняної метрологією період 1892–1907 гг.

Метрологія– наука про вимірювання, методи та засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. Вона ґрунтується на досягненнях природничих, технічних та суспільних наук.

Об'єктамиметрології є вимірювання фізичних величин і методи та засоби забезпечення єдності вимірювань та необхідної точності.

У суспільстві метрологія грає велику роль. Це з тим, що немає жодної сфери людської діяльності, де не використовувалися результати вимірів. За допомогою вимірювань отримують інформацію про стан виробничих, економічних та соціальних процесів. Точність та достовірність вимірів забезпечують правильність прийняття рішень на всіх рівнях управління. Існує велика кількість різноманітних величин і ще більше одиниць цих величин. Така різноманітність створює серйозні труднощі у міжнародних торговельних відносинах та обміні науковою інформацією.

Проведені вимірювання можуть бути використані в оціночній діяльності, якщо вони відповідають таким умовам:

• 1) результати вимірів виражаються у встановлених (узаконених) одиницях;
• 2) мають бути відомі з необхідною заданою достовірністю показники точності результатів вимірів;
• 3) показники точності повинні забезпечувати оптимальне відповідно до обраних критеріїв рішення задачі, для якої результати призначені (результати вимірювань отримані з необхідною точністю).

Якщо результати вимірів задовольняють першим двом умовам, то про них відомо все, що необхідно знати для прийняття обґрунтованого рішення щодо можливості їх використання.

Такі результати можна зіставляти, вони можуть використовуватись у різних поєднаннях, різними людьми та організаціями.

У цьому випадку говорять, що забезпечено єдність вимірів, при якому їх результати виражені в узаконених одиницях, і похибки не виходять за межі із заданою ймовірністю.

Третє з перелічених вище умов свідчить, що недостатня точність вимірювань призводить до збільшення помилок контролю, до економічних втрат, а завищена – вимагає витрат за придбання дорожчих засобів вимірів.

Отже, це метрологічне, а й економічне умова, оскільки пов'язані з витратами і втратами під час проведення вимірів, які є економічними критеріями.

Якщо дотримуються всі три умови, то говорять про метрологічне забезпечення, під яким розуміється встановлення та застосування наукових та організаційних засад, технічних засобів, правил та норм, необхідних для досягнення єдності та необхідної точності вимірювань.

p align="justify"> Для реалізації положень більшості законів РФ (наприклад, Федеральних законів про технічне регулювання, про захист прав споживачів та ін) необхідно використання достовірної та порівнянної інформації, одержуваної за результатами вимірювань.

Ефективна співпраця з іншими країнами, спільні розробки науково-технічних програм (наприклад, у галузі освоєння космосу, охорони навколишнього середовища тощо), подальший розвиток міжнародної торгівлі потребують взаємної довіри до інформації щодо результатів вимірювань.

Ця інформація є по суті основним об'єктом обміну під час спільного вирішення науково-технічних проблем, основою взаємних розрахунків при торгових операціях, укладення контрактів на постачання матеріалів, виробів, обладнання.

Єдиний підхід до вимірювань гарантує взаєморозуміння, можливість уніфікації та стандартизації методів та засобів вимірювань, взаємного визнання результатів оцінки відповідності продукції міжнародній системі товарообміну.

Основна метаметрології розкрито у визначенні – забезпечення єдності вимірів із необхідною точністю. Результатом досягнення цієї мети є такий вимір, який з достатньою достовірністю відбиває кількісну характеристику вимірюваної величини.

Для досягнення поставленої мети у метрології вирішуються наступні завдання:

• встановлення, застосування та вдосконалення еталонів одиниць виміру фізичних величин;
• контроль за станом довкілля;
• контроль матеріально-технічних ресурсів;
• медичне забезпечення держави;
• забезпечення обороноздатності та безпеки;
• розробка та вдосконалення засобів та методів вимірювання для підвищення їх точності;
• подальший розвиток міжнародної торгівлі;
• удосконалення нормативно-правової бази метрологічної діяльності.

У своїй області метрологія спирається наступні принципи,єдність, однаковість та наукова обґрунтованість вимірів.

Єдність вимірівпередбачає такий стан вимірів, у якому їх результати виражені в узаконених одиницях величин, а похибки вимірів не за встановлені кордону із заданою ймовірністю. Цей принцип досягається за рахунок застосування єдиних одиниць вимірів, наприклад, СІ, що застосовується в більшості країн, забезпечує єдність вимірів.

Одноманітність вимірів– це такий стан вимірів, що вони проградуйовані в узаконених одиницях, які метрологічні характеристики відповідають встановленим нормам.

Наукова обґрунтованість вимірівполягає у розробці та (або) застосуванні засобів вимірювань, методів, методик, прийомів та ґрунтується на науковому експерименті та аналізі.

Зазначений принцип дозволяє визначати та достовірно доводити необхідність необхідної точності вимірювань (класу точності) та можливість застосування конкретних засобів вимірювань та методик з урахуванням особливостей вимірюваного об'єкта.

Метрологія поділяється на теоретичну, прикладну та законодавчу.

Теоретична метрологіязаймається питаннями фундаментальних досліджень, створенням системи одиниць вимірів, фізичних постійних, розробкою нових методів вимірів.

Прикладна метрологіязаймається питаннями практичного застосування у різних сферах діяльності результатів теоретичних досліджень у рамках метрології.

Законодавча метрологіявключає сукупність взаємозумовлених правил і норм, спрямованих на забезпечення єдності вимірів, що зводяться до рангу правових положень (уповноваженими на те органами державної влади), мають обов'язкову силу та перебувають під контролем держави.

Як зазначалося, теоретична метрологія є основним розділом метрології. Основні уявлення метрології. Як і в будь-якій науці, в метрології необхідно сформулювати основні поняття, терміни та постулати, розробити вчення про фізичні одиниці та методологію. Цей розділ особливо важливий з огляду на те, що в основі окремих областей вимірювань лежать специфічні уявлення і в теоретичному плані області розвиваються ізольовано. За цих умов недостатня розробленість основних уявлень змушує вирішувати аналогічні завдання, які, по суті, є загальними, наново у кожній області.

"Основні поняття та терміни". Цей підрозділ займається узагальненням та уточненням понять, що склалися в окремих галузях вимірів з урахуванням специфіки метрології. Головним завданням є створення єдиної системи основних понять метрології, яка має бути базою для її розвитку. Значення системи понять визначається значимістю самої теорії вимірювань і тим, що зазначена система стимулює взаємопроникнення методів та результатів, напрацьованих в окремих сферах вимірювань.

"Постулати метрології". У цьому підрозділі розвивається аксіоматична побудова теоретичних основ метрології, виділяються такі постулати, на основі яких можна побудувати змістовну та повну теорію та вивести важливі практичні наслідки.

"Вчення про фізичні величини". Основне завдання підрозділу є побудова єдиної системи ФВ, тобто. вибір основних величин системи та рівнянь зв'язку для визначення похідних величин. p align="justify"> Система ФВ служить основою для побудови системи одиниць ФВ, раціональний вибір якої важливий для успішного розвитку теорії та практики метрологічного забезпечення.

"Методологія вимірів". У підрозділі розробляється наукова організація вимірювальних процесів. Питання метрологічної методології є дуже суттєвими, оскільки вона поєднує області вимірювань, різні за фізичною природою вимірюваних величин та методами вимірювань. Це створює певні труднощі при систематизації та об'єднанні понять, методів та досвіду, накопиченого у різних галузях вимірів. До основних напрямів робіт з методології належать:

• 1) переосмислення основ вимірювальної техніки та метрології в умовах суттєвого оновлення арсеналу методів та засобів вимірювань та широкого впровадження мікропроцесорної техніки;
• 2) структурний аналіз вимірювальних процесів із системних позицій;
• 3) розробка принципово нових підходів до організації процедури вимірів.

Теорія єдності вимірів. (Теорія відтворення одиниць фізичних величин і передачі їх розмірів.) Цей розділ традиційно є центральним у теоретичній метрології. Він включає: теорію одиниць ФВ, теорію вихідних засобів вимірювань (еталонів) і теорію передачі розмірів одиниць ФВ.

"Теорія одиниць фізичних величин". Основна мета підрозділу - вдосконалення одиниць ФВ у межах існуючої системи величин, що полягає в уточненні та перевизначенні одиниць. Іншим завданням є розвитку та вдосконалення системи одиниць ФВ, тобто. вимірювання складу та визначень основних одиниць. Роботи у цьому напрямі проводяться постійно на основі використання нових фізичних явищ та процесів.

"Теорія вихідних засобів вимірів (еталонів)". У цьому підрозділі розглядаються питання створення раціональної системи еталонів одиниць ФВ, які забезпечують необхідний рівень єдності вимірів. Перспективне напрям удосконалення стандартів - перехід до стандартів, заснованим на стабільних природних фізичних процесах. Для стандартів основних одиниць важливо важливим є досягнення максимально можливого рівня всім метрологічних характеристик.

"Теорія передачі розмірів одиниць фізичних величин". Предметом вивчення підрозділу є алгоритми передачі розмірів одиниць ФВ при централізованому та децентралізованому їх відтворенні. Зазначені алгоритми мають бути засновані як на метрологічних, і на техніко-економічних показниках.

Теорія побудови засобів вимірів. У розділі узагальнюється досвід конкретних наук у галузі побудови засобів та методів вимірювань. В останні роки все більшого значення набувають знання, накопичені при розробці електронних СІ електричних і особливо неелектричних величин. Це пов'язано з бурхливим розвитком мікропроцесорної та обчислювальної техніки та її активним використанням при побудові СІ, що відкриває нові можливості для обробки результатів. Важливим завданням є розробка нових та вдосконалення відомих вимірювальних перетворювачів.

Теорія точності вимірів. У цьому розділі метрології узагальнено методи, що розвиваються у конкретних галузях вимірювань. Він складається з трьох підрозділів: теорії похибок, теорії точності засобів вимірювань та теорії вимірювальних процедур.

"Теорія похибок". Цей підрозділ є одним із центральних у метрології, оскільки результати вимірювань об'єктивні настільки, наскільки правильно оцінені їхні похибки. Предметом теорії похибок є класифікація похибок вимірів, вивчення та опис їх властивостей. Поділ похибок, що склався історично, на випадкові і систематичні, хоча і викликає справедливі нарікання, проте, продовжує активно використовуватися в метрології. Як відома альтернатива такому поділу похибок може розглядатися опис похибок, що розвивається останнім часом, на основі теорії нестаціонарних випадкових процесів. Важливою частиною підрозділу є теорія підсумовування похибок.

"Теорія точності засобів вимірювань". Підрозділ включає: теорію похибок засобів вимірювань, принципи та методи визначення та нормування метрологічних характеристик засобів вимірювань, методи аналізу їхньої метрологічної надійності.

Теорія похибок засобів вимірювання найбільш детально розроблена в метрології. Значні знання накопичені й у конкретних областях вимірів, з їхньої основі розвинені загальні методи розрахунку похибок СІ. В даний час у зв'язку з ускладненням СІ, розвитком мікропроцесорних вимірювальних пристроїв актуальною стала задача з розрахунку похибок цифрових СІ взагалі та вимірювальних систем та вимірювально-обчислювальних комплексів зокрема.

Принципи та методи визначення та нормування метрологічних характеристик СІ досить добре розроблені. Однак вони вимагають модифікації з урахуванням специфіки метрології та насамперед тісного зв'язку визначення метрологічних характеристик СІ з їх нормуванням. До не вирішених завдань слід віднести визначення динамічних характеристик СІ і градуювальних характеристик первинних вимірювальних перетворювачів. У міру вдосконалення засобів обробки електричних вимірювальних сигналів найбільш суттєві метрологічні проблеми концентруються довкола вибору первинного перетворювача. Через різноманітність принципів дії та типів СІ, а також підвищення необхідної точності вимірювань з'являється проблема вибору нормованих метрологічних характеристик СІ.

Теорія метрологічної надійності засобів вимірів за своєю цільовою спрямованістю пов'язана із загальною теорією надійності. Проте специфіка метрологічних відмов і передусім непостійність у часі їх інтенсивності унеможливлює автоматичне перенесення методів класичної теорії надійності в теорію метрологічної надійності. Потрібна розробка спеціальних методів аналізу метрологічної надійності СІ.

"Теорія вимірювальних процедур". Підвищення складності вимірювальних завдань, постійне зростання вимог до точності вимірювань, ускладнення методів та засобів вимірів зумовлюють проведення досліджень, спрямованих на забезпечення раціональної організації та ефективного виконання вимірювань. У цьому головну роль грає аналіз вимірів як сукупності взаємозалежних етапів, тобто. як процедури. Підрозділ включає теорію методів вимірів; методи обробки вимірювальної інформації; теорію планування вимірів; аналіз граничних можливостей вимірів.

Теорія методів вимірювань - підрозділ, присвячений розробці нових методів вимірювань та модифікації існуючих, що пов'язано зі зростанням вимог до точності вимірювань, діапазонів, швидкодії, умов проведення вимірювань. З допомогою сучасних засобів вимірів реалізуються складні сукупності класичних методів. Тому залишається актуальним традиційне завдання удосконалення існуючих методів та дослідження їх потенційних можливостей з урахуванням умов реалізації.

Методи обробки вимірювальної інформації, що використовуються в метрології, ґрунтуються на методах, які запозичуються з математики, фізики та інших дисциплін. У зв'язку з цим актуальне завдання обґрунтованості вибору та застосування того чи іншого способу обробки вимірювальної інформації та відповідності, необхідних вихідних даних теоретичного способу тим, які реально має експериментатор.

Теорія планування вимірів - область метрології, яка активно розвивається. До її основних завдань відносяться уточнення метрологічного змісту завдань планування вимірювань та обґрунтування запозичень математичних методів із загальної теорії планування експерименту.

Аналіз граничних можливостей вимірів на даному рівні розвитку науки і техніки дозволяє вирішити таке головне завдання, як дослідження граничної точності вимірів за допомогою конкретних типів чи екземплярів засобів вимірів.

метрологічний пізнавальний дослідницький законодавчий