В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др.
Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций.
Большое разнообразие явлений, с которыми приходится сталкиваться, определяет широкий круг величин, подлежащих измерению. Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений - это сравнение опытным путем данной величины с другой подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для нее единиц, т.е. находим ее значение.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств или приспособлений. Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология.
Метрология (от греч. metron – «мера», logos – «учение») – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства измерений и методах и средствах обеспечения их требуемой точности.
Долгое время метрология оставалась в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. С конца прошлого века благодаря прогрессу физических наук метрология получила существенное развитие. Большую роль в становлении современной метрологии как одной из наук физического цикла сыграл Д.И.Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период 1892 – 1907 гг.


Любая наука считается состоявшейся, если она имеет свой объект, предмет и методы исследования. Предмет любой науки отвечает на вопрос «Что ей изучается?»
Предметом метрологии является измерение свойств объектов (длины, массы, плотности и т.п.) и процессов (скорость протекания, интенсивность протекания и др.) с заданной точностью и достоверностью.
Объектом метрологии (то, чем оперирует метрология) является физическая величина. Физическая величина – это свойство физического объекта, общее в качественном отношении для ряда объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Например, такая качественная характеристика как длина присуща целому ряду объектов. Однако для каждого из этих объектов количественное значение длины является индивидуальным.
Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые физические величины (масса, длина, скорость и т.п.) могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения (единицах физической величины). Оцениваемые физические величины – это величины, для которых единицы измерения не могут быть введены (например, вязкость жидкости, твердость или хрупкость материала). Их определяют при помощи установленных шкал.
Для количественного выражения измеряемой физической величины используются единицы физической величины.


Единицей физической величины называют физическую величину фиксированного размера, которой условно присвоено значение единицы и которая используется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Например, единицей меры длины является 1 метр, который равен расстоянию, проходимому лучом света в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
Для некоторых физических величин единицы измерения устанавливают произвольно. Такие единицы физических величин называют основными (например, метр, секунда, ватт). Другие единицы физических величин получают по формулам их основных физических величин – такие единицы являются производными (например, м/сек, квт/час).


Исторически первой системой единиц физических величин была принятая в 1791 г. Национальным собранием Франции метрическая система мер. Она не являлась еще системой единиц в современном понимании, а включала в себя единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса, в основу которых были положены две единицы: метр и килограмм.
В 1832 г. немецкий математик К. Гаусс предложил методику построения системы единиц как совокупности основных и производных. Он построил систему единиц, в которой за основу были приняты три произвольные, независимые друг от друга единицы – длины, массы и времени. Все остальные единицы можно было определить с помощью этих трех. Такую систему единиц, связанных определенным образом с тремя основными, Гаусс назвал абсолютной системой. За основные единицы он принял миллиметр, миллиграмм и секунду.
В дальнейшем с развитием науки и техники появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом, базирующихся на метрической системе мер, но отличающихся друг от друга основными единицами.
Система единиц физических величин – это совокупность основных и производных единиц физических величин, относящихся к некоторой системе физических величин. Так, в современной международной системе единиц (СИ – Система Интернациональная) принято семь основных единиц физических величин:
единица времени – секунда (с);
единица массы – килограмм (кг);
единица длины – метр (м);
единица силы электрического тока – ампер (А);
единица термодинамической температуры – кельвин (К);
единица силы света – кандела (кд);
единица количества вещества – моль (моль);
Часто для выражения значения физической величины используются кратные и дольные единицы. Наиболее прогрессивным способом образования кратных и дольных единиц является принятая в метрической системе мер десятичная кратность между большими и меньшими единицами:

1012 (1000 000 000 000) - тера;
109 (1000 000 000) - гига;
106 (1000 000) - мега;
103 (1000) - кило;
102 (100) - гекто;
101 дека;
10-1 - деци;
10-2 - санти;
10-3 - милли;
10-6 - микро;
10-9 - нано;
10-12 - пико.

Понятие единство измерений характеризует состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности (неточности) известны и не выходят за установленные пределы с заданной вероятностью.
Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Таким образом, можно сказать, что метрология изучает:
1) методы и средства для учета продукции по следующим показателям: длине, массе, объему, расходу и мощности;
2) измерения физических величин и технических параметров, а также свойств и состава веществ;
3) измерения для контроля и регулирования технологических процессов.

Выделяют несколько основных направлений метрологии:
1) общая теория измерений;
2) системы единиц физических величин;
3) методы и средства измерений;
4) методы определения точности измерений;
5) основы обеспечения единства измерений, а также основы единообразия средств измерения;
6) эталоны и образцовые средства измерений;
7) методы передачи размеров единиц от образцов средств измерения и от эталонов рабочим средствам измерения. Важным понятием в науке метрологии является единство измерений, под которым подразумевают такие измерения при которых итоговые данные получаются в узаконенных единицах, в то время как погрешности данных измерений получены с заданной вероятностью. Необходимость существования единства измерений вызвана возможностью сопоставления результатов различных измерений, которые были проведены в различных районах, в различные временные отрезки, а также с применением разнообразных методов и средств измерения.

Следует различать объекты метрологии:
1) единицы измерения величин;
2) средства измерений;
3) методики, используемые для выполнения измерений и т. д.

Метрология включает в себя: во—первых, общие правила, нормы и требования, во—вторых, вопросы, нуждающиеся в государственном регламентировании и контроле. И здесь речь идет о:
1) физических величинах, их единицах, а также об их измерениях;
2) принципах и методах измерений и о средствах измерительной техники;
3) погрешностях средств измерений, методах и средствах обработки результатов измерений с целью исключения погрешностей;
4) обеспечении единства измерений, эталонах, образцах;
5) государственной метрологической службе;
6) методике поверочных схем;
7) рабочих средствах измерений.
В связи с этим задачами метрологии становятся: усовершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.