مقدمه
مترولوژي يا دانش اندازه گيري رشته علمي است كه در آسايش و رفاه جوامع امروزي نقش مهمي دارد در
اينجا سوالاتي مطرح مي شود. مترولوژي چگونه بر زندگي روزمره منطبق مي شود؟ قلمرو مترولوژي و اندازه
گيري چيست؟
مترولوژي چيست؟
مترولوژي علم اندازه گيري است. هر آنچه كه با اندازه گيري انجام شود، از جمله طراحي، تحليل نتايج
آزمايش، در محدوه مترولوژي قرار مي گيرد.
منظور از مترولوژي چيست؟
آثار علم اندازه گيري مي تواند در هر جا ديده شود و به مردم اجازه مي دهد زندگي خودرا طراحي كنند و
مبادلات تجاري خود را با اطمينان انجام دهند. به عنوان مثال اغلب مردم مي توانند فرض كنند كه ساعتهاي خانه
و محل كارشان تقريبا يك زمان را نشان مي دهند. اغلب مردم هميشه مطمئن هستند كه سرعت سنجها در ماشين
آنها سرعتي يكسان با پليس محل را اندازه مي گيرد. همچنين آنها مطمئن هستند كه دماهايي كه ترموستات
ها، آون ها و دماسنج ها نشان مي دهند، درست است. بدون اندازه گيري هاي مناسب، زندگي ما پيچيده و در
برخي موارد بسيار خطرناك خواهد شد.
مردم نياز دارند چه مطالبي را در مورد مترولوژي بدانند؟
برخي از مردم نيازي به دانستن مطلبي در مورد مترولوژي ندارند. ولي برخي ديگر كه كه با مترولوژي درگير
شده اند خواهان دانستن در مورد آن هستند نظير اينكه چه كسي و چه چيزي مترولوژي را تنظيم مي كند و چه
كسي آن را بهبود مي بخشد و اين كار را كجا انجام مي دهند؟
چه چيزهايي با مترولوژي درگيرند؟ كاليبراسيون چيست؟ صحت و عدم قطعيت و معناي واقعي بسياري از
عبارات و ديگر اصطلاحات را بايد بدانند.
چه كسي يا چه چيزي مترولوژي را كنترل مي كند؟
در صنعت، مترولوژي با قرارداد تنظيم شده است. كمپاني ها كه قصد انجام تجارت با دولت هاي بين المللي
بنا مي نهند. ISO ومحلي را دارند، به عنوان مثال، غالبا سياست هاي اندازه گيريشان را بر پايه 9000
صفحه 2 از 8 www.irancalibration.com
نيازي اوليه براي سازمان هاي توليدي و خدماتي است. كاليبراسيون و ISO گواهينامههاي استاندارد 9000
كنترل تجهيزات آزمون، اندازه گيري و بازرسي يكي از مهمترين الزامات ارايه شده در اين استاندارد است.
آزمايشگاه هاي آزمون يا كاليبراسيوني كه مي خواهند گواهينامه را از سازمان ثالث مستقلي دريافت كنند بايد
بروند. ISO/IEC به سمت الزامات 17025
كاليبراسيون چيست؟
كاليبراسيون سنجيدن يك دستگاه اندازه گيري است با يك استاندارد يكسان يا برتر. بهترين تعريف براي
و در استاندارد ملي ايران با شماره 4723 با نام "واژه ها و اصطلاحات VIM كاليبراسيون، تعريفي است كه در
پايه و عمومي اندازه شناسي" منتشر شده است : "كاليبراسيون : مجموعه عملياتي كه تحت شرائط مشخص،
ميان نشاندهي يك دستگاه يا سيستم اندازه گيري، يا مقدار يك سنجه مادي يا مادة مرجع و مقدار متناظر آن
كه از استانداردهاي اندازه گيري حاصل مي شود رابطه اي برقرار مي كند".
مترولوژي و كاليبراسيون در كجا انجام مي شوند؟
يك نفر مي تواند بگويد كه مترولوژي و كاليبراسيون در هر جايي انجام مي شود ولي در واقعيت كار اساسي
مترولوژي در آزمايشگاهها و محلي هايي انجام مي شود كه شرايط محيطي مثل دما، رطوبت، لرزش و عايق
بودن از تداخل هاي الكترونيكي به طور مداوم بررسي و كنترل شود.اساس علم فيزيك بر پايه كميت هاي
فيزيكي بنا نهاده شده است و با تكيه بر اين كميت هاي فيزيكي است كه قوانين فيزيك بيان مي شوند. براي
اندازه گيري يك كميت فيزيكي، لازمست آن كميت بطور كامل و درستي تعريف شود و يك واحد يا يكاي
اندازه گيري به آن اختصاص داده شود.
در چهاردهمين كنفرانس عمومي اوزان و مقياسها در سال 1971 ميلادي، بر اساس كارهاي انجام شده در
كه تعداد آنها هفت عدد بود انتخاب (Base Units) كنفرانس هاي قبلي و كميته هاي بين المللي، يكاهاي پايه
نشان مي دهند بنيان نهاد. اين هفت SI شدند. اين هفت واحد پايه، اساس سيستم بين المللي واحدها كه آن را با
كميت پايه عبارتند از:
صفحه 3 از 8 www.irancalibration.com
نام كميت نام واحد اندازه گيري نماد
m طول متر
Kg جرم كيلوگرم
S زمان ثانيه
A جريان الكتريكي آمپر
K دماي ترموديناميكي كلوين
mol مقدار ذرات مول
cd شدت روشنائي كاندلا
با تعيين كميت هاي پايه لازمست اين كميت هاي پايه بگونه اي عملي تعريف شوند تا از طريق روش هاي
اجرائي و آزمايشگاهي آنها را محقق و يك استاندارد پايه براي آنها ايجاد كرد تا بتوان با استفاده از آنها
اندازهگيري اين كميت هاي پايه و ساير كميت هاي مرتبط را انجام داد. تعاريف عملي كميتهاي پايه فيزيكي به
مرور زمان تغيير مي كنند ، زيرا با ظهور تكنيكهاي جديد اندازه گيري و پيشرفت تكنولوژي ،آنهارا با درستي
بالاتري ميتوان محقق وايجاد كرد .اولين تعريف كميت پايه در 1889 ميلادي و آخرين آن (تا 2006 ميلادي)
1983 ميلادي بوده است.
در اينجا نگاهي داريم به برخي تعاريف كميت ها و يكاها كه در استاندارد ملي ايران با شماره 4723 تحت
عنوان "واژه ها و اصطلاحات پايه و عمومي اندازه شناسي" بيان شده اند:
كميت ( قابل اندازه گيري)
خصيصه ذاتي يك پديده، جسم يا ماده كه بتوان به طور كيفي تشخيص داد و به طور كمي تعيين كرد.
كميت پايه
كميتي از يك دستگاه كميت ها كه بنا به قرارداد عملاً مستقل از بقيه ي كميت ها پذيرفته مي شود.
كميت فرعي
كميتي از يك دستگاه كميت ها كه به صورت تابعي از كميت هاي پايه آن دستگاه تعريف مي شود.
مثال: در دستگاهي كه طول، جرم و زمان از كميت هاي پايه ي آن است، سرعت كميتي فرعي است كه به
صورت حاصل تقسيم طول بر زمان تعريف مي شود.
صفحه 4 از 8 www.irancalibration.com
يكا(ي اندازه گيري)
كميتي ويژه كه به طور قراردادي تعريف و پذيرفته مي شود و بزرگي ساير كميت هاي هم جنس را مي توان
در مقايسه با آن بيان كرد.
مقدار واقعي يك كميت
مقداري مطابق با تعريف يك كميت ويژه ي معين.
مقدار واقعي قراردادي يك كميت
مقداري كه به كميتي ويژه نسبت داده شده و گاه بر حسب قرارداد پذيرفته مي شود كه از عدم قطعيتي
مناسب براي منظوري معين برخوردار است.
اندازه گيري و اندازه شناسي
فرآيند تعيين بزرگي يا به عبارتي مقدار يك كميت را اصطلاحاً اندازه گيري مي گويند كه بر مبناي اصولي
علمي انجام مي گيرد. بطور مثال براي اندازه گيري دما از اثر ترموالكتريكي و براي اندازه گيري سرعت از اثر
دوپلر مي توان استفاده كرد. به همين دليل امروزه با علم اندازه گيري يا اندازه شناسي روبرو هستيم كه روزبه
روز اهميت و كاربرد آن بيشتر توسعه پيدا كرده و تمامي جنبه هاي نظري و عملي مرتبط به اندازه گيري با هر
عدم قطعيت و در هر زمينه علمي و فني را در بر ميگيرد. در اينجا به معرفي مهمترين و اساسي ترين مفاهيم در
اندازه گيري مي پردازيم.
(Measurand) هر كميت ويژه اي كه از طريق اندازه گيري مقدار كمي آن تعيين مي شود را اندازه ده
ميگويند. مقدار اندازه ده يا همان نتيجة اندازه گيري مي تواند تحت تأثير كميت هاي ديگري باشد كه به آنها
كميت هاي تأثير گذار مي گويند. بطور مثال دماي يك ميكرومتر كه براي اندازه گيري طول بكار مي رود بر
روي مقدار اندازه ده تأثير دارد. لذا بهتر است بجاي "مقدار اندازه ده" از "مقدار نسبت داده شده به اندازه ده"
براي نتيجه اندازه گيري استفاده كرد و اطلاعاتي نيز درباره ي عدم قطعيت اندازه گيري بعمل آمده نيز ارائه داد.
در بسياري از موارد مقدار يك كميت در فرآيند اندازه گيري بوسيله ي دستگاه اندازه گيري نشان داده
( Resolution) دستگاه اندازه گيري مي گويند. تفكيك پذيري (Indication) ميشود كه به آن نشاندهي
يك دستگاه اندازه گيري عبارت است از كوچكترين اختلاف ميان نمايش هاي وسيله نمايشگر كه بتوان آنها را
بطور معنادار از هم تميز داد.
صفحه 5 از 8 www.irancalibration.com
هر چه نتيجه اندازه گيري بعمل آمده با مقدار واقعي كميت تحت اندازه گيري نزديكتر باشند اندازه گيري با
بهتري انجام شده است. اما بدليل اينكه نمي توان مقدار واقعي يك كميت را تعيين كرد (Accuracy) درستي
تا نتيجه اندازه گيري با آن مقايسه شود و بجاي آن از مقدار واقعي قراردادي براي ارزيابي درستي اندازه گيري
استفاده مي شود، نتيجه مي توان گرفت كه درستي مفهومي كيفي دارد نه كمي.
غالباً از واژة "دقت" بجاي "درستي" استفاده مي شود كه اشتباه است زيرا دقت نزديك بودن نتايج حاصل از
چند بار اندازه گيري متوالي يك اندازه ده به يكديگر را در شرائط تكرارپذير نشان مي دهد و نه نزديكي آنها به
مقدار واقعي را.
منظور از شرايط تكرارپذيري نيز شرايطي يكسان است كه اندازه گيري اندازه ده تحت آنها انجام
مي گيرد. اين شرايط عبارتند از:
روند اندازه گيري يكسان
ناظر يكسان
دستگاه اندازه گيري يكسان با شرايط به كارگيري همانند
محل يكسان
فاصله زماني كوتاه بين اندازه گيريهاي متوالي
در صورتيكه يك يا چند تا از شرايط بيان شده براي تكرارپذيري، محقق نشوند، ديگر به آن شرايط تكرارپذير
ميگويند. (Reproducibility) اطلاق نمي شود بلكه به آن شرايط تجديدپذيري
Traceability قابليت رديابي
قابليت ارتباط دادن مقدار يك كميت استاندارد يا نتيجه اندازه گيري با مرجع هاي ملي يا بين المللي از طريق
زنجيره پيوسته مقايسه ها كه همگي عدم قطعيتي معين دارند.
خطا و عدم قطعيت
بطور خلاصه ،خطا تفاوت بين مقدار اندازه گيري شده و مقدار واقعي (قراردادي)كميت تحت اندازه گيري
است. در حاليكه عدم قطعيت بطور ساده محدوده احتمالي است كه كميت تحت اندازه گيري در آن قرار
ميگيرد .
صفحه 6 از 8 www.irancalibration.com
لذا خطا داراي علامت مثبت يا منفي است ولي عدم قطعيت داراي اين علامتها نبوده و غالباً با علامت ± بيان
ميشود كه نشان از محدوده مورد بحث كه خطا احتمالاً در آن قرار ميگيرد، دارد .
غالباً خطاي اندازه گيري را مي توان با اعمال تصحيحات مناسب كاهش و حتي به صفر رساند و نتيجه تصحيح
شده را مي توان بوسيله يك عدم قطعيت مشخص نمود واين عدم قطعيت نبايد با خطاي باقيمانده كه نمي توان
آنرا كاهش و يا حذف كرد اشتباه شود .
براي درك درست و دقيقتر مفاهيم فوق ، تعارف مربوط به خطا و عدم قطعيت كه در لغتنامه بين المللي ”اصول
و همچنين در استاندارد ملي ايران 4723 بيان شده است ،در اينجا عيناً “ (VIM) پايه و عمومي اندازه شناسي
نقل ميگردد:
: (Absolute) Error of Measurement خطاي مطلق اندازه گيري
نتيجه اندازهگيري منهاي مقدار واقعي كميت تحت اندازهگيري(اندازهده) را خطاي مطلق اندازهگيري
ميگويند.
: Uncertainty of measurement عدم قطعيت اندازه گيري
نتيجه ارزيابي براي مشخص كردن محدوده اي كه تخمين زده مي شود ، مقدار واقعي يك كميت اندازه گيري
شده در آن قرار دارد و معمولاً با يك احتمال بيان مي شود.
در عمل ، منابع مختلفي ممكن است در يك سيستم اندازه گيري منجر به بروز عدم قطعيت شود. اين منابع
ميتوان شامل موارد زير باشد:
كميت تحت اندازه گيري بطور كامل تعريف و تعيين نشده باشد.
كميت تحت اندازه گيري تعريف شده ولي بطور كامل محقق نشده است.
نمونه تحت اندازه گيري نماينده كميت تعريف شده نباشد.
علم كافي در زمينه تاثير شرائط محيطي روي اندازه گيري موجود نبوده يا اينكه شرائط محيطي
بطور مناسب اندازه گيري ويا كنترل نشوند.
خطاي انساني در قرائت تجهيزات آنالوگ وجود داشته باشد.
قدرت تفكيك يا حداقل زينه محدود تجهيزات.
مقادير غير واقعي استانداردهاي اندازه گيري و مواد مرجع.
مقادير غير واقعي اعداد ثابت.
تقريبها و فرضيات بعمل آمده در روشهاي كار.
صفحه 7 از 8 www.irancalibration.com
تغيير در مقادير كه مربوط به تكرار اندازه گيري در شرائط ظاهراً يكسان است (عدم تكرار
پذيري).
لازم نيست منابع فوق از هم مستقل باشند بلكه مي توانند بر روي هم اثر گذار باشند و همچنين منابع فوق
ميتوانند برروي منبع آخر ،يعني عدم تكرار پذيري نقش داشته و سهيم باشند.
در اين مقاله تا حدودي با تعاريف و مفاهيم اساسي در كاليبراسيون و مترولوژي آشنا شديم. اميد است با توجه
به اهميت كاليبراسيون و مترولوژي در صنايع مختلف و حتي زندگي روزمره، شاهد پيشرفت روزافزون آن در
كشورمان باشيم.
در راستاي تحقق بخشيدن به اهداف واقعي كاليبراسيون و استاندارد، آزمايشگاههاي كاليبراسيون شركت تابان
نيرو سپاهان با خط مشي فكري و كاري" كاليبراسيون را باور و بارور كنيم" سال هاست فعاليت صادقانه و
مستمر داشته است.
صفحه 8 از 8 www.irancalibration.com
مراجع
-1 استاندارد ملي ايران به شماره 4723 ، واژه ها و اصطلاحات پايه و عمومي اندازه شناسي.
2 - استاندارد ملي ايران به شماره ايزو 10012 ، الزامات فرايندهاي اندازه گيري و تجهيزات اندازه گيري.
3 – استاندارد ملي ايران به شماره 5 ، مقررات مربوط به ساختار و شيوه نگارش استانداردهاي ملي ايران.
-4 استاندارد ملي ايران به شماره 7442 ، قسمت يك و دو و سه ، درستي (صحت و دقت) روشها و نتايج
اندازه گيري.
5 – GUM : 1995
6 - OIML D10:2007
7 - JCGM 200:2008, International vocabulary of metrology — Basic and
general concepts and associated terms(VIM)
8- Fluke Corporation, "philosophy in practice", 1994.
9- www.isiri.org
10-www.npl.co.uk