metrologia on tekninen termi, jolla tarkoitetaan kaikkia mittauksiin liittyviä toimintoja ja menettelyjä. Metrologian, joka on määritelty myös ”mittaustieteeksi ja sen soveltamiseksi” (International Sanasto of Metrology, 2010), perimmäisenä tavoitteena on varmistaa oikeat, vertailukelpoiset ja luotettavat mittaustulokset.
metrologia voidaan jakaa seuraaviin alueisiin:
- tieteellinen tai yleinen metrologia. Tämä osa metrologiaa käsittelee ongelmia, jotka ovat yhteisiä kaikille metrologisille kysymyksille riippumatta itse määrästä. Siinä käsitellään esimerkiksi mittayksiköihin liittyviä yleisiä teoreettisia ja käytännön ongelmia, mittausvirheiden ongelmaa sekä mittauslaitteiden metrologisten ominaisuuksien ongelmia.
- teollinen metrologia. Tämä tieteenala keskittyy tuotannon mittauksiin ja laadunvalvontaan.
tyypillisiä asioita ovat kalibrointimenettelyt ja kalibrointivälit, mittausprosessien valvonta ja mittauslaitteiden hallinta.
- Oikeusmetrologia. Tämä termi liittyy pakollisiin teknisiin vaatimuksiin. Oikeudellinen metrologia tarkastaa nämä vaatimukset taatakseen oikeat mittaukset yleistä etua koskevilla aloilla, kuten kaupan, terveyden, ympäristön ja turvallisuuden alalla (International Sanasto Of Terms In Legal Metrology, 2000).
mittaus koskee käytännössä kaikkea kaupallista toimintaa irtotavaran (maaöljy, maakaasu, metallimalmit) kaupasta tavaroiden vähittäismyyntiin markkinoilla. Erityisesti teollisuustuotteiden kansainvälinen kauppa ja tuotantoprosessit, joissa käytetään eri puolilla maailmaa valmistettuja osia ja komponentteja, edellyttävät oikeita, kansainväliseen metrologiajärjestelmään perustuvia mittauksia. Tätä voidaan havainnollistaa alla olevista esimerkeistä.
- kansainvälinen kauppa ja maailmanlaajuisesti hyväksytyn yksikköjärjestelmän merkitys
Oletetaan, että haluat tietää putken halkaisijan. Haluatko mitat sentteinä vai sentteinä? Mitä asiakas pyytää? Senttimetri ja tuuma ovat yksikköjä, jotka kuuluvat kahteen eri yksikköjärjestelmään. Siinä missä senttimetri on metrin osamitta, kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) pituuden yksikkö, tuuma, kuuluu niin sanottuun keisarilliseen Mittajärjestelmään
. SI on suositeltava järjestelmä ja sitä sovelletaan maailmanlaajuisesti, kun taas imperial-yksiköitä käytetään muutamissa maissa tai tiettyihin sovelluksiin.
- erittäin tarkat mittaukset tietoliikenteen ja tietotekniikan perustana
’aika’ on useimmiten mitattu Suure. Nykytekniikalla oikea aika jaetaan radion, television, puhelimen, Internetin ja satelliitin välityksellä. Yksi esimerkki ultratarkoista aikamittauksista on maailmanlaajuinen paikannusjärjestelmä GPS, jossa vähintään kolmen satelliitin atomikellojen aikasignaaleja käytetään laskemaan vastaanottimen sijainti maassa metrin murto-osan tarkkuudella. Nämä harvinaisen tarkat tulokset voidaan saavuttaa vain sillä ehdolla, että jokainen kello tuottaa samalla tarkkuudella aikasignaaleja. Tämä teknologia auttaa tekemään tavaroiden lähettämisestä nopeampaa ja turvallisempaa, se helpottaa ja nopeuttaa tiedonvaihtoa ja hakemista ja muodostaa sähköisen kaupan perustan (Secrets of Electronic Commerce, 2009).
- metrologian osuudet vaatimustenmukaisuuden arvioinnissa ja sertifioinnissa
globaaleilla markkinoilla vaaditaan usein todistuksia siitä, että tuotteet tai palvelut ovat tiettyjen standardien tai määräysten mukaisia. Monissa tapauksissa vaatimustenmukaisuuden arviointi ja standardien tai määräysten noudattamisen tarkastaminen edellyttävät mittauksia ja testejä.
mittausten ja testien on siksi oltava täsmällisiä määrätyissä rajoissa, vertailukelpoisia ja luotettavia varmenteiden luotettavuuden varmistamiseksi.
yleensä mittauslaitteiden tarkkuus saavutetaan säännöllisillä kalibroinneilla. Kalibroinnissa verrataan mittauslaitetta tarkempaan mittausstandardiin. Kansallisia mittausstandardeja, joilla saadaan yleensä maan tarkimmat mittaukset, verrataan kansainvälisiin tai muihin kansallisiin standardeihin, jotta varmistetaan yksiköiden oikea levitys maailmanlaajuisesti. Jos on olemassa katkeamaton dokumentoitujen kalibrointien ketju korkeimmista standardeista tavallisiin mittauslaitteisiin, saavutettuja mittauksia kutsutaan jäljitettäviksi.
kalibroimatta jättämisen kustannukset ja riskit
valitettavasti kalibrointiin liittyy kustannuksia, ja epävarmoina taloudellisina aikoina tämä toiminta voi usein jäädä huomiotta tai laitteiden kalibrointitarkastusten välistä aikaväliä voidaan pidentää kustannusten vähentämiseksi tai yksinkertaisesti resurssien tai työvoiman puutteen vuoksi.
kalibroinnin laiminlyönti voi kuitenkin johtaa suunnittelemattomaan tuotantoon tai koneiden käyttökatkoksiin, tuotteiden ja prosessien laatuongelmiin tai jopa tuotteiden takaisinvetoon ja uudelleenmuokkaukseen.
lisäksi, jos laite on prosessin kannalta kriittinen tai sijaitsee vaarallisella alueella, anturin ajelehtiminen ajan mittaan voi aiheuttaa riskin työntekijöiden turvallisuudelle. Vastaavasti lopputuote, jonka valmistaa huonosti kalibroitu laitos, voi aiheuttaa riskin sekä kuluttajille että asiakkaille. Tietyissä tilanteissa tämä voi johtaa jopa siihen, että yritys menettää toimilupansa, koska yhtiö ei täytä sen lakisääteisiä vaatimuksia. Tämä koskee erityisesti elintarvike-ja juomateollisuutta sekä lääkevalmistajia.
punnituslaitteet on myös kalibroitava säännöllisesti.
tuotteen tai materiaalin oikean massan määrittäminen on erityisen tärkeää terästä, paperia ja sellua toimittaville yrityksille, voimanlähteille, ilmailuyrityksille, satamille ja vähittäiskaupoille, jotka laskuttavat asiakkaita niiden toimittaman massan perusteella (veromittaus). Näiden yritysten on todistettava paitsi massan oikeellisuus myös se, että lukemia tuottavat laitteet on kalibroitu oikein.
näiden toimialojen laskutus perustuu usein prosessimittauksiin.
näiden vaakojen metrologisen laadun varmistaminen kalibroinnilla on siksi yhä tärkeämpää.
tuotteiden valmistus riippuu myös tarkoista massoista, joten myös elintarvike-ja juoma -, öljy-ja kaasu -, energia -, kemian-ja lääketeollisuuden laboratorioiden ja tuotanto-osastojen on kalibroitava punnituslaitteensa.