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計測 計測の科学

測定結果の比較可能性

計量学という用語は、古代ギリシャ語のμετρεῖν(metreín - measure)に由来し、測定の科学を意味します。理論的にも実践的にも、計測のさまざまな側面に関係しています:

  • 物理的サイズと特性の定量化
  • 中心測定単位の定義と実現
  • 測定器の校正
  • 測定の不確かさの決定

計測の目的は、測定結果の信頼性と比較可能性を保証することです。これは、その要件が科学から技術、現代生活に至るまで、あらゆる分野に適用される場合にのみ可能です。産業、商業、医療、環境保護、そしてもちろん光計測技術にも応用されています。

どのような測定方法にも測定の不確かさがあります

計量学における重要な発見は、すべての測定には避けることのできない測定の不確かさがあるということです。したがって、測定値は問題の値の推定値のみを提供し、測定の不確かさは読み取りの信頼性の尺度です。単位を伴う数値の読み取り値のほかに,計量学では,完全な結果には常に決定された測定の不確かさが含まれます。これは、使用する測定方法によって異なります。

国際的に認知されたメートル単位としての光強度

測定物の比較可能性は、国際的に認知され、明確に定義された測定単位によってのみ確保されます。この目的のため、1875年にメートル条約が締結され、SIシステム(Système International d'Unités)として知られる国際的に有効な計量単位のメートル法が創設された。2019年の改訂以降、SIシステムは7つの自然定数、例えば光速cに基づく9つのSI単位で構成されています。これにより、選択されたSI単位の定義は具体的な実施に依存しないことが保証されます。測光単位はすべて光強度(カンデラ、cd)に関連している。その定義は、歴史的なカンデラの定義との関連性を保証する光放射等価Kcd を介して行われます。

数量

SI 単位

シンボル

自然定数

長さ

メーター

m

c

質量

キログラム

kg

h

時間

s

Δ ν

電流

アンペア

A

e

温度

ケルビン

K

k

物質量

モル

モル

NA

光度

カンデラ

cd

Kcd

国家規格へのトレーサビリティ

国家計量標準機関は、SI単位の第一義的な実現と保存を任務としています。ドイツではドイツ国立計量研究所(PTB)がこれにあたります。その任務には、単位を代表し、可能な限り小さな不確かさで普及させることが含まれます。この目的のために、PTBはドイツ連邦共和国の計量分野全体に適用される国家標準を開発しています。他国の計量機関(NISTなど)との絶え間ない比較により、単位が全世界で同じであることを保証しています。SI単位との関係は、「校正標準器」(計測のページを参照)という形でエンドユーザーに伝えられます。測定値と国家機関のSI単位の主要な実現との間に明確な関係がある場合、私たちは結果の計量トレーサビリティと言います(図:右側)。

SIシステムの枠組み内での光測定における測定標準の計量トレーサビリティを示す図。

国際的に統一されたトレーサビリティの実施

組織,契約及び規格の複雑なネットワークは,SI 単位系に対する計量トレーサビリティの国際的に統一された実施を確実なものにしています(図:左部)。トレーサビリティの範囲内で信頼できるプロセスを保証するために,校正及び試験所には,ISO/IEC 17025などの規格によって厳しい要件が課せられています。

インストゥルメント・システムズのような認定サービス・プロバイダーは、定期的に独立した能力試験を受け(ドイツではDAkkSが実施)、その結果を校正証明書または試験証明書に記録しています。