1.1
A metrológia szónak nagy hagyománya van, és a görög mérték szóból származik.
A közismert mondás szerint a tudás bármiről csak akkor teljes, ha az számokban kifejezhető
és valamit tudunk róla. Így mindenféle mért mennyiséghez
meg kell lennie egy mértékegységnek, amellyel azt meg lehet mérni és az adott mértékegység számaiban ki lehet fejezni. Továbbá, hogy ezt az egységet
mindenki kövesse, és ne csak az, aki a méréseket végzi, kell, hogy legyen egy egyetemes szabvány
, és a különböző fontos paraméterek különböző egységeit szabványosítani kell. A legfontosabb
paraméter a metrológiában a “hossz”, amelyet többféle formában és módon lehet mérni.
A mérések létfontosságú szerepet játszanak minden vizsgálati területen, és a mai tudományos és
technológiai fejlődés a mérések terén elért fejlődésnek köszönhető. Általánosságban
a méréseket azért végezzük, hogy növeljük ismereteinket és a világ megértését azzal a céllal, hogy
jobb életet éljünk. A méréstudomány létfontosságú a kereskedelemben és a kereskedelemben, és a modern
tudomány és technika alapja.
A metrológiában, amely szó szerint a mérések tudománya, egy lépéssel előbbre kell mennünk
és a mérés helyességével is törődnünk kell. Meg kell néznünk, hogy az eredmény
az adott igénynek megfelelő korrektséggel és pontossággal adódik-e meg, vagy sem. Így tehát
elődlegesen az elfogadott mértékegységeken és szabványokon alapuló mérési módszerekkel foglalkozunk. A metrológia
tehát a
mértékegységek és szabványaik megállapításával, reprodukálásával, megőrzésével és átadásával foglalkozik. A metrológia gyakorlása pontos méréseket foglal magában
, amelyekhez olyan készülékek és felszerelések (műszerek és szükséges segédeszközök) használata szükséges, amelyek lehetővé teszik a kívánt pontosság elérését.
A metrológia, a mérések tudománya, magában foglalja mindazokat az elméleti és gyakorlati szempontokat
, amelyek a mérésekre vonatkoznak, függetlenül azok bizonytalanságától, és a tudomány vagy
technológia bármely területén előfordulnak. Így a metrológia egyben a mérések tudománya is, amely a mérések bizonytalanságának
becslésével kapcsolatos. Fontos megérteni, hogy nem csupán a mérés a metrológia
sajátossága, hanem a metrológia lényege az eredmény érvényesítésében rejlik, különösen annak tényleges korlátainak
meghatározásával. A metrológia nem csak a hossz- és tömegszabványokra korlátozódik, hanem más
paraméterekre is a társadalmi szempontból fontos ágazatokban, például az egészségügy, a biztonság és a környezetvédelem területén.
A méréstudomány elsajátítása előfeltétele magának a tudomány fejlődésének.
Az ipari gyártás és az élet számos területe magas tudományos és műszaki
szintű tevékenységet igényel, amelyen minden elért fejlődésnek a metrológia fejlődésével kell megvalósulnia. A gyártás
növekvő automatizálása a legmagasabb szintű pontosságot követeli meg. Nem szabad elfelejteni
a híres mondást, miszerint az ember ismeretei a természetről, a világegyetemről és arról, hogy hogyan igazítsa a természetet az ő
céljához, a pontos mérés képességével párhuzamosan fejlődnek.
A metrológusnak meg kell értenie az alapelveket, hogy képes legyen
új műszereket tervezni és fejleszteni, valamint a rendelkezésre álló műszereket a legjobb módon használni. A metrológia tehát
a mérések módszereivel, végrehajtásával és pontosságának becslésével ; a
mérőműszerekkel és az ellenőrökkel is foglalkozik. A pontosság és a megbízhatóság mai színvonala olyan magas
, hogy az ember alapvető ösztönei és érzékszervei nem alkalmasak arra, hogy megbirkózzon velük”. Ennek érdekében precíziós mérőműszereket és különböző típusú hagyományos és kifinomult
mérőket és komparátorokat kell
használni.
Így elmondható, hogy a metrológia elsősorban (i) a
mértékegységek megállapításával, ezen mértékegységek szabványok formájában történő reprodukálásával és a
mérések egységességének biztosításával, (ii) a mérési módszerek kidolgozásával, {Hi) a
mérési módszerek pontosságának elemzésével, a mérési bizonytalanság megállapításával, a mérési
hibák okainak kutatásával és megszüntetésével foglalkozik.
Tágabb értelemben a metrológia nem korlátozódik a hosszmérésre, hanem foglalkozik
az ipari ellenőrzéssel és annak különböző technikáival is. A nagy ipari forradalom és a nagy
fejlődés miatt az ipari ellenőrzés nem egyszerűen a gyártók által meghatározott
specifikációk teljesítését jelenti. A valódi értelemben vett ellenőrzés inkább egy
termék ellenőrzésével foglalkozik a gyártás különböző szakaszaiban, a nyersanyagtól kezdve a kész
termékig, sőt az összeszerelt alkatrészekig, gép formájában is. Az ellenőrzést mérőeszközökkel
végzik, és a metrológus szorosan foglalkozik mindenféle mérőeszköz
tervezésével, gyártásával és vizsgálatával. A dinamikus metrológia a kis, folyamatos jellegű változások mérésével foglalkozik.
A méréstudomány ma már elektronikusan működtetett és vezérelt berendezésekre,
számítógépes rendszerek on-line ellenőrzésére, optomechanikai, lézer- és száloptikai alapú
műszerekre stb.
A hosszmérés (méretellenőrzés) tekintetében nem
pontos és precíziós lineáris mérésekkel fogunk foglalkozni, és az erre
célra használt különböző műszereket tanulmányozzuk. A különböző mértékegységek szabványosítása is fontos, és tanulmányozni fogjuk, hogy mik a
különböző szabványok a lineáris mérésekhez, és hogyan próbálják megőrizni és fenntartani
ezeket a szabványokat. Azt is látni fogjuk, hogy a fényhullám-szabvány hogyan segít az anyagi
szabványok megszüntetésében. A nagyon pontos mérésekhez a fényhullámok interferenciajelenségén
alapuló módszerek is külön fejezetet fognak alkotni.
A mérési szabványok megállapításával, a
különböző fizikai paraméterek, köztük a méretek felmérésével, a mérőműszerek és
technikák fejlesztésével, valamint a vizsgálati és mérőberendezések kalibrálásával kezdődik a metrológiai tevékenység. Mindez elengedhetetlen a helyes
működő mérésekhez a minőség és az ipar által szállított termékek és szolgáltatások minőségéhez. A mai
ipar nemcsak egyszeri teljesíthetőséget követel meg, hanem olyan
szempontok szerinti megfelelőségre törekszik, mint az ismételhetőség, reprodukálhatóság, felcserélhetőség, nagyon sok méret és jellemző, valamint ezek bizonyítása, mind a gyártók, mind a vevők bizalma érdekében. Ez szabványok és mérési technikák
alkotásával lehetséges.
A tömegtermelés miatt nagyon könnyen felismerhető, hogy egy alkatrész
különböző elemeit nem lehet hagyományos módszerekkel megmérni. Ezért más eszközöket, azaz mérőeszközöket és
összehasonlítókat vizsgálunk meg részletesen. Továbbá a tömeggyártásban sem célszerű minden alkatrészt
megmérni, ha azok automata gépekből kerülnek ki. Látható lesz, hogy egy nagy tételből néhány alkatrész ellenőrzése elegendő a statisztikai minőségellenőrzés tanulmányozása keretében, amelynek
ismerete manapság nagyon fontos.
A különböző alkatrészek összeszerelése és illesztése tekintetében a határértékek és illesztések valamilyen rendszerét kell
követni, és tanulmányozni fogjuk a “határértékek és illesztések” indiai szabványát. Az összeszerelt
gép formájú termékeknél lényeges, hogy a gép különböző részeinek egymáshoz viszonyított mozgása
a kívánt módon történjen. Ebből a célból a szerszámgépek beállítási vizsgálatainak tanulmányozása nagyon lényeges.
A tényleges gyártás során sokszor a szögmérés nagy problémát jelent, és annak
alapos megértése és az ezzel kapcsolatos különböző technikák, valamint a körfelosztás a metrológia
fontos részét képezik. Néha találkozunk különböző mérésekkel, amelyek valóban
meglehetősen jellemzőek, és az ilyen típusú problémák néhány trigonometriai
összefüggés segítségével könnyen megoldhatók. Az ilyen méréseket a Különféle mérések fejezetben fogjuk tanulmányozni.
Kiemelhetjük itt, hogy az embernek különböző műszereket kell kezelnie, és a “tapintás”
érzék nagyon fontos szerepet játszik. Annak érdekében, hogy minden ember ugyanazzal a
műszerrel azonos értékeket kapjon egy alkatrészre vonatkozóan, a műszert úgy kell kialakítani, hogy mindig állandó nyomás legyen
az alkatrész és a műszer között. A műszert is úgy kell tartani, hogy a kezünkben lévő
érzékelés szabadon tudjon helyes döntést hozni. Az univerzális gépeknél azonban
kísérletet tesznek arra, hogy kiküszöböljék a különböző tapintási és érzékelési érzékekből adódó emberi hibákat.
A jó gépek és azok megfelelő működése nagyon jó megmunkált felületeket igényel, ezért
a felületkezelés és annak mennyiségi becslésére szolgáló különböző módszerek tanulmányozása nagyon fontos. Az egyik
leggyakrabban használt eszköz a mérőműszerész kezében a “mérőóra”, amelyet részletesen
külön tanulmányozunk. A mérőműszerek és a dinamikus mérések vizsgálata is teljes figyelmet érdemel.
A csavarmenetek és fogaskerekek mérésével és
a csavarmenetekhez való mérőműszerekkel is foglalkozunk majd, mivel ezek a legnépszerűbb alkatrészek, amelyekkel az ember egy műhelyben és
gépekben találkozik.
Egy fejezetet szentelünk a fémek és ötvözetek roncsolásmentes vizsgálatának is, hogy megismerjük
azokat a módszereket, amelyek nem roncsolják az anyagot, ugyanakkor ellenőrzik az összes kívánt
tulajdonságot, és megvizsgálják az anyagok belső szerkezetét a homogenitás szempontjából.
A minőséggel kapcsolatban nagy a tudatosság, és az iparágak a teljes
minőségmenedzsment megközelítését alkalmazzák. Ezért fejezeteket szenteltünk a minőségbiztosítási programoknak és a
Teljes minőségirányításnak az ISO 9000-re való hivatkozással. Egy fejezetet szentelünk a gépi látó
rendszereknek is.
Tágabb értelemben a metrológia (a precíziós mérés, vizsgálat és
értékelés tudománya és művészete) a technológiai fejlődés alaptudománya. Az ipar
előrehaladása nagymértékben függ a méretpontosság és az egyéb fizikai jellemzők precíziós
mérésének minőségétől és megbízhatóságától.
1.1.1.

Legális metrológia.

A jogi metrológia a metrológiának az a része, amely a
mérési egységekkel, a mérési módszerekkel és a mérőeszközökkel foglalkozik, a
jogszabályi, műszaki és jogi követelményekkel összefüggésben. Biztosítja a
mérések biztonságát és megfelelő pontosságát. A különböző mérésekkel kapcsolatos jogszabályok hiánya nagy bizonytalansághoz vezet.
A törvényes metrológiát egy nemzeti szervezet, azaz a Nemzeti Törvényes
Mérésügyi Szolgálat irányítja, amelynek célja a törvényes metrológia problémáinak megoldása egy adott országban. Feladatai
a nemzeti szabványok megőrzésének biztosítása és pontosságuk garantálása a nemzetközi szabványokkal való összehasonlítással
; valamint az ország másodlagos szabványainak megfelelő pontossággal való ellátása a nemzetközi szabványokkal való összehasonlítással.
A metrológia mai szervezetéhez számos nemzetközi szervezet
tartozik, nevezetesen (a) a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Szervezet : és (6) Nemzeti Szolgálat
a Jogi Metrológia, amelynek végső célja a mérések egységességének fenntartása az egész
világon.
A törvényes metrológiai szolgálat tevékenységei a következők: a mérőeszközök ellenőrzése (vizsgálat, hitelesítés, stand-
ardizáció) ; a mérőeszközök prototípusainak/modelljeinek vizsgálata ;
a mérőeszköz vizsgálata a jogszabályi követelményeknek való megfelelés ellenőrzése céljából, stb.
A törvényes metrológia alkalmazása :
(i) Kereskedelmi ügyletek (nettó mennyiség)
(ii) Ipari mérések (a mérési pontosság megfelelő ellenőrzése, a tömegtermelés elősegítése érdekében a
cserélhetőség biztosítása érdekében.
(iii) A közegészségügy és az emberi biztonság biztosításához szükséges mérések.
A törvényes metrológiára vonatkozó nemzeti törvény a következő pontokra terjed ki :
(i) Törvényes mértékegységek. 1976-ban a Parlament átfogó törvényt, a
Súlyok és mértékegységek szabványairól szóló 1976. évi törvényt fogadta el a Nemzetközi mértékegységrendszer (SI) létrehozása,
a súlyok és mértékegységek államközi kereskedelmének vagy kereskedelmének szabályozása, valamint egyéb,
fogyasztóvédelmi szempontból fontos kérdésekről való rendelkezés
érdekében.
(ii) a jogi mértékegységek fizikai megjelenítése ;
(Hi) a szabványok hierarchiája – karbantartásuk és őrzésük;
Nemzeti szabványok (Echelon-I)
Referenciaszabványok (Echelon-II)
Szekunder szabványok (Echelon-Ill A)
Munkaszabványok (Echelon-Ill B)
(iv) mérőműszerek előírásai vagy műszaki előírásai a
metrológiai és műszaki követelmények tekintetében ;
(v) mérőműszerek metrológiai ellenőrzése ; (modell jóváhagyása, kezdeti hitelesítés,
időszakos hitelesítés ; javítás utáni hitelesítés, a mérőműszerek használatának ellenőrzése)
(vi) előrecsomagolt áruk metrológiai ellenőrzése ;
(vii) mérőműszerek gyártásának, javításának és értékesítésének ellenőrzése ;
(viii) törvényes mérésügyekkel foglalkozó szervezet/szolgálat ;
(ix) díjak kivetése és beszedése ;
(x) szabálysértési szankciók ;
(xi) személyzet képzése.
1.1.2.

Determinisztikus metrológia.

Ez egy új filozófia, amelyben a részmérést
felváltja a folyamatmérés. A determinisztikus méréstechnikában teljes mértékben kihasználják a gyártógépek
determinisztikus jellegét (az automatikus vezérlésű gépek teljes mértékben determinisztikus
teljesítményűek), és az összes gyártási alrendszert úgy optimalizálják, hogy a
determinisztikus teljesítményt az elfogadható minőségi szinteken belül tartsák. Ebben a tudományban a rendszerfolyamatokat
hőmérséklet, nyomás, áramlás, erő, rezgés, akusztikus “ujjlenyomat” érzékelőkkel
megfigyelik,
ezek az érzékelők gyorsak és nem tolakodóak. Olyan új technikát alkalmaznak, mint a 3D hibakompenzáció
CNC (Computer Numerical Control) rendszerekkel és szakértői rendszerekkel, ami teljesen
adaptív vezérléshez vezet. Ezt a technológiát nagyon nagy pontosságú gyártógépek és
vezérlőrendszerek esetében alkalmazzák a mikrotechnológiai és nanotechnológiai pontosság elérésére.