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計測学とは

1.1
計測学という言葉は長い伝統があり、ギリシャ語の「測定」に由来する。
何事についても、それが
数字で表せ、それについて何かがわかって初めて知識が完全になることはよく知られているところである。 したがって、測定されるあらゆる種類の量について、それを測定し、その単位の数で表現する単位が
なければならない。 さらに、この単位が、測定している一人ではなく、すべての人に
通じるように、普遍的な標準
がなければならず、重要な各種パラメータのさまざまな単位が標準化されなければならない。 測定はあらゆる分野で重要な役割を果たし、今日の科学的・技術的進歩は測定の分野での進歩に起因している。 一般的に、測定は、より良い生活を送るために、世界に関する知識と理解を深めるために行われています。 計測学は貿易や商取引に不可欠であり、近代科学技術の基礎である。
文字通り計測の科学である計測学では、一歩先を行って
計測の正しさにもこだわらなければならない。 その結果が特定の必要性に対して十分な正しさと正確さをもって与えられるかどうかを確認しなければなりません。 このように、私たちは主に合意された単位と標準に基づく測定方法に関心を寄せています。 したがって,計量学
は,測定単位及びその標準の確立,再生,保存及び移転に関係している。 計測の科学である計測学には,計測に関する理論的及び実践的なあらゆる側面が含まれ,それがどのような不確かさであっても,また科学や技術のどのような分野であっても,計測は行われる。 したがって計量学は,不確かさの評価と関連した測定の科学でもある。 測定することだけが計測学の仕様ではなく、計測学の核心は、特に
その実際の限界を特定することによって、結果を検証することにあることを理解することが重要である。 計量は、長さと質量の標準に限らず、健康、安全、環境保護など社会的関心の高い分野における他の
パラメータも含まれる。
計測の科学を習得することは、科学自体の進歩の前提条件である。産業製造や生活の多くの分野で、高い科学技術
レベルでの活動が求められているが、そこで達成すべき進歩は、計測の進歩によって達成されなければならない。 製造の自動化が進むにつれて,最高レベルの精度が要求される。 自然や宇宙,そして自然を自分の目的に適合させる方法についての人間の知識は,正確に測定する能力に歩調を合わせて進歩するという有名なことわざを忘れてはならない。 したがって,計量は,測定の方法,実行及び精度の推定,
測定器及び検査員にも関係している。 今日の精度と信頼性の基準は非常に高く
,人間の基本的な本能と感覚はそれに対処するのに不十分である」。 そのため、精密測定器や従来からある様々な種類のゲージやコンパレータを
使用しなければならない。
したがって、計量学は、(i)測定の単位を確立し、これを標準の形で再現し、
測定の均一性を確保し、(ii)測定方法を開発し、(h)
測定方法の正確さを分析して測定の不確かさを確立し、測定
誤りの原因を研究し、これを解消することに主に関係していると言えよう。
広い意味では、計測学は長さの測定に限らず、工業検査やそのさまざまな技術にも
関係している。 大きな産業革命と大きな
進歩により、工業検査は単にメーカーが定めた
仕様を満たすことを意味しない。 むしろ、本当の意味での検査は、
製品の製造における様々な段階でのチェックに関係しており、原料の形態から
製品、さらには機械の形態での組み立てられた部品に至るまで、その右側をチェックすることである。 検査はゲージ
を用いて行われ、計量士はあらゆる種類のゲージ
の設計、製造、検査に密接に関係している。 動的計測は、連続的な性質の小さな変化を測定することに関係している。
今日の計測科学は、電子的に操作・制御される装置、
オンラインモニタリングのためのコンピュータ支援システム、光学機械、レーザー、光ファイバーに基づく
装置などに発展している。
長さの測定(寸法検査)に関して、非
精密および精密な線形測定を扱い、この目的
ために用いられる各種装置を学ぶことになるだろう。 また、各種単位の標準化も重要であり、直線計測の様々な標準とは何か、その標準をどのように保存し維持しようとしているのかについて学ぶ。 また、光波の標準が物質的な
標準をなくすのにどのように役立っているかも見ていく。
計量活動は、測定標準の確立から始まり、寸法を含むさまざまな物理的パラメータの評価、測定器や
技術の開発、試験・測定機器の校正などを行っている。 これらはすべて、産業界が提供する品質や製品、サービスを正しく運用するための測定に不可欠なものです。 現在の
産業界では、1回で達成できることだけでなく、生産者と顧客の両方が信頼できるように、非常に多くの寸法と特性、およびその証拠である反復性、再現性、互換性などの
側面を含む適合性を目標としています。 これは、
規格と測定技術の作成によって可能になります。
大量生産により、従来の方法では部品の様々な要素を
測定することは不可能であることが非常に容易に理解されます。 したがって、他の装置、すなわちゲージや
コンパレータを詳しく研究することになる。 また、自動機から大量生産される部品
をすべて測定することは得策でない。 統計的品質管理(Statistical Quality Control)の研究では、大きなロットから数点の部品を検査すれば十分であり、その知識は今日では非常に重要であることがわかるだろう。 機械の形で組み立てられた
製品については、機械の様々な部品の相対的な動きが望ましい形で行われることが不可欠です
。 このため、工作機械のアライメント試験の研究は非常に重要である。
実際の生産現場では、角度測定が大きな問題となることが多く、その
徹底した理解とそれに関わるさまざまな技術、円形分割は、計測学の
重要な部分を形成している。 時には、実に
典型的な様々な測定に出くわすことがあるが、この種の問題は、いくつかの三角法
の関係を使って簡単に解決することができる。 このような測定については、「その他の測定」の章で勉強します。
ここで強調しておきたいのは、人間はさまざまな機器を扱わなければならず、「感覚」
が非常に重要な役割を担っているということです。 同じ測定器を使っても同じ測定値が得られるようにするためには、測定器と測定物の間に常に一定の圧力が
かかるように測定器を設計しなければならない。 また、測定器は、手にある
感覚が正しい判断を下すために自由に使えるような持ち方でなければならない。 しかし、ユニバーサルマシンでは、触覚や感触の違いによるヒューマンエラーを排除する試みがなされています。
優れた機械とその適切な機能は、非常に優れた仕上げ面を必要とし、したがって
表面仕上げとそれを定量的に推定するさまざまな方法の研究は非常に重要です。
計測技術者が最もよく使う道具は「ダイヤルゲージ」であり、これについては別途詳しく研究する。 ゲージのテストと動的測定にも十分な注意が必要である。
また、ネジ山の測定や歯車の測定、
ネジ山用ゲージについても扱う。
また、金属や合金の非破壊検査についても章を設け、材料を破壊せず、同時にすべての望ましい
特性をチェックし、材料の内部構造の均質性を調べる方法を
熟知できるようにしている。
品質に関する意識が非常に高く、産業界ではトータル
品質管理というアプローチを取り入れている。 このため、ISO 9000を参照した品質保証プログラムと
総合的品質管理の章が設けられている。 広い意味では、計量学(精密測定、試験、評価の科学と技術)は、技術開発のための母なる科学です。 産業界の進歩は、寸法精度やその他の物理的特性の精密
測定の品質と信頼性に大きく依存しています。
1.1.1.

法定計量

法定計量は、
法定、技術及び法的要件との関係で、計測単位、計測方法及び計測器を扱う計量学の部分である。 これは,
測定の安全性と適切な精度を保証するものである。 法定計量は,国家組織,すなわち国家法定計量サービスによって指導され,その目的は,特定の国における法定計量の問題を解決することである。 その機能は、国家標準の保存を保証し、国際標準との比較
によりその正確さを保証すること、また国際標準との比較によりその国の二次標準に適切な正確さを与えることである。
現代の計量組織には、次のような多くの国際組織
がある。
法定計量サービスの活動は,測定器の管理(試験,検定,標準化),測定器の試作品/模型の試験,
法定要件への適合を検証するための測定器の審査,などである。
法定計量は,次の点で応用されている。
(i) 商取引(正味量)
(ii) 工業用測定(大量生産を促進する目的で互換性を確保するための測定精度に関する適切な管理)
(iii) 公共衛生及び人間の安全を確保するために必要な測定
法定計量に関する国内法は,次のポイントをカバーしている。 1976年,国会は,国際単位系(SI)を確立し,
度量衡における州間取引又は商業を規制し,消費者保護の観点から重要なその他の事項
を規定する包括法,
Standards of Weights and Measures Act 1976(1976年度量衡基準法)を制定した。
(ii) 法定単位の物理的表示
(Hi) 標準の階層-その維持と管理

国家標準(エシュロン-I)
参照標準(エシュロン-II)
二次標準(エシュロン-Il A)
作業標準(エシュロン-Il B)
(iv) 測定器の仕様又は技術規則で、
計量及び技術要件に関して;
(v) 測定器に対する計量管理; (モデルの承認,初期検定,
定期的検定,修理後の検定,測定器の使用の検査)
(vi) 包装商品に対する計量管理
(vii) 測定器の製造,修理及び販売に対する管理
(viii) 法定計量に関する組織/業務
(ix) 料金の徴収及び回収
(x) 違反に対する処罰
(xi) 職員の訓練
1.1.2.

決定論的計量.

これは部品測定が
プロセス測定に取って代わられた新しい哲学である。 決定論的計測では、生産機械の
決定論的性質(自動制御下の機械は性能において完全に決定論的である)を十分に利用し、製造サブシステムのすべてを、許容できる品質レベル内で
決定論的性能を維持するように最適化する。 この科学では、システムプロセス
は、温度、圧力、流量、力、振動、音響の「フィンガープリント」センサーによって監視され、
これらのセンサーは高速で非侵入型です。 また、
CNC(Computer Numerical Control)システムによる3次元誤差補正やエキスパートシステムなどの新しい技術を適用し、
完全適応型制御を実現しています。 この技術は、マイクロテクノロジーやナノテクノロジーの精度を達成するための超高精度製造機械や
制御システムに利用されています。