Tài liệu Đo lường học doc

Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
QUẢN LÝ ĐO LƯỜNG VÀ HIỆU CHUẨN
Ðo lường học
1.Phép đo
Phép đo được định nghĩa là tập hợp các thao tác để xác định giá trị của
đại lượng.Bản chất của phép đo chính là việc so sánh đại lương cần đo
(gọi tắt là đại lượng đo) với một đậi lượng cùng loại được chọn làm đơn
vị. Ví dụ đo độ dài theo đơn vị mét; đo khối lượng theo đơn vị kilơgam;
đo dung tích theo đơn vị mét khối, lít v-v Trang thiết bị kỹ thuật để
thực hiện việc so sánh này là phuơng tiện đo (cái thước, cái cân, bình
đong ).
Căn cứ vào phương pháp nhận được kết quả đo, ta chia phép đo thành
phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.
Phép đo trực tiếp là phép đo trong đó giá trị của đại lượng đọc trực tiếp
được ngay trên bộ phận chỉ của phương tiện đo. Ví dụ cân một vật trên
cân đồng hồ, đo dòng điện bằng ampe mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế
Phép đo gián tiếp là phép đo trong đó giá trị của đại lượng đo được tính
tốn qua mối liên hệ đã biết giữa nó và các đại lượng liên quan có giá trị
biết được bằng phép đo trực tiếp. Độ chính xác của phép đo gián tiếp
phụ thuộc vào độ chính xác của các phép đo trực tiếp có liên quan.
2. Đo lường học
Đo lường học là khoa học nghiên cứu về phép đo, nó bao gồm mọi khía
cạnh lý thuyết và thực tiễn liên quan đến phép đo, với bất kỳ độ chính
xác nào và trong tất cả các lĩnh vực mà phép đo xuất hiện. Có các lĩnh
vực đo lường học chủ yếu sau đây:
Page 1 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
Đo lường học lý thuyết (còn gọi là lý thuyết đo): nghiên cứu những vấn
đề lý thuyết chung về phép đo như về đại lượng, đơn vị, về xử lý kết
quả đo v.v
Đo lường học ứng dụng: nghiên cứu về các phép đo trong một lĩnh vực

nhất định (đo lường cơng nghiệp, đo lường thiên văn, đo lường y học ).
Đo lường học kỹ thuật (còn gọi là kỹ thuật đo): nghiên cứu kỹ thuật
thực hiện phép đo, tức nghiên cứu về phương tiện đo.
Đo lường học hợp pháp: nghiên cứu về đơn vị đo, phương pháp đo,
phương tiện đo trong mối liên quan với những u cầu có tính chất bắt
buộc về mặt kỹ thuật và pháp luật nhằm mục đích duy trì sự đảm bảo
chung trên quan điểm an tồn sai số đo hợp lý.
3. Đơn vị đo lường
3.1. Đơn vị cơ bản, đơn vị dẫn xuất, hệ đơn vị
Trong các đơn vị đo lường (gọi tắt là "đơn vị") có một số đơn vị mà độ
lớn của nó được chọn độc lập với những đơn vị khác đó là những đơn vị
cơ bản. Ví dụ đơn vị mét (m) để đo độ dài, kilơgam (kg) để đo khối
lượng, giây (s) để đo thời gian Độ lớn của những đơn vị này được
chọn lựa sao cho vừa phải, phù hợp với những u cầu đo lường thơng
thường trong đời sống, trong sản xuất.
Dựa vào các đơn vị cơ bản ta xây dùng các đơn vị dẫn xuất, Ví dụ đơn vị
diện tích "mét vng" (m
2
) được định nghĩa là diện tích hình vng mỗi
cạnh là 1 mét: đơn vị vận tốc "mét trên giây" (m/s) được định nghĩa là
vận tốc của một vật chuyển động đều đi được đoạn đường 1 mét trong
khoảng thời gian 1 giây v.v Như vậy độ lớn của đơn vị dẫn xuất phụ
thc vào độ lớn của đơn vị cơ bản.
Page 2 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
Tập hợp các đơn vị cơ bản và các đơn vị dẫn xuất suy ra từ đơn vị cơ
bản theo một ngun tắc nhất định lập thành một hệ đơn vị. Ví dụ: Hệ
mét, Hệ đơn vị quốc tế (SI).v.v
3.2. Hệ mét
Năm 1790,Quốc hội lập hiến Pháp quyết định xây dựng một hệ đơn vị

đo lường "văn minh" làm mẫu mực cho tồn thế giới. Họ đã đặt tên đơn
vị đo độ dài là "mét" (m) với định nghĩa mét là độ dài bằng 1/10 000
000 của 1/4 kinh tuyến quả đất và xem "mét" là đơn vị gốc để suy ra
các đơn vị khác do đó có tên "Hệ mét".
Người ta định nghĩa đơn vị đo khối lượng là khối lượng của một đêximét
khối (1 dm
3
) nước tinh khiết ở nhiệt độ 4
o
C và gọi là kilơgam (kg). Thể
tích của 1 kg nước tinh khiết đó (tức 1 đêximét khối) được lấy làm đơn
vị đo dung tích và gọi là lít (l). Ngồi mét, kilơgam và lít ra người ta còn
dựa vào đơn vị mét để định nghĩa một số đơn vị thơng dụng khác nữa
như mét vng (m
2
), a (a), hecta (ha), mét khối (m
3
).
Những người xây dựng nên Hệ mét còn đề ra cách lập ước bội (đơn vị
lớn hơn hay bé hơn) theo ngun lý thập phân (đơn vị này lớn hơn hay
bé hơn đơn vị trước đó 10 lần) với các tiếp đầu ngữ được quy định. Như
vậy rất tiện lợi cho việc tính tốn.
Chuẩn gốc thiên nhiên và ước bơi thập phân là hai tư tưởng vĩ đại của
những người xây dựng nên Hệ mét. Ngồi ra Hệ mét còn có ưu điểm là
thực dụng: các đơn vị chính có cỡ dễ sử dụng trong đời sống hàng ngày.
3.3. Hệ đơn vị quốc fế (Sl)
Dựa vào Hệ mét, người ta đã xây dựng nhiều hệ đơn vị khác nhau cho
từng lĩnh vực riêng biệt, dần dần tạo nên sự hỗn loạn đơn vị đo lường
trên tồn thế giới. Đại hội cân đo quốc tế lần thứ XI họp tại Paris năm
1960 đã thơng qua Hệ đơn vị quốc tế (ký hiệu là SI từ chữ Pháp:

Page 3 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
Système Internationale d'Unités) làm cơ sở thống nhất đo lường trên
thế giới. các Đại hội cân đo quốc tế sau đó đã tiếp tục bổ sung, hồn
thiện hệ SI nhằm đáp ứng các u cầu ngày càng cao của sản xuất và
khoa học kỹ thuật.
Cho đến nay hầu hết các nước trệ thế giới đều đã cơng nhận SI và lấy
làm cơ sở để thống nhất đo lường trong nước mình và SI có những ưu
điểm nổi bật sau:
- Là một hệ vạn năng: dựa vào các hệ đơn vị cơ bản và dẫn xuất của SI
có thể mở rộng hệ này ra cho các đơn vị dẫn xuất của nhiều lĩnh vực
khác dễ dàng.
- Là một hệ thực dụng: cỡ các đơn vị SI nói chung là vừa phải, phù hợp
với u cầu thơng thường trong sản xuất và đời sống.
- Là một hệ hiện đại: ln cập nhật được với những thành tựu mới nhất
của khoa học - kỹ thuật đo lường, thể hiện trước hết ở định nghĩa của
các đơn vị cơ bản.
Nghị định 186/CP của Hội đồng Chính phủ ban hành năm 1964 và hiện
nay là Pháp lệnh đo lường của Hội đồng Nhà nước thơng qua năm 1990
đều đã cơng nhận SI là cơ sở để xây dựng đơn vị đo lường hợp pháp ở
nước ta.
4. Chuẩn đo lường
Chuẩn đo lường là phương tiện đo, vật đọ, mẫu chuẩn hoặc hệ thống đo
để thể hiện, duy trì hoặc tái tạo đơn vị hoặc một hay nhiều giá trị của
đại lượng để dùng làm mốc so sánh
Căn cứ vào độ chính xác có thể phân loại chuẩn thành:
Page 4 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
- Chuẩn đầu: Chuẩn được chỉ định hay được thừa nhận là có chất lượng
về mặt đo lường cao nhất và giá trị của nó được chấp nhận khơng dựa

vào các chuẩn khác của cùng đại lượng.
- Chuẩn thứ: Là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so
sánh với chuẩn đầu của cùng đại lượng.
- Chuẩn bậc I, II, : Là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng
cách so sánh với chuẩn thứ hoặc chuẩn có bậc chính xác cao hơn.
Căn cứ vào chức năng, mục đích sử dụng có thể phân loại chuẩn
thành:
- Chuẩn quốc tế: Là chuẩn được một hiệp định quốc tế cơng nhận để
làm cơ sở ấn định giá trị cho các chuẩn khác của đại lượng có liên quan
trên phạm vi quốc tế.
- Chuẩn quốc gia: Là chuẩn được một quyết định có tính chất quốc gia
cơng nhận để làm cơ sở ấn định giá trị cho các chuẩn khác có liên quan
trong một nước.
- Chuẩn chính: Là chuẩn có chất lượng cao nhất về mặt đo lường có thể
ở một địa phương hoặc một tổ chức xác định mà các phép đo ở đó đều
được dẫn xuất từ chuẩn này.
- Chuẩn cơng tác: Là chuẩn được dùng thương xun để hiệu chuẩn
hoặc kiểm tra vật đọ, phương tiện đo hoặc mẫu chuẩn
Hiệu chuẩn PTĐ và vấn đề liên kết chuẩn
1. Khái niệm hiệu chuẩn phương tiện đo
Page 5 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
Hiệu chuẩn (calibration) được định nghĩa là tập hợp các thao tác trong
điều kiện quy định để thiết lập mối quan hệ giữa các giá trị được chỉ bởi
phương tiện đo, hệ thống đo hoặc giá trị được thể hiện bằng vât đọ hoặc
mẫu chuẩn và các giá trị tương ứng thể hiện bằng chuẩn. Kết quả hiệu
chuẩn được ghi trong một tài liệu thùờng được gọi là giấy chứng nhận
hiệu chuẩn hoặc thơng báo hiệu chuẩn.
Xét về mặt kỹ thuật, bản chất của việc hiệu chuẩn chính là việc so sánh
phương tiện đo với chuẩn để đánh giá sai số và các đặc trưng kỹ thuật,

đo lường khác của nó
Hiệu chuẩn chính là biện pháp để truyền độ lớn của đơn vị clo lường từ
chuẩn có độ chính xác cao nhất tới các phương tiện đo thơng thường
nhằm đảm bảo tính thống nhất và độ chính xác cần thiết của tất cả
phương tiện đo.
2. Tính liên kết chuẩn
Một đặc trưng quan trọng của việc hiệu chuẩn là phải đảm bảo tính liên
kết chuẩn của nó. Tính liên kết chuẩn được định nghĩa là tính chất của
kết quả đo hoặc giá trị của một chuẩn mà nhờ đó có thể liên hệ tới các
chuẩn đã định, thường là chuẩn quốc gia hay quốc tế thơng qua một
chuỗi so sánh khơng gian gián đoạn với những độ khơng đảm bảo xác
định. Chuỗi so sánh khơng gián đoạn được gọi là chuỗi liên kết chuẩn.
Sơ đồ diễn tả bản chất của việc hiện chuẩn cũng đồng thời cho ta một
hình ảnh cụ thể về tính liên kết chuẩn. Mọi phương tiên đo cũng như các
chuẩn đều được đặt vào một mắt xích tương ứng trong chuỗi liên kết
chuẩn. Kết quả cuối cùng là chúng đều được nối (so sánh) với chuẩn
quốc gia trực tiếp hay gián tiếp.
3. Kiểm định phương tiện đo
Page 6 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
Kiểm định (verifcation) được định nghĩa là tồn bộ các thao tác do một
tổ chức của cơ quan quan lý Nhà nước về đo lường (hoặc một tổ chức
được uỷ quyền về mặt pháp lý) tiến hành nhằm xác định và chứng nhận
rằng phương tiện đo thoả mãn hồn tồn các u cầu đã quy định.
Xét về mặt kỹ thuật. nội dung cơ bản cửa kiểm định và hiệu chuẩn là
tương tự nhau. Đó là việc so sánh phương tiện đo với chuẩn để đánh giá
sai số và các đặc trưng kỹ thuật, đo lường khác của nó. Nhưng kiểm
định khác với hiệu chuẩn ở chỗ sau khi tiến hành các thao tác kỹ thuật
còn phải đối chiếu kết quả thu được với các u cầu tuơng ứng đã được
quy định để xem phương tiện đo có phù hợp hay khơng. Chỉ phương tiện

đo đạt u cầu mơi được cấp giấy chứng nhận kiểm định hoặc đóng (in,
dán) dấu kiểm định lên phương tiện đo để xác nhận tính hợp pháp của
nó trong sử dụng hoặc lưu thơng; những phương tiện đo nào khơng đạt
u cầu sẽ khơng được đưa vào lưu thơng, sử dụng.
Như vậy kiểm định là biện pháp quản lý phương tiện đo được quy định
bằng luật pháp của Nhà nước về đo lường, do cơ quan quản lý nhà nước
về đo lường thực hiện và là bắt buộc đối với phương tiện đo nằm trong
danh mục phải qua kiểm định, nhằm mục đích đảm bảo an tồn và
quyền lợi chung cho mọi người, cho tồn xã hội.
Còn hiệu chuẩn là hoạt động, kỹ thuật cần thiết của mọi cơ sở sản xuất,
kinh doanh, nghiên cứu để biết được tình trạng của phương tiện đo
trong q trình sử dụng, bảo quản chúng, từ đó có biện pháp xử lý, hiệu
chỉnh kịp thời phù hợp với mục tiêu sản xuất kinh doanh, nghiên cứu
của mình.
4. Chọn chuẩn để hiệu chuẩn
Để đảm bảo tính kinh tế và độ tin cậy cần phải chọn chuẩn phù hợp vớt
đối tượng và u cầu hiệu chuẩn. Thường sai số của chuẩn càng nhỏ so
với sai số cho phép của đối ttiợng hiệu chuẩn thì kết quả càng tin cậy.
Page 7 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
Tuy nhiên nếu chọn chuẩn q chính xác sẽ khơng cần thiết và khơng
kinh tế. Vì vậy trong q trình hiệu chuẩn thường phải chọn các tỷ số
nhất định giữa sai số của chuẩn và sai số cho phép của đối tượng hiệu
chuẩn sao cho thích hợp. Đối với từng loại phương tiện đo, tỷ số đó có
thể là 1:3; 1:4; 1:5. Tỷ số 1:2 cũng có thể dùng với điều kiện sai số
ngẫu nhiên của chuẩn và phương tiện đo cần hiệu chuẩn nhỏ khơng
đáng kể, độ chính xác của chúng chủ yếu do sai số hệ thống quyết định.
Tuy nhiên, khi cần lập bảng số hiệu chính cho phương tiện đo thì cơ sở
xem xét để chọn chuẩn sẽ khơng còn là sai số cho phép như đã nêu ở
trên mà là độ chính xác đòi hỏi đối với số hiệu chính này.

Trường hợp chuẩn có bảng số hiêu chính kèm theo thì căn cứ để đánh
giá và lựa chọn chuẩn sẽ khơng chỉ là cấp, hạng chính xác của chuẩn
mà còn bao gồm cả độ chính xác của các số hiệu chính đó nữa.
5. Phương pháp hiệu chuẩn
Mỗi phương pháp hiệu chuẩn có độ chính xác, độ tin cậy và phạm vi sử
dụng nhất định. Dưới đây giới thiệu một số phương pháp thơng dụng.
+ Hiệu chuẩn bằng phương pháp so sánh trực tiếp
Theo phương pháp này ta so sánh trực tiếp vật đọ hoặc phương tiện đo
cần hiệu chuẩn với vật đọ hoặc phương tiện đo chuẩn.
Đối với vật đọ, hiêu chuẩn theo phương pháp này nhanh, đơn giản
nhưng độ chính xác thấp và cũng chỉ có thể so sánh trực tiếp các vật đọ
độ dài (thước vạch, thước cuộn), các vật đọ dung tích (ống đong, bình
đong ) với nhau mà thơi.
Đối với phương tiện đo, phương pháp này được dùng rất phổ biến bằng
cách do đồng thời cùng một đại lượng bằng phương tiện đo cần hiệu
chuẩn và phương tiện đo chuẩn. Điều quan trọng là phải đảm bảo để
Page 8 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
chúng cùng đo một đại lượng như nhau. Ví dụ khi đặt một số nhiêt kế
cần hiệu chuẩn và nhiệt kế chuẩn vào một bình điều nhiệt, nếu nhiệt độ
trong bình khơng đồng nhất, kết quả sẽ khơng phản ánh đúng chất
lượng các nhiệt kế.
+ Hiệu chuẩn vật đọ bằng dụng cụ so sánh
Nội dung của phương pháp này là so sánh vật đọ cần hiệu chuẩn với vật
đọ chuẩn thơng qua mơt dụng cu so sánh.
Trong lĩnh vực đo khối lượng dụng cụ so sánh được dùng phổ biển là các
loại cân chuẩn (để kiểm định các quả cân); trong lĩnh vực đo điện đó là
các cầu đo điện một chiều và xoay chiều (để hiệu chuẩn vật đọ điện trở,
điện dung, điện cảm ).
Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào các đặc trưng đo

lường của dung cụ so sánh, trong đó chủ yếu là độ chính xác của vật đọ
chuẩn, độ nhạy và độ ổn định của dung cu so sánh. Độ nhạy của dụng
cụ so sánh phải đủ để phát hiện được những thay đổi của đại lượng đo
nhỏ hơn sai số cho phép của vật đọ chuẩn.
Các phần tử cấu tạo của dụng cụ so sánh như tỷ số giữa hai đòn cân, tỷ
số giữa các nhành của cầu điện một chiều, xoay chiều phải đủ ổn định
để khơng ảnh hưởng đến q trình so sánh các vật đọ với nhau.
+ Hiệu chuẩn phương tiện đo bằng vật đọ chuẩn
Nội dung của phương pháp này là dùng phương tiện đo cần hiệu chuẩn
đo đại lượng thể hiện bằng vật đọ chuẩn hoặc đo một đai lượng trung
gian sẽ được so sánh với vật đọ chuẩn. Ví dụ hiệu chuẩn thước cặp bằng
các tấm căn chuẩn hoặc hiệu chuẩn vonmét bằng máy bù.
Khi hiệu chuẩn bằng phương pháp này nếu vật đọ chuẩn là bộ vật đọ,
người ta thường điều chỉnh bộ vật đọ để kim chỉ của phương tiện đo cần
Page 9 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
hiệu chuẩn dừng lại ở những vạch theo quy định. Ví dụ như hiệu chuẩn
ơmmét bằng hộp điện chuẩn, giá trị đọc trên hộp điện trở chuẩn là giá
trị điện trở thực tế tương ứng với số chỉ của ơmmét.
Các phương pháp hiệu chuẩn trên gọi chúng là phương pháp hiệu chuẩn
tồn phần. Đối với các phương tiện đo có cấu tạo phức tạp, gồm nhiều
bộ phận hợp thành, người ta còn hiệu chuẩn từng phần riêng rẽ. Phương
pháp hiệu chuẩn từng phần được sử dụng khi khơng thể hiệu chuẩn
tồn phần hoặc khi cần tìm hiểu các hỏng hóc, sai sót ở từng bộ phận
hợp thành.
Khi hiệu chuẩn tuỳ theo mức độ chính xác và sự phức tạp về kỹ thuật
của phương tiện đo cũng như các u cầu của việc hiệu chuẩn ta phải
chọn chuẩn và phương pháp hiệu chuẩn theo các ngun tắc và đặc
điểm đã trình bày ở trên. Thường những vấn đề này đã được hướng dẫn
trong các tài liệu, văn bản về phương pháp hiệu chuẩn tương ứng với

từng loai phương tiện đo cụ thể.
6. Biên bản hiệu chuẩn
Biên bản hiệu chuẩn là tài liệu ghi lại các số liệu và kết quả trong q
trình hiệu chuẩn. Đây là tài liệu kỹ thuật quan trọng làm cơ sở cho việc
đánh giá, phân tích kết quả hiệu chuẩn. Cán bộ hiệu chuẩn phải ghi đầy
đủ, rõ ràng và trung thực các số liệu khơng được tuỳ ý vứt bỏ các số
liệu mà mình thấy vơ lý. Khi phân tích, xử lý các số liệu có thể khơng
dùng tới các số liệu rõ ràng là khơng hợp lý so với tồn bộ số liệu thu
được, nhưng phải đảm bảo khi cần thiết vẫn có thể đọc lại được.
Thường biên bản hiệu chuẩn ghi lại các nội dung sau:
- Các dấu hiệu của phương tiện đo như: tên, số hiệu, nơi sản xuất, nơi
sử dụng
- Các đặc trưng kỹ thuật và đo lường của phttơng tiện đo;
Page 10 of 11
Xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn ở Cty
- Tên và các đặc trưng của chuẩn và các trang thiết bị phụ;
- Điều kiện mơi trường tiến hành hiệu chuẩn;
- Kết quả từng lần đo riêng biệt trong q trình hiệu chuẩn;
- Kết quả xử lý các số liệu;
- Đánh giá cuối cùng về phương tiện đo.
- Nơi và người tiến hành hiệu chuẩn.
Mẫu biên bản hiệu chuẩn thường được trình bày trong các phương pháp
hiệu chuẩn ứng với từng loại phương tiện đo cụ thể.
7. Sơ đồ hiệu chuẩn
Sơ đồ hiệu chuẩn trình bày phương tiện, phương pháp và độ chính xác
của việc truyền (đơn vị từ chuẩn đến các phương tiện đo. Những sơ đồ
này còn được gọi là sơ đồ thứ bậc cho phương tiện đo.
Nội dung sơ đồ thường gồm phần lời và phần vẽ, trong đó chủ yếu là
phần vẽ.
Trong phần vẽ, tên chuẩn và phương tiện đo cùng các đặc trưng đo

lường của nó (phạm vi đo, cấp hạng chính xác hoặc sai số) được ghi
trong khung hình chữ nhật. Tên phương pháp hiệu chuẩn (phương pháp
để so sánh chuẩn với phương tiện đo) để trong khung tròn hoăc ơvan.
Quan hệ truyền đơn vị giữa các thành phần biểu thị bằng các đường nối.
Theo chiều dọc, phần vẽ được chia thành các khoảng, số các khoảng
ứng với số bậc truyền đơn vị, khoảng trên cùng trình bày chuẩn cao
nhất, các khoảng sau đó trình bày các bậc chuẩn tiếp theo. Khoảng cuối
cùng trình bày theo hàng ngang tồn bộ phương tiện đo theo thứ tự độ
chính xác giảm dần từ trái sang phải.
Page 11 of 11