มาตรวิทยา

มาตรวิทยา () คือวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการวัด การวิเคราะห์ การทดสอบ ทั้งภาคทฤษฎีและปฏิบัติจริง มีการกำหนดรายละเอียดของหน่วยวัด มาตรฐานด้านการวัดที่เป็นสากลเพื่อเป็นอ้างอิงของกิจกรรมการวัดต่างๆ

ปัจจุบัน มาตรวิทยามีการรับรองโดย "คณะกรรมการมาตรวิทยาสากล (CIPM)" คอยดูแลมาตรวิทยาในระบบสากล ส่วนประเทศไทยมี "สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี" เป็นผู้ดูแลการศึกษามาตรวิทยาในประเทศไทย

คำว่า "Metrology" ได้มาจากการเชื่อมคำในภาษากรีกสองคำ คือ "metron" (การวัด) และ "logos" (ศาสตร์) เมื่อรวมกันจึงแปลว่า ""ศาสตร์แห่งการวัด"" ปัจจุบัน พจนานุกรมต่างๆ ให้ความหมายของคำดังกล่าว ดังนี้ สำหรับประเทศไทย "พระราชบัญญัติการพัฒนาระบบมาตรวิทยาแห่งชาติ พ.ศ. 2540" ให้ความหมายของ "มาตรวิทยา" ว่า ""กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการสอบเทียบ ปรับตั้งความถูกต้องของเครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดปริมาณหรือวิเคราะห์ทดสอบ""

สรุปแล้ว คำจำกัดความของมาตรวิทยา คือ "วิทยาการเกี่ยวกับการวัดที่ถูกต้องแม่นยำ สามารถสอบกลับได้ ไปสู่มาตรฐานการวัดสากล" ครอบคลุมทั้งวิธีการวัด ทั้งภาคทฤษฎีและปฏิบัติความไม่แน่นอนของการวัด การสอบกลับได้สู่มาตรฐานสากล ตลอดจนการเท่าเทียมกันของผลการวัดระหว่างประเทศ

การวัดขนาดและปริมาณต่างๆ เป็นกิจกรรมที่สังคมมนุษย์กระทำกันมาตั้งแต่เกิดสังคมเมืองขึ้น ในอดีตหน่วยวัดที่กำหนดขึ้นจะใช้กันภายในกลุ่มเดียวกัน ทำให้เกิดความไม่สะดวกในการซื้อขายแลกเปลี่ยน สังคมมนุษย์จึงต้องการหน่วยวัดขนาดและปริมาณที่ทุกๆ คนยอมรับ
วันที่ 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2418 (ค.ศ. 1875) รัฐบาล 17 ประเทศทั่วโลกที่เป็นสมาชิกก่อตั้ง The Metre Convention จึงได้ลงนามร่วมกันใน"สนธิสัญญาเมตริก" ที่กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส และประกาศให้วันที่ 20 พฤษภาคมของทุกปีเป็น"วันมาตรวิทยาโลก"

สาระสำคัญของสนธิสัญญาเมตริกมีรายละเอียดดังนี้สำนักงานชั่ง ตวง วัดระหว่างประเทศ (, ) เป็นองค์กรที่จัดตั้งขึ้นตามสนธิสัญญาเมตริก สำนักงานใหญ่อยู่ที่กรุงปารีส โดยใช้ปาวิลลอง เดอ เบรตุย (Pavillon de Breteuil) เป็นที่ตั้งของสำนักงานใหญ่ มีจุดมุ่งหมายให้ทั่วโลกมีการวัดไปในทางเดียวกัน สถาปนาหน่วยวัดพื้นฐาน เก็บรักษาต้นแบบหน่วยวัดสากลและการสอบกลับได้ไปยังหน่วยเอสไอ

ปัจจุบัน BIPM มีสมาชิกทั้งหมด 80 ประเทศ

คณะกรรมการมาตรวิทยาสากล (, ) ประกอบไปด้วยคณะกรรมการ 18 คน เป็นผู้แทนจากสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติของประเทศที่ลงนามในสนธิสัญญาเมตริก มีหน้าที่ในการส่งเสริมหน่วยวัดสากลให้เป็นไปในทิศทางเดียวกัน จัดการประชุมปีละ 1 ครั้ง ณ BIPM

การประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศ (, ) เป็นการประชุมเพื่อรับฟังรายงานผลความสำเร็จของ CIPM โดยอภิปรายและตรวจสอบเพื่อสร้างความมั่นใจในการเผยแพร่และพัฒนาหน่วยวัดสากล จนถึงรับรองการกำหนดมาตรวิทยาพื้นฐานใหม่ๆ รวมถึงควบคุมดูแล BIPM จัดขึ้นทุกๆ 4 ปี ณ กรุงปารีส

องค์การระหว่างประเทศด้านการชั่งตวงวัดทางกฎหมาย (, ) เป็นองค์การสนธิสัญญาระหว่างรัฐบาล ซึ่งประกอบด้วยสมาชิกถาวร (Member States) ซึ่งเป็นประเทศที่มีส่วนร่วมในกิจกรรมด้านเทคนิค และสมาชิกสมทบ (Corresponding Members) ซึ่งเป็นประเทศที่มีส่วนร่วมในการสังเกตการณ์ เท่านั้น ได้ก่อตั้งขึ้นในปี ค.ศ. 1955 เพื่อที่จะส่งเสริมให้การชั่งตวงวัดทางกฎหมาย (legal metrology) ของโลกให้สอดคล้องกัน ตั้งแต่ก่อตั้งจนถึงบัดนี้ OIML ได้จัดทำเอกสารเพื่อให้ประเทศสมาชิกใช้เป็นแนวทางในการจัดทำโครงสร้างองค์กรที่กำกับงานชั่งตวงวัดทางกฎหมายภายในประเทศสมาชิก และเอกสารที่ใช้เป็นแนวทางในการออกกฎหมายและกฎระเบียบเพื่อการกำกับดูแลงานชั่งตวงวัดทางกฎหมายภายในประเทศ

ประเทศไทยเข้าเป็นสมาชิกของ The Metre Convention ในปี พ.ศ. 2455 (ค.ศ. 1912) ในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และอีก 11 ปีต่อมา "พระราชบัญญัติ ชั่ง ตวง วัด พ.ศ. 2466" กฎหมายด้านมาตรวิทยาฉบับแรกของไทยได้ถือกำเนิดขึ้น ซึ่งมีใจความสำคัญว่าประเทศไทยยอมรับระบบเมตริก ต่อมาสำนักงานชั่ง ตวง วัด กระทรวงพาณิชย์ ปรับปรุงพระราชบัญญัตินี้เป็นฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2542

ปี พ.ศ. 2504 "ห้องปฏิบัติการสอบเทียบเครื่องมือวัด" ถือกำเนิดขึ้นเป็นแห่งแรกของประเทศไทย และมีห้องปฏิบัติการเหล่านี้ก่อตั้งขึ้นมากมายจนปัจจุบันมีอยู่ 140 แห่งทั่วประเทศ ประมาณ 55% ได้รับการรับรองความสามารถห้องปฏิบัติการตามข้อกำหนด ISO/IEC 17025 เดิมห้องปฏิบัติการสอบเทียบจะต้องส่งเครื่องมือวัดและมาตรฐานอ้างอิงไปสอบเทียบในต่างประเทศ ปี พ.ศ. 2540 จึงประกาศใช้พระราชบัญญัติพัฒนาระบบมาตรวิทยาแห่งชาติ พ.ศ. 2542 และจัดตั้ง "สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ" ขึ้น เริ่มดำเนินงานเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2541
การสอบเทียบ (Calibration) หมายถึง การดำเนินการเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างค่าที่เครื่องมือวัดบอก หรือระบบการวัด หรือค่าที่แสดงโดยเครื่องวัดกับค่าจริงที่ยอมรับร่วมกัน (Conventional True Value) (VIM 6.11) ว่าคลาดเคลื่อนไปมากเท่าใด โดยเริ่มจากการสอบเทียบเครื่องมือกับเครื่องมือมาตรฐานที่คลาดเคลื่อนน้อยกว่า รวมถึงการสอบเทียบเครื่องมือมาตรฐานกับเครื่องมือที่มาตรฐานสูงกว่า จนถึงการสอบเทียบเครื่องมือมาตรฐานสูงสุดกับมาตรฐานแห่งชาติ หรือมาตรฐานระหว่างประเทศ เมื่อเสร็จสิ้นการสอบเทียบจะมีการออกใบรายงานผลการสอบเทียบที่รายงานค่าความบ่ายเบนหรือค่าแก้พร้อมค่าความไม่แน่นอนของการวัด

ความสามารถสอบกลับได้ (Traceability) หมายถึง สมบัติของผลการวัดที่สามารถโยงกับมาตรฐานแห่งชาติอันเป็นที่ยอมรับโดยการเปรียบเทียบอย่างต่อเนื่อง และจะต้องรายงานค่าความไม่แน่นอนของการวัดด้วย (VIM 6.10) หรือกระบวนการย้อนกลับของการสอบเทียบ จากมาตรฐานสากล มาตรฐานแห่งชาติจนถึงเครื่องมือของผู้ใช้งาน

ความสามารถสอบกลับได้ของการวัดจะต้องประกอบไปด้วยสิ่งต่อไปนี้

ความไม่แน่นอนของการวัด (Uncertainty of Measurement) คือ สิ่งที่บ่งบอกความไม่สมบูรณ์ของปริมาณที่ถูกวัด จากขั้นตอนการสอบกลับ ซึ่งจะมีค่ามากขึ้นเรื่อยๆ จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความสามารถในการวัดของแต่ละห้องปฏิบัติการ เป็นสิ่งที่บ่งบอกคุณภาพของการวัดว่าน่าเชื่อถือได้ดีเพียงใด การรายงานความไม่แน่นอนของการวัดจะต้องรายการพร้อมกับผลของการวัดเสมอ เพื่อจะให้เปรียบเทียบค่าที่ได้จากการวัดกับเกณฑ์มาตรฐานที่ยอมรับ

การบอกค่าความไม่แน่นอนจะต้องบอกค่าที่วัดได้ ± ค่าความคลาดเคลื่อน พร้อมบอกระดับความเชื่อมั่นเป็นร้อยละ เช่น ผลการวัดความยาวของตัวต้านทานที่มีค่าระบุ 1 kΩ คือ 1,000.001 Ω มีค่าความไม่แน่นอน 0.001 Ω การรายงานผลการวัดจะอยู่ในรูป formula_1 ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%