Đo lường và phương pháp đo lường

Đo lường là gì?

Đo lường là quá trình xác định một cách chính xác một giá trị của một đại lượng nào đó bằng cách so sánh nó với một đơn vị đo lường thích hợp.Đại lượng có thể là khối lượng, chiều dài, diện tích, thời gian, năng lượng, áp suất, nhiệt độ, điện trở, tốc độ, tần số, điện áp, dòng điện, và các đại lượng khác.

Cụ thể hơn:

• Đo lường là quá trình xác định giá trị định lượng của các đại lượng vật lý như chiều dài, khối lượng, thời gian, nhiệt độ, lực, áp suất… bằng các dụng cụ đo hoặc phương pháp quan sát.
• Kết quả đo lường là một con số biểu thị giá trị của đại lượng đúng với một độ chính xác nhất định. Độ chính xác càng cao thì kết quả đo càng đáng tin cậy.
• Trong đo lường cần lựa chọn đúng đơn vị đo lường tiêu chuẩn để thuận tiện so sánh và diễn đạt kết quả.
• Đo lường là công cụ cơ bản để thu thập dữ liệu trong nghiên cứu khoa học, kiểm soát chất lượng sản phẩm, hoạt động thương mại…

Như vậy, có thể hiểu đo lường là quá trình xác định định lượng, khách quan các đại lượng vật lý thông qua đo đạc, so sánh với đơn vị chuẩn và thu được kết quả đảm bảo độ chính xác nhất định. Đây là công cụ cơ bản trong nhiều lĩnh vực khoa học và thực tiễn.

Đo lường là nền tảng của khoa học; đến kỹ thuật, xây dựng và các lĩnh vực kỹ thuật khác; và hầu như tất cả các hoạt động hàng ngày.

Phương pháp luận trong đo lường

Việc đo lường một thuộc tính có thể được phân loại theo các tiêu chí sau: loại, cường độ, đơn vị và độ không đảm bảo.[cần dẫn nguồn] Chúng cho phép so sánh rõ ràng giữa các phép đo.

• Mức độ đo lường là một nguyên tắc phân loại cho đặc tính phương pháp luận của một so sánh. Ví dụ: hai trạng thái của một thuộc tính có thể được so sánh theo tỷ lệ, sự khác biệt hoặc ưu tiên thứ tự. Loại này thường không được thể hiện rõ ràng, nhưng tiềm ẩn trong định nghĩa của quy trình đo.
• Độ lớn là giá trị bằng số của đặc tính, thường thu được bằng dụng cụ đo được chọn phù hợp.
• Một đơn vị gán một hệ số trọng số toán học cho độ lớn được tính theo tỷ lệ với thuộc tính của một tạo tác được sử dụng làm tiêu chuẩn hoặc đại lượng vật lý tự nhiên.
• Độ không đảm bảo đại diện cho các sai số ngẫu nhiên và hệ thống của quy trình đo lường; nó cho biết mức độ tin cậy trong phép đo. Các lỗi được đánh giá bằng cách lặp lại các phép đo một cách có phương pháp và xem xét độ chính xác và độ chính xác của dụng cụ đo.

Giải thích phương pháp luận trong đo lường một cách dễ hiểu hơn bằng cách sử dụng một ví dụ cụ thể. Giả sử bạn muốn đo chiều cao của một người. Bạn có thể làm như sau:

• Bạn phải xác định loại đo lường bạn muốn thực hiện. Trong trường hợp này, bạn muốn so sánh chiều cao của người đó với một tiêu chuẩn chung, chứ không phải với một người khác hoặc với chính bản thân họ. Vì vậy, bạn sẽ sử dụng một loại đo lường tỷ lệ, tức là bạn có thể nói người đó cao gấp bao nhiêu lần so với tiêu chuẩn.
• Bạn phải chọn một dụng cụ đo phù hợp để tìm ra độ lớn của chiều cao. Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng một thước đo hoặc một băng đo để đo khoảng cách từ đầu đến chân của người đó. Độ lớn là số bạn nhận được khi đo, ví dụ: 1,7 mét.
• Bạn phải chọn một đơn vị để biểu diễn độ lớn của chiều cao. Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng mét (m) làm đơn vị cơ bản trong hệ thống SI, hoặc bạn có thể sử dụng foot (ft) hoặc inch (in) làm đơn vị trong hệ thống Anh-Mỹ. Đơn vị giúp bạn so sánh chiều cao của người đó với các giá trị khác cùng loại, ví dụ: 1,7 mét tương đương 5 foot 7 inch.
• Bạn phải ước tính độ không đảm bảo của quy trình đo lường. Điều này cho biết bạn có thể tin tưởng vào kết quả của bạn ở mức độ nào. Có hai loại sai số có thể xảy ra: sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.
  • Sai số ngẫu nhiên là do các yếu tố không kiểm soát được, như rung lắc tay, sai sót khi đọc số, hoặc biến thiên trong tư thế của người được đo.
  • Sai số hệ thống là do các yếu tố có thể kiểm soát được, như sai số của dụng cụ đo, sai số của tiêu chuẩn, hoặc sai số của phương pháp. Bạn có thể giảm thiểu sai số bằng cách lặp lại các phép đo nhiều lần và tính trung bình, kiểm tra và hiệu chỉnh dụng cụ đo, và tuân theo các quy tắc và tiêu chuẩn chung.
• Độ không đảm bảo được biểu diễn bằng một khoảng tin cậy hoặc một giá trị sai số tối đa, ví dụ: 1,7 ± 0,01 mét hay còn gọi là 1,7 mét dung sai ± 0,01.

Vậy là bạn đã hoàn thành quy trình đo lường chiều cao của một người theo các tiêu chí: loại, cường độ, đơn vị và độ không đảm bảo. Bạn có thể áp dụng cùng một phương pháp luận cho các thuộc tính khác nhau và các quy trình đo lường khác nhau.

Chuẩn hóa đơn vị đo

Việc sử dụng một hệ thống thống nhất các đơn vị đo lường là quan trọng để trao đổi thông tin một cách hiệu quả giữa các nhà khoa học và các chuyên gia khác. Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) xác định bảy đơn vị cơ bản: mét, kg, giây,…

Đa số các đơn vị được xác định mà không phụ thuộc vào một tiêu chuẩn cụ thể. Chúng được xác định bằng cách sử dụng các hằng số vật lý. Điều này cho phép độ chính xác của các đơn vị tăng lên theo thời gian mà không bị đổi thay.

Các tổ chức như Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đóng vai trò quy định các phép đo thương mại. Các luật lệ về đo lường ban đầu được ban hành để ngăn chặn gian lận thương mại.

Ngày nay, các tiêu chuẩn đo lường được xây dựng dựa trên cơ sở khoa học và được giám sát bởi cơ quan chính phủ hoặc tổ chức độc lập.

Các phương pháp đo lường

Đo lường trực tiếp

Sử dụng các dụng cụ đo như thước, panme, cân, đồng hồ… để đo lường trực tiếp đại lượng cần đo Ví dụ: đo chiều dài của một thanh gỗ bằng thước, đo khối lượng của một quả táo bằng cân, đo thời gian của một sự kiện bằng đồng hồ.

Cho kết quả nhanh chóng, đơn giản. Không cần phải tính toán hay sử dụng công thức phức tạp.

Độ chính xác phụ thuộc vào dụng cụ đo. Nếu dụng cụ đo bị hỏng, sai số hoặc không phù hợp với phạm vi đo, kết quả sẽ không chính xác.

Đo lường gián tiếp

Đo một hoặc nhiều đại lượng liên quan, sau đó tính toán ra đại lượng cần đo. Ví dụ: đo điện áp và cường độ dòng điện để tính công suất, đo chiều cao và chiều rộng của một hình chữ nhật để tính diện tích.

Cho phép xác định giá trị các đại lượng khó đo trực tiếp. Ví dụ: không thể đo trực tiếp nhiệt dung riêng của một chất, nhưng có thể đo nhiệt lượng và khối lượng của chất để tính ra nhiệt dung riêng.

Độ chính xác phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau. Ngoài dụng cụ đo, còn phải xem xét sai số của công thức tính toán, sai số làm tròn số liệu, sai số do các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, áp suất…

Đo lường chuẩn

So sánh kết quả đo với một chuẩn đo lường. Ví dụ: so sánh chiều dài của một thanh gỗ với một thước chuẩn có vạch chia rõ ràng, so sánh khối lượng của một quả táo với một cân chuẩn có hiển thị số liệu chính xác.

Giúp loại bỏ sai số, đảm bảo độ chính xác cao. Bằng cách sử dụng chuẩn đo lường đã được kiểm tra và công nhận bởi các tổ chức uy tín, có thể giảm thiểu sai số do dụng cụ hoặc người quan sát gây ra.

Đòi hỏi có chuẩn đo lường phù hợp với loại và phạm vi của đại lượng cần đo. Không thể so sánh chiều dài của một thanh gỗ với một thước chuẩn có vạch chia theo inch nếu muốn biết kết quả theo mét, không thể so sánh khối lượng của một quả táo với một cân chuẩn chỉ có thể hiển thị theo kilogram nếu muốn biết kết quả theo gram.

Đo lường tương đối

So sánh vật cần đo với một vật có cùng tính chất đã biết. Ví dụ: so sánh khối lượng của hai quả táo bằng cách xem quả nào nặng hơn, so sánh độ cứng của hai thanh gỗ bằng cách xem thanh nào dễ bị gãy hơn.

Không cần dụng cụ đo, chỉ cần dựa vào giác quan của người quan sát. Không tốn kém, không phức tạp.

Độ chính xác thấp, chỉ có thể biết được kết quả tương đối, không có số liệu cụ thể. Không thể biết được chính xác khối lượng hay độ cứng của vật, chỉ biết được vật nào nặng hơn hay cứng hơn vật kia. Nhưng nó đủ giúp chúng ta hình dung ra không gian, khoảng cách hay một số đặc tính đặc trưng.

Đo lường vị trí

Xác định vị trí của vật so với hệ quy chiếu. Ví dụ: xác định vị trí của một ngôi nhà so với một điểm gốc như trung tâm thành phố, xác định vị trí của một điểm trên bản đồ so với các trục tọa độ.

Giúp biết được khoảng cách, hướng và di chuyển của vật. Có thể tính toán được quãng đường, thời gian và tốc độ của vật khi biết được vị trí của nó ở các thời điểm khác nhau.

Độ chính xác phụ thuộc vào hệ quy chiếu và dụng cụ đo. Nếu hệ quy chiếu không rõ ràng hoặc không phù hợp, kết quả sẽ không chính xác. Nếu dụng cụ đo không chính xác hoặc bị ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại cảnh như nhiễu từ trường, kết quả sẽ không chính xác.

Hệ đo lường

Có hai hệ đo lường phổ biến được công nhận trên thế giới. Đó là:

Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI)

Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI), còn gọi là hệ thống mét, là hệ thống đo lường hiện đại của hệ thống mét lý. Đây là hệ thống đo lường được sử dụng rộng rãi và chính thức nhất trên thế giới, bởi cộng đồng khoa học và hầu hết các quốc gia. Hệ thống SI bao gồm bảy đơn vị cơ bản, 22 đơn vị phụ thuộc có tên riêng và 24 tiền tố để biểu diễn các bội số và phân số của các đơn vị.

Hệ thống SI được thiết lập và duy trì bởi Hội nghị Tổng Thể về Trọng lượng và Đo lường (CGPM) và được cập nhật theo sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật. Từ năm 2019, các đơn vị SI được xác định bằng cách khai báo rằng bảy hằng số xác định có các giá trị số chính xác nhất khi biểu diễn bằng các đơn vị SI của chúng.

Hệ thống Anh-Mỹ

Hệ thống Anh-Mỹ, còn gọi là hệ thống thông thường của Hoa Kỳ, là một tập hợp các đơn vị đo lường được sử dụng chủ yếu ở Hoa Kỳ và một số quốc gia khác. Hệ thống này có nguồn gốc từ hệ thống Anh cổ điển, nhưng có nhiều khác biệt về định nghĩa và sử dụng của một số đơn vị.

Hệ thống Anh-Mỹ không có một cấu trúc logic và nhất quán như hệ thống SI, mà gồm nhiều đơn vị không liên quan đến nhau theo một tỷ lệ cố định. Hệ thống Anh-Mỹ cũng không được duy trì hoặc cập nhật theo một cơ quan quốc tế nào, mà được quy định bởi luật pháp của từng quốc gia sử dụng nó.

Có nhiều điều thú vị khác về các hệ đo lường ở các nước châu Á mà bạn có thể tìm hiểu.

Ví dụ:

Mặc dù hầu hết các nước châu Á đã chuyển sang sử dụng hệ thống SI, nhiều nước vẫn giữ và sử dụng các hệ thống đo lường truyền thống của mình trong một số lĩnh vực nhất định, như bất động sản, nông nghiệp, thương mại hoặc văn hóa. Các hệ thống đo lường truyền thống này có nguồn gốc từ lịch sử và phản ánh sự đa dạng của các nền văn minh châu Á.

Các hệ thống đo lường truyền thống ở các nước châu Á có nhiều đơn vị độc đáo và đặc biệt, có thể khó hiểu hoặc gây nhầm lẫn cho người ngoại quốc.

Ví dụ:

• tsubo (坪) là đơn vị đo diện tích bằng 3,3 m2 ở Nhật Bản, tương đương với diện tích của hai chiếc tatami xếp cạnh nhau.
• pyeong (평) là đơn vị đo diện tích bằng 3,158 m2 ở Hàn Quốc, tương đương với diện tích của một chiếc tatami.
• cheokgeun-beop (척근법) là hệ thống đo lường truyền thống của Hàn Quốc, bao gồm các đơn vị như gwan (관) để đo khối lượng (tương đương 600 gam), doi (되) để đo dung tích (tương đương 2 lít) và li (里) để đo khoảng cách (tương đương 0,5 km).
• jin (斤) là đơn vị đo khối lượng ở Trung Quốc, tương đương 500 gam hoặc 0,5 kg; sheng (升) là đơn vị đo dung tích ở Trung Quốc, tương đương 1 lít; mu (亩) là đơn vị đo diện tích ở Trung Quốc, tương đương 666,67 m2 hoặc 0,0667 ha…

Các hệ thống đo lường truyền thống ở các nước châu Á cũng có sự liên quan và ảnh hưởng lẫn nhau. Ví dụ:

• Hệ thống Anh-Mỹ được sử dụng rộng rãi ở Philippines do quá khứ thuộc địa của Mỹ.
• Hệ thống SI được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam do quá khứ thuộc Pháp.
• Hệ thống Trung Quốc được sử dụng rộng rãi ở Đài Loan, Hồng Kông và Macao do quan hệ lịch sử và chính trị.
• Hệ thống Nhật Bản được sử dụng rộng rãi ở Hàn Quốc và Triều Tiên do quá khứ chiếm đóng của Nhật Bản.

Ở Việt Nam có một số đơn vị đo lường từ lâu đời:

• Công hay Công đất là một đơn vị đo diện tích ruộng đất, thường dùng ở miền Tây Nam bộ Việt Nam, bằng 1000 m2 (1/10 ha)
• Sào 360 m2, Mẫu 2600m2.
• Tạ 100kg, yến 10kg.
• Trong giao dịch vàng, bạc, đá quý,…
  • Lạng (Còn gọi là cây, lượng) bằng 10 chỉ. 1 cây = 37,50 gam
  • 1 Chỉ = 3,75 gam
• Thời Pháp thuộc chính quyền còn ấn định một số trọng lượng để dễ bề trao đổi:
  • 1 nén = 2 thoi = 10 đính = 10 lượng

Đo lường là một hoạt động cơ bản của khoa học và kỹ thuật, giúp quan sát, mô tả, phân tích và kiểm soát các hiện tượng vật lý.

Các lĩnh vực đo lường

Các lĩnh vực đo lường: Độ dài, khối lượng, lực- độ cứng, áp suất, dung tích-lưu lượng, hóa lý-mẫu chuẩn, điện, từ trường, thời gian-tần số, nhiệt, quang học, âm-rung.

Đo lường là một hoạt động khoa học và công nghệ quan trọng, có ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội, kinh tế và nghiên cứu. Đo lường là việc gán một số cho một đặc tính của một đối tượng hoặc sự kiện, có thể được so sánh với các đối tượng hoặc sự kiện khác.

Đo lường giúp chúng ta xác định, kiểm soát, cải thiện và tối ưu hóa các quá trình, sản phẩm, dịch vụ và chất lượng.

Trong bài viết này, tôi sẽ giới thiệu về các lĩnh vực đo lường khác nhau, cách thức thực hiện các phép đo, các tiêu chuẩn và phương tiện đo, cũng như các ứng dụng của chúng trong thực tế.

Đo lường độ dài – kích thước

Đo lường độ dài là việc xác định khoảng cách giữa hai điểm hoặc kích thước của một đối tượng. Đơn vị cơ bản của độ dài trong Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI) là mét (m). Có nhiều phương tiện đo độ dài khác nhau, như thước cuộn, thước kẹp, panme, máy đo khoảng cách bằng laser, máy đo tọa độ…

Ví dụ: đo kích thước của các chi tiết máy móc, đo chiều cao của các công trình kiến trúc, đo khoảng cách giữa các phương tiện giao thông, đo chiều cao và chu vi của người…

Dụng cụ đo lường khối lượng phổ biến là:

• Thước cuộn lỗ: được dùng để đo chiều dài các vật thể lớn, có thể lên đến 50 mét hoặc 100 mét.
• Thước cặp hay thước kẹp: được dùng để đo chiều dài, độ dày, đường kính và độ sâu của các vật thể nhỏ, có độ chính xác cao lên đến 0.01 mm.
• Pan me: Pan me là dụng cụ đo lường độ dài chính xác cao nhất. Pan me sử dụng kim chỉ để đo độ dài, có độ chia nhỏ đến 0,001 mm.
• Đồng hồ so: được dùng để đo độ phẳng của các bề mặt bằng phẳng.
• Thước đo góc: được dùng để đo góc bất kỳ của các vật thể, dùng trong cơ khí và xây dựng rất nhiều.

Đo lường khối lượng

Đo lường khối lượng là việc xác định số lượng chất có trong một vật thể. Đơn vị cơ bản của khối lượng trong SI là kilôgam (kg). Có nhiều phương tiện đo khối lượng khác nhau, như cân điện tử, cân tiểu ly điện tử, cân phương tiện giao thông, cân kỹ thuật số…

Đo lường khối lượng có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, thương mại, y tế… Ví dụ: đo khối lượng của các nguyên liệu, sản phẩm, hàng hóa, đo khối lượng của các loại hạt giống, thuốc bảo vệ thực vật, đo khối lượng của người và các chỉ số liên quan…

Dưới đây là một số dụng cụ đo lường khối lượng phổ biến:

• Cân đồng hồ: Đây là dụng cụ đo lường khối lượng phổ biến nhất. Cân đồng hồ cơ sử dụng kim chỉ để hiển thị kết quả đo.
• Cân điện tử: Cân điện tử là dụng cụ đo lường khối lượng chính xác cao. Cân điện tử sử dụng màn hình hiển thị để hiển thị kết quả đo, có độ chia nhỏ đến 0,001 g.
• Cân tiểu ly: Cân tiểu ly là dụng cụ đo lường khối lượng chính xác cao nhất. Cân tiểu ly sử dụng màn hình hiển thị để hiển thị kết quả đo, có độ chia nhỏ đến 0,00001 g.
• Cân công nghiệp: Cân công nghiệp là dụng cụ đo lường khối lượng lớn. Cân công nghiệp thường được sử dụng trong các nhà máy, kho bãi, cân xe tải, các trạm cân chuyên dụng.

Đơn vị đo lường khối lượng

• Gam (g): Đây là đơn vị đo lường khối lượng cơ bản trong hệ đo lường SI và được sử dụng rộng rãi trong các hoạt động hàng ngày.
• Kilôgam (kg): Đây là đơn vị đo lường khối lượng phổ biến được sử dụng để đo lường khối lượng của các đối tượng lớn hơn.
• Tấn (T): Đây là đơn vị đo lường khối lượng thường được sử dụng để đo lường khối lượng của các vật phẩm có kích thước rất lớn, chẳng hạn như tàu thuyền, máy bay, cầu trục…
• Pound (lb): Đây là đơn vị đo lường khối lượng phổ biến ở Mỹ và các nước nói tiếng Anh. 1 pound bằng khoảng 0.45359237 kg hay bằng 453.5 g.
• Ounce (oz): Đây là đơn vị đo lường khối lượng thường được dùng tại Mỹ. 1 ounce bằng khoảng 0.02835 kg hay bằng 28.350 g.
• Carat (ct): Đây là đơn vị đo lường khối lượng chuyên dùng để đo khối lượng của các loại đá quý như cẩm thạch, kim cương, ruby… 1 carat bằng 0.2 g hay bằng 200 mg.

Đo lường lực – độ cứng

Đo lường lực – độ cứng là việc xác định mức độ ảnh hưởng của một lực hoặc áp suất lên một vật thể. Đơn vị cơ bản của lực trong SI là niutơn (N), còn đơn vị của áp suất là pascal (Pa). Có nhiều phương tiện đo lực – độ cứng khác nhau, như cảm biến lực, đồng hồ đo lực, máy đo độ cứng…

Đo lường lực – độ cứng có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, xây dựng, y tế… Ví dụ: đo lực kéo, nén, uốn, xoắn của các vật liệu, đo độ cứng của các kim loại, nhựa, cao su, đo lực cắt của các dao, kéo, đo lực nắm của người…

Dụng cụ đo lực

• Lực kế: Lực kế là dụng cụ đo lường lực phổ biến nhất. Lực kế có hai loại chính là lực kế cơ và lực kế điện tử. Lực kế cơ sử dụng kim chỉ để hiển thị kết quả đo, còn lực kế điện tử sử dụng màn hình hiển thị để hiển thị kết quả đo.
• Máy đo lực kéo nén: Máy đo lực kéo nén là dụng cụ đo lường lực kéo hoặc lực nén. Máy đo lực kéo nén thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để kiểm tra độ bền của vật liệu.
• Máy đo lực xiết: Máy đo lực xiết là dụng cụ đo lường lực xiết của các chi tiết như bu lông, đai ốc,… Máy đo lực xiết thường được sử dụng trong các nhà máy để đảm bảo các chi tiết được lắp ráp đúng cách.
• Cờ lê lực: Cờ lê lực là dụng cụ đo lường lực xiết của các chi tiết như bu lông, đai ốc,… Cờ lê lực thường được sử dụng trong các nhà máy để đảm bảo các chi tiết được lắp ráp đúng lực siết cần thiết.

Dụng cụ đo độ cứng

• Máy đo độ cứng Brinell: Máy đo độ cứng Brinell là dụng cụ đo lường độ cứng của vật liệu bằng cách sử dụng một quả cầu kim loại tác dụng lực lên vật liệu.
• Máy đo độ cứng Vickers: Máy đo độ cứng Vickers là dụng cụ đo lường độ cứng của vật liệu bằng cách sử dụng một kim hình kim cương tác dụng lực lên vật liệu.
• Máy đo độ cứng Rockwell: Máy đo độ cứng Rockwell là dụng cụ đo lường độ cứng của vật liệu bằng cách sử dụng một mũi kim loại tác dụng lực lên vật liệu.
• Máy đo độ cứng Shore: Máy đo độ cứng Shore là dụng cụ đo lường độ cứng của vật liệu bằng cách sử dụng một quả cầu kim loại tác dụng lực lên vật liệu.

Các đơn vị đo lường độ cứng hay gặp

• Brinell (HB): Độ cứng Brinell được đo bằng cách sử dụng một quả cầu kim loại tác dụng lực lên bề mặt vật liệu cần đo. Độ cứng Brinell được xác định dựa trên đường kính của vết lõm được tạo ra bởi quả cầu kim loại.
• Vickers (HV): Độ cứng Vickers được đo bằng cách sử dụng một kim cương hình chóp tác dụng lực lên bề mặt vật liệu cần đo. Độ cứng Vickers được xác định dựa trên diện tích của vết lõm được tạo ra bởi kim cương hình chóp.
• Rockwell (HR): Độ cứng Rockwell được đo bằng cách sử dụng một đầu đo kim loại hoặc kim cương tác dụng lực lên bề mặt vật liệu cần đo. Độ cứng Rockwell được xác định dựa trên độ sâu của vết lõm được tạo ra bởi đầu đo.

Xem thêm: Phương pháp đo độ cứng

Đo lường áp suất

Đo lường áp suất là việc xác định mức độ ảnh hưởng của một lực phân bố đều trên một diện tích. Đơn vị cơ bản của áp suất trong SI là pascal (Pa). Có nhiều phương tiện đo áp suất khác nhau, như cảm biến áp suất, đồng hồ đo áp suất, máy đo chân không…

Ví dụ: đo áp suất của các khí, chất lỏng, hơi trong các ống dẫn, bình chứa, máy móc, đo áp suất của không khí trong các phòng thí nghiệm, kho lạnh, máy bay…

Một số dụng cụ đo lường áp suất phổ biến:

• Áp kế: Áp kế là dụng cụ đo lường áp suất phổ biến nhất. 2 loại hay dùng là áp kế kim đồng hồ và áp kế điện tử.
• Cảm biến áp suất điện tử: Cảm biến áp suất điện tử là dụng cụ đo lường áp suất bằng cách sử dụng các cảm biến điện tử. Máy đo áp suất điện tử thường được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa, điều khiển chính xác cao…
• Áp kế chân không: Áp kế chân không sử dụng để đo áp suất chân không.
• Áp kế piston khí: là một loại áp kế sử dụng nguyên lý thủy lực với tay quay để tạo áp và các cần tăng áp suất và tinh chỉnh áp suất.

Đơn vị đo lường áp suất phổ biến:

• Pascal (Pa): Đây là đơn vị đo áp suất chuẩn được đặt theo tên của nhà vật lý người Pháp Blaise Pascal. 1 Pa bằng 1 N/m2, tức là lực 1 N tác dụng lên một diện tích 1 m2. Pascal là đơn vị cơ bản của hệ SI, được sử dụng trong các ứng dụng khoa học và kỹ thuật.
• Bar (bar): Đây là đơn vị đo áp suất thường được sử dụng trong ngành công nghiệp và địa chất. 1 bar bằng 100 000 Pa, tức là lực 100 000 N tác dụng lên một diện tích 1 m2. Bar không phải là đơn vị thuộc hệ SI, nhưng được công nhận hợp pháp ở các quốc gia Châu Âu.
• Pound per square inch (PSI): Đây là đơn vị đo áp suất phổ biến ở Mỹ. 1 psi bằng 6894.76 Pa, tức là lực 6894.76 N tác dụng lên một diện tích 1 inch vuông3. Psi không phải là đơn vị thuộc hệ SI, nhưng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

Đo lường dung tích – lưu lượng

Đo lường dung tích – lưu lượng là việc xác định số lượng chất có trong một không gian hoặc di chuyển qua một mặt cắt trong một khoảng thời gian. Đơn vị cơ bản của dung tích trong SI là mét khối (m3), còn đơn vị của lưu lượng là mét khối trên giây (m3/s). Có nhiều phương tiện đo dung tích – lưu lượng khác nhau, như thước thủy, bình đong, kính đong, máy đo dòng chảy…

Đo lường dung tích – lưu lượng có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, thương mại…

Ví dụ: đo dung tích của các bể chứa, thùng phuy, chai lọ, đo lưu lượng của các khí, chất lỏng, hơi trong các ống dẫn, van, bơm…

 

Đo lường hóa lý – mẫu chuẩn

Đo lường hóa lý – mẫu chuẩn là việc xác định các đặc tính hóa học và vật lý của các chất, hỗn hợp, dung dịch… Đơn vị của các đặc tính hóa lý – mẫu chuẩn có thể là các đơn vị cơ bản hoặc phụ thuộc trong SI, hoặc các đơn vị đặc biệt như pH, mol, ppm… Có nhiều phương tiện đo hóa lý – mẫu chuẩn khác nhau, như máy quang phổ, máy cân phân tử, máy đo pH…

Ví dụ: đo thành phần, nồng độ, độ tinh khiết của các chất, hỗn hợp, dung dịch, đo tính chất cơ học, nhiệt động, điện của các vật liệu, đo chuẩn độ của các dung dịch chuẩn…

• Thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm môi trường: Được sử dụng để đo nhiệt độ và độ ẩm môi trường.
• Thiết bị đo độ dẫn điện: Dùng để đo lường khả năng dẫn điện của một dung dịch.
• Tỷ trọng kế: Dụng cụ đo khối lượng riêng của chất lỏng theo nguyên tắc độ nổi.
• Quang phổ tử ngoại khả kiến UV/Vis: Máy quang phổ hoạt động dựa trên việc phân tách nguồn sáng ban đầu thành các tia đơn sắc khác nhau ứng với mẫu chất cần đo, nhằm định lượng mẫu chất trong dung dịch.
• Thiết bị đo pH: Thiết bị đo độ kiềm, axit của dung dịch.
• Thiết bị đo độ nhớt: Một công cụ dùng để đo độ nhớt của một chất lỏng.
• Thiết bị đo nồng độ khí: Thiết bị dùng để phát hiện các chất khí xuất hiện trong một khu vực.
• Máy đo TDS: Đo lường tổng chất rắn hoà tan có trong dung dịch.

Đơn vị đo lường

• pH: pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion H3O⁺ (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axít hay base của nó1. Mặc dù pH không có đơn vị đo, nhưng nó không phải là thang đo ngẫu nhiên. Số đo sinh ra từ định nghĩa dựa trên độ hoạt động của các ion hiđrô trong dung dịch.
• mol: Mol hay mole (ký hiệu: mol), là đơn vị đo lường dùng trong hóa học nhằm diễn tả lượng chất có chứa xấp xỉ 6,022.10^23 số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Khối lượng mol (ký hiệu là M) của một chất là khối lượng của một mol chất tính ra gam của N nguyên tử hoặc phân tử chất đó.
• ppm: PPM là viết tắt của từ “Part per million” có nghĩa là “một phần triệu“. Đây là đơn vị đo tương đối thấp, dùng để chỉ tỷ lệ của lượng một chất trong tổng số lượng của hỗn hợp chứa chất đó. 1ppm = 1/1.000.000 =10^-6. Có thể chuyển đổi sang các đơn vị tương ứng như %, g/l. mol/lít,..

Đo lường điện

Đo lường điện là việc xác định các đại lượng liên quan đến hiện tượng điện. Đơn vị cơ bản của điện trong SI là ampere (A). Có nhiều phương tiện đo điện khác nhau, như ampe kìm, vôn kế, ôm kế, máy hiện sóng…

Dụng cụ đo lường điện rất đa dạng, có thể kế một số máy đo điện phổ thông:

• Ampe kế: Được sử dụng để đo dòng điện.
• Volt kế: Được sử dụng để đo điện áp.
• Ôm kế: Được sử dụng để đo điện trở.
• Máy đo LCR: Được sử dụng để đo điện dung, điện cảm và điện trở.
• Máy đo sóng điện từ: Máy đo sóng điện từ được sử dụng để đo các thông số của sóng điện từ, chẳng hạn như tần số, biên độ,…

Đơn vị đo lường trong lĩnh vực điện:

• Ampe (A): Đơn vị của dòng điện.
• Volt (V): Đơn vị của hiệu điện thế.
• Ohm (Ω): Đơn vị của điện trở.
• Watt (W): Đơn vị của công suất điện.
• Farad (F): Đơn vị của điện dung.
• Henry (H): Đơn vị của độ tự cảm.
• Điện năng: Joule (J)
• Công suất điện: Watt (W)

Đo lường điện từ trường

Đo lường điện từ trường là việc xác định các đại lượng liên quan đến hiện tượng từ. Đơn vị cơ bản của từ trong SI là tesla (T). Có nhiều phương tiện đo điện từ trường khác nhau, như la bàn từ trường, cảm biến từ trường, máy quét từ trường…

Ví dụ: đo cường độ từ trường của Trái Đất, các nam châm vĩnh cửu hoặc điện từ, các thiết bị từ trường như MRI, máy bay không người lái…

Các thiết bị đo từ trường:

• Máy đo từ trường (Magnetometer): Được sử dụng để đo cường độ từ trường.
• Compass (La bàn): Một công cụ cơ bản để xác định hướng từ trường Trái Đất.
• Gaussmeter: Được sử dụng để đo cường độ từ trường trong Gauss.
• Teslameter: Được sử dụng để đo cường độ từ trường trong Tesla

Đo lường thời gian – tần số

Đo lường thời gian – tần số là việc xác định khoảng thời gian giữa hai sự kiện hoặc số lần xảy ra của một sự kiện trong một khoảng thời gian. Đơn vị cơ bản của thời gian trong SI là giây (s), còn đơn vị của tần số là hertz (Hz). Có nhiều phương tiện đo thời gian – tần số khác nhau, như đồng hồ cơ hoặc điện tử, máy bấm giờ, máy phát xung…

Đo thời gian của các quá trình, sự kiện, hoạt động, đo tần số của các tín hiệu, sóng, dao động, đo nhịp tim, đo tốc độ vòng quay,…

Thiết bị đo chuẩn thời gian là Đồng hồ nguyên tử Cesium.

Đo lường nhiệt

Đo lường nhiệt là việc xác định mức độ nóng lạnh của một vật thể hoặc môi trường. Đơn vị cơ bản của nhiệt trong SI là kelvin (K). Có nhiều phương tiện đo nhiệt khác nhau, như nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế điện trở, máy đo nhiệt hồng ngoại…

Đo lường nhiệt có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, xây dựng, y tế, môi trường…

• Nhiệt kế (Thermometer): Dùng để đo nhiệt độ của một vật thể hoặc môi trường. Có nhiều loại nhiệt kế khác nhau, bao gồm nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế kỹ thuật số, nhiệt kế hồng ngoại, và nhiệt kế cắm.
• Nhiệt ẩm kế (Hygrometer): Được sử dụng để đo độ ẩm của không khí.
• Nhiệt kế hồng ngoại (Infrared Thermometer): Sử dụng tia hồng ngoại để đo nhiệt độ của vật thể từ xa không tiếp xúc.
• Bộ đo nhiệt độ đa chức năng (Multifunction Temperature Meter): Bao gồm nhiều cảm biến nhiệt độ khác nhau và có thể đo nhiệt độ ở nhiều vị trí.
• Dụng cụ đo nhiệt độ trong lò (Oven Thermometer): Sử dụng để đo nhiệt độ bên trong lò nấu ăn hoặc lò sấy.
• Nhiệt kế cắm (Probe Thermometer): Có một cảm biến dài để đo nhiệt độ trong thực phẩm hoặc chất lỏng trong quá trình nấu nướng hoặc nấu ăn.

Đơn vị đo lường nhiệt:

• Độ Celsius (°C): Được sử dụng rộng rãi, đặc biệt ở Việt Nam.
• Độ Fahrenheit (°F): Thường được sử dụng ở Anh, Mỹ và một số quốc gia khác.
• Độ Kelvin (K): Là đơn vị đo lường cơ bản cho nhiệt độ trong Hệ thống đo lường quốc tế (SI).

Đo lường quang học

Đo lường quang học là việc xác định các đại lượng liên quan đến hiện tượng ánh sáng. Đơn vị cơ bản của quang học trong SI là candela (cd). Có nhiều phương tiện đo quang học khác nhau, như máy quang kế, máy phổ kế, máy quang phổ…

Đo lường quang học có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, xây dựng, y tế, môi trường… Ví dụ: đo cường độ ánh sáng, màu sắc ánh sáng, bước sóng ánh sáng, đo thành phần phổ của ánh sáng, đo tính chất quang học của các vật liệu, đo tín hiệu quang của các thiết bị quang tử…

Đo lường âm – rung

Đo lường âm – rung là việc xác định các đại lượng liên quan đến hiện tượng âm thanh và rung động. Đơn vị cơ bản của âm – rung trong SI là decibel (dB). Có nhiều phương tiện đo âm – rung khác nhau, như máy đo âm thanh, máy phân tích phổ âm thanh, máy đo rung động…

Đo lường âm – rung có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, xây dựng, y tế, môi trường… Ví dụ: đo cường độ âm thanh, tần số âm thanh, phổ âm thanh, đo biên độ rung động, tần số rung động, phổ rung động, đo thính giác của người và động vật…

Máy đo độ ồn: Được sử dụng để đo các thông số của âm thanh như cường độ, mức âm và dải tần của âm thanh.

Đơn vị đo lường phổ biến cho âm thanh là Decibel (dB). Decibel là đơn vị đo lường âm thanh dựa trên tính chất của tai người. Âm thanh tương đương mức không nghe thấy gì sẽ là 0dB, mức đau tai không chịu được sẽ là khoảng 140dB.

 

Để có thể tra cứu kiểm định, hiệu chuẩn và đo-thử nghiệm theo Tiêu Chuẩn Việt Nam (TCVN) bạn có thể xem trên trang của Tổng cục đo lường chất lượng : http://www.vmi.gov.vn/menu/chuan-dl-quoc-gia

Bài viết có sử dụng nguồn:

1. Wikipedia: Measurement : https://en.wikipedia.org/wiki/Measurement
2. Wikipedia: Hệ đo lường cổ Việt Nam
3. tcvn.gov.vn
4. vmi.gov.vn
5. Ảnh: Internet.