การวัดคืออะไร?
การวัดเป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและอุตสาหกรรม ช่วยให้กระบวนการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ, สร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์และแข่งขันได้ มันส่งผลกระทบอย่างมากต่อสวัสดิการของสังคมสมัยใหม่และสัมผัสเกือบทุกด้านของชีวิตประจำวัน
การวัดบอกเราเกี่ยวกับคุณสมบัติของบางอย่าง มันอาจบอกเราว่าวัตถุนั้นหนักหรือร้อนแค่ไหนหรือนานเท่าไหร่ การวัดจะให้ตัวเลขแก่คุณสมบัตินั้นซึ่งแสดงออกในหน่วยที่เหมาะสม
หน่วยการวัดเป็นมาตรฐาน ระบบสากลของหน่วย (SI) มีการใช้ทั่วโลกเพื่อให้การวัดสามารถสอดคล้องกันได้ทุกที่
การวัดเป็นเพียงการประมาณการเท่านั้น การวัดทุกครั้งขึ้นอยู่กับความไม่แน่นอน ความไม่แน่นอนของการวัดแสดงว่าการประมาณการดีเพียงใด
ผลการวัดที่ดีนั้นไม่สมบูรณ์หากไม่สามารถระบุความไม่แน่นอน แต่ต่าความไม่แน่นอนนั้นยังมาพร้อมกับระดับความเชื่อมั่นเช่น 95% ซึ่งหมายความว่าหากคุณทำการวัดจำนวนมากคุณสามารถคาดการณ์ได้ว่าประมาณ 95% ของการวัดจะอยู่ภายในความไม่แน่นอนที่ระบุไว้
เช่น. 2.0 ซม. ± 0.1 ซม. (ความไม่แน่นอน) ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%
สิ่งนี้บ่งชี้ว่าตามการวัดที่ทำในกรณีประมาณ 95% ความยาวของสิ่งที่วัดได้จะอยู่ระหว่าง 1.9 ซม. ถึง 2.1 ซม.
ความไม่แน่นอนของการวัดควรเหมาะสมกับความต้องการ นาฬิกาโรงเรียนไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำระดับอะตอม
ควรทำการสอบเทียบเครื่องมือวัดโดยการเปรียบเทียบกับมาตรฐานอ้างอิงที่เหมาะสมซึ่งได้ทำการสอบเทียบแล้ว โซ่การสอบเทียบที่ไม่ขาดซึ่งเชื่อมโยงกลับไปยังมาตรฐานแห่งชาติ เช่น สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (NIMT)
การวัดที่ดีสามารถลดความไม่แน่นอนและปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการและผลิตภัณฑ์
อะไรบ้างที่ไม่ใช่การวัด?
มีกระบวนการบางอย่างที่อาจดูเหมือนเป็นการวัด แต่ไม่ใช่:
- การเปรียบเทียบเชือกสองเส้นเพื่อดูว่าอันไหนที่ยาวกว่านั้นไม่ใช่การวัดจริง ๆ
- การนับไม่ถูกมองว่าเป็นการวัด
- บ่อยครั้งที่การทดสอบไม่ใช่การวัด: การทดสอบมักนำไปสู่ผลลัพธ์ ‘ใช่ / ไม่ใช่’ หรือผลลัพธ์ ‘ผ่าน / ไม่ผ่าน’ (อย่างไรก็ตามการวัดอาจเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการที่นำไปสู่ผลการทดสอบ)
6 หลักการที่ควรปฏิบัติตามเพื่อให้ได้ผลการวัดที่ดี
- 1. ทำการวัดที่ถูกต้อง
กำหนดและทำความเข้าใจการวัดที่จะทำ การวัดซ้ำเป็นประจำจะนำไปสู่การเรียนรู้
- 2. เลือกเครื่องมือที่เหมาะสม
เครื่องมือที่เหมาะสม ควรอยู่ในสภาพที่ดี ในการซ่อมแซมและสอบเทียบ ใช้ปฏิบัติตามคำแนะนำหรือขั้นตอนของเจ้าของหรือผู้ผลิต
- 3. จัดฝึกอบรม
ความผิดพลาดของมนุษย์เป็นแหล่งสำคัญของคุณภาพการวัดที่ไม่ดี ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมและสามารถเข้าถึงขั้นตอนที่เหมาะสม ในกรณีที่มีการปฏิบัติงานเป็นกลุ่ม ผู้ที่มีส่วนเกี่ยวข้องต้องเข้าใจบทบาทและความรับผิดชอบของแต่ละคน
- 4. ตรวจสอบให้เป็นปกติ
ปฏิบัติตามตารางที่เป็นลายลักษณ์อักษรเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องมือในช่วงเวลาปกติ
- 5. ความคงเส้นคงวาที่สามารถพิสูจน์ได้
ผลการวัดจะใช้ได้ก็ต่อเมื่อสามารถทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ ต้องคำนึงถึงปัจจัยสภาพแวดล้อมด้วย การวัดที่สำคัญ หรือ ยากควรเปรียบเทียบกับการวัดภายในห้องปฏิบัติการและผู้ชำนาญงานนั้นๆ
- 6. ขั้นตอนการวัดที่ถูกต้อง
ปฏิบัติตามขั้นตอนการวัดที่เหมาะสมเป็นลายลักษณ์อักษร ซึ่งจะรวมถึงสุขภาพและความปลอดภัย ต้องมีการทบทวนกระบวนการปฏิบัติงานอย่างสม่ำเสมอ
ความแม่นยำ(Accuracy)และความเที่ยงตรง(Precision)ในมาตรวิทยา:
ความแม่นยำ(Accuracy)เป็นคำเชิงคุณภาพ(Qualitative) ที่อธิบายว่าชุดการวัดใกล้เคียงกับค่าจริง (True value) เพียงใด
ความเที่ยงตรง(Precision)เป็นการอธิบายเชิงปริมาณ (Quantitative) ที่อธิบายการแพร่กระจายของการวัดเหล่านี้เมื่อทำซ้ำ การวัดที่มีความเที่ยงตรงสูงนั้นสามารถทำซ้ำได้ดี
การวัดผลที่ดีนั้นเหมือนกับการกดปุ่มเป้าหมายและโอกาสของผลลัพธ์ที่ดีที่เหมาะสมจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหากคุณพยายามหลายครั้ง
ความแตกต่างระหว่างความแม่นยำและความเที่ยงตรงแสดงไว้ที่นี่ ตาวัวในเป้าหมายแสดงถึงมูลค่าที่แท้จริงของการวัด
ความสามารถในการทำซ้ำ
ความสามารถในการทำซ้ำที่ดีอาจนำให้คุณได้ผลลัพธ์ที่ดี แต่ถ้าคุณคิดว่าคุณได้ค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ แน่ใจได้เลยว่าเหล่านักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ จะทำการสังเกตซ้ำด้วยอุปกรณ์ของพวกเขา!
มีหลายปัจจัยที่อาจทำให้เกิดความไม่ถูกต้อง:
- สิ่งแวดล้อม
- อุปกรณ์วัดที่ด้อยกว่า
- เทคนิคการวัดที่ไม่ดี
แม้ว่าคุณจะเที่ยงตรง(Precise)และแม่นยำ(Accurate) แต่ก็มีความไม่แน่นอนในการวัดของคุณอยู่เสมอ
คุณสามารถปรับปรุงความแม่นยำโดยสอบเทียบเครื่องมือของคุณกับมาตรฐานอ้างอิงเพื่อค้นหาข้อผิดพลาดในการอ่านด้วยเครื่องมือ
กระบวนการทำงาน (ภายใต้สภาวะที่ควบคุม)ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่าง ค่าที่วัดได้จากเครื่องมือวัด กับ ค่าที่แท้จริงจากมาตรฐานอ้างอิง ที่มีการสอบกลับได้
สมบัติของการวัด หรือค่าของมาตรฐาน ที่มันสามารถเชื่อมโยงถึงมาตรฐานที่กำหนดแน่นอนและเป็นที่ยอมรับ (หมายถึง มาตรฐานระดับชาติหรือสากล) รวมถึงการเปรียบเทียบ ค่าความไม่แน่นอนที่ยอมรับทั้งหมดจะต้องไม่มีการขาดตอน
สมบัติอย่างหนึ่งของการวัด ที่เกิดจากการไม่สามารถควบคุมตัวแปรที่ควบคุมได้ของการวัด เพื่อให้ค่าของการวัดออกมาแน่นอนเป็นที่ยอมรับได้ที่ระดับความเชื่อมั่นหนึ่งๆ
วิทยาการที่ว่าด้วยการชั่ง (มวล น้ำหนัก) การตวง(ปริมาณ) การวัด(ความยาว อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้า ฯลฯ)
การสอบเทียบ(Calibration) คือ กระบวนการทำงาน (ภายใต้สภาวะที่ควบคุม)ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่าง ค่าที่วัดได้จากเครื่องมือวัด กับ ค่าที่แท้จริงจากมาตรฐานอ้างอิง ที่มีการสอบกลับได้ (Traceability ) กล่าวคือ การสอบเทียบ(Calibration) คือการเทียบผลการวัดกับค่ามาตรฐานที่รู้ค่าอย่างแท้จริง ค่ามาตรฐานที่รู้ค่าจริงนี้จะต้องเป็นแหล่งที่มาที่เป็นที่ยอมรับกัน ค่ามาตรฐานต่างๆ ถูกกำหนดขึ้นและยอมรับกันระหว่างประเทศต่างๆ ใช้อ้างอิง (Reference) เป็นมาตรฐาน (Standard) เดียวกัน ก็จะเป็น International Standards และเป็น International Traceability การสอบเทียบ เน้นการวัดเพื่อสอบทางมาตรวิทยา โดยรายงานผลหรือค่าที่ได้จากเครื่องมือ ภายใต้การควบคุมกระบวนการและสภาวะอย่างเคร่งครัด ทั้งนี้เพื่อให้แน่ใจว่า ค่าที่วัดจากเครื่องมือนั้น สามารถเปรียบเทียบค่าของมันกับค่าที่แท้จริงได้
ความสำคัญของ Calibration System ในอุตสาหกรรมการผลิตคือ
– มีการกำหนดคุณภาพของเครื่องมือวัดที่ใช้ในการทดสอบคุณภาพสินค้าในมาตรฐารผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมทุกชนิด ทุกประเทศ
– มีการกำหนดให้ควบคุมการวัด และเครื่องมือทดสอบ (เครื่องตรวจ เครื่องวัด และเครื่องทดสอบ) ในระบบคุณภาพต่าง ๆ อย่างเข้มงวด เช่น ISO -9000 QS 9000
โดยทั่วไปแล้วการสอบเทียบได้กำหนดขึ้นเพื่อช่วยระบบในการวัด ซึ่งรวมถึง
1. การยอมรับระบบการวัด รวมถึงความไม่แน่นอนในการวัด (Measurement Uncertainty)
2. ช่วงระยะเวลาในการสอบเทียบของระบบหรือเวลาที่ใช้งาน
3. แหล่งมาตรฐานที่สามารถอ้างอิงได้ถึงระดับชาติ
การวัดและระบบการวัด
ที่มา ความยาวมาตรฐาน : หน่วยเมตร
– 1800’s ระยะทาง 1 เมตรเท่ากับ1ส่วน10 ล้านของระยะทาง เส้นลองติจูดที่ผาดผ่านปารีส จากขั้วโลกเหนือ ถึงเส้นศูนย์สูตร มีการคำนวณ และสร้างเป็นแท่งที่ทำจากทองคำขาวที่ยาว 1 เมตรและมีค่าความเที่ยงตรงประมาณ 0.2 มม.
– 1889 มีการเปลี่ยนแปลงเป็น เมตรต้นแบบนานาชาติ (International Prototype Metre) ที่ทำมาจาก โลหะผสมทองคำขาวผสม อิริเดียม และถูกเก็บรักษาไว้ที่ BIPM ฝรั่งเศล
– 1960 ในการประชุมทั่วไปของการวัดและน้ำหนัก ได้มีการกำหนด ระยะ 1 เมตร ถูก กำหนดที่มาใหม่ ให้เท่ากับ 1650763.73 เท่าของความยาวคลื่นของการแผ่รังสีในสูญกาศของก๊าซเฉื่อย (krypton)ที่มี 86 อะตอม
– 1983 กำหนดความยาว 1 เมตร จากความยาวของการเคลื่อนที่ของแสงระหว่างเวลาในช่วง 1/299 792 458 ของวินาที หรือ (แสงเดินทางด้วยความเร็วคงที่คือ 299 792 458 เมตรต่อวินาที โดยไม่ขึ้นกับแหล่งกำเนิดและผู้สังเกต)
ระดับมาตรฐานของระบบการวัด
มาตรฐานของระบบการวัด แบ่งได้ 4 ระดับ
1. มาตรฐานนานาชาติ (International Standard) หน่วยงานคือ CIPM, BIPM, OIML, ISO, IEC,
2. มาตรฐานแห่งชาติ (National Standard/ Primary Standard) หน่วยงาน คือ
– NPL(National Physical Lab.UK) ,
– NRLM (National Research Laboratory of Metrology, Japan)
– NIST (National Institute for Standard and Technology, USA)
– PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Germany),
– NML (National Metrology Lab. Australia)
– NIMT/มว (National Institute of Metrology (Thailand)/สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ)
3. มาตรฐานขั้นรอง (Secondary Standard) หน่วยงาน คือ ห้องปฏิบัติการของหน่วยงานของรัฐหรือ องค์กรสาธารณะ เช่น สวท. มจธ. การบินไทย ทอ. ศูนย์สอบเทียบของเอกชน
4. มาตรฐานใช้งานหรือ มาตรฐานโรงงาน (Working/Factory Standard) หน่วยงานคือ ห้องควบคุมเครื่องมือ/ ห้องสอบเทียบ ภายในโรงงาน หรือบริษัท
การสอบเทียบ(Calibration) คือ กระบวนการทำงาน (ภายใต้สภาวะที่ควบคุม)ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่าง ค่าที่วัดได้จากเครื่องมือวัด กับ ค่าที่แท้จริงจากมาตรฐานอ้างอิง ที่มีการสอบกลับได้ (Traceability ) กล่าวคือ การสอบเทียบ(Calibration) คือการเทียบผลการวัดกับค่ามาตรฐานที่รู้ค่าอย่างแท้จริง ค่ามาตรฐานที่รู้ค่าจริงนี้จะต้องเป็นแหล่งที่มาที่เป็นที่ยอมรับกัน ค่ามาตรฐานต่างๆ ถูกกำหนดขึ้นและยอมรับกันระหว่างประเทศต่างๆ ใช้อ้างอิง (Reference) เป็นมาตรฐาน (Standard) เดียวกัน ก็จะเป็น International Standards และเป็น International Traceability การสอบเทียบ เน้นการวัดเพื่อสอบทางมาตรวิทยา โดยรายงานผลหรือค่าที่ได้จากเครื่องมือ ภายใต้การควบคุมกระบวนการและสภาวะอย่างเคร่งครัด ทั้งนี้เพื่อให้แน่ใจว่า ค่าที่วัดจากเครื่องมือนั้น สามารถเปรียบเทียบค่าของมันกับค่าที่แท้จริงได้
ความสำคัญของ Calibration System ในอุตสาหกรรมการผลิตคือ
– มีการกำหนดคุณภาพของเครื่องมือวัดที่ใช้ในการทดสอบคุณภาพสินค้าในมาตรฐารผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมทุกชนิด ทุกประเทศ
– มีการกำหนดให้ควบคุมการวัด และเครื่องมือทดสอบ (เครื่องตรวจ เครื่องวัด และเครื่องทดสอบ) ในระบบคุณภาพต่าง ๆ อย่างเข้มงวด เช่น ISO -9000 QS 9000
โดยทั่วไปแล้วการสอบเทียบได้กำหนดขึ้นเพื่อช่วยระบบในการวัด ซึ่งรวมถึง
1. การยอมรับระบบการวัด รวมถึงความไม่แน่นอนในการวัด (Measurement Uncertainty)
2. ช่วงระยะเวลาในการสอบเทียบของระบบหรือเวลาที่ใช้งาน
3. แหล่งมาตรฐานที่สามารถอ้างอิงได้ถึงระดับชาติ
การวัดและระบบการวัด
ที่มา ความยาวมาตรฐาน : หน่วยเมตร
– 1800’s ระยะทาง 1 เมตรเท่ากับ1ส่วน10 ล้านของระยะทาง เส้นลองติจูดที่ผาดผ่านปารีส จากขั้วโลกเหนือ ถึงเส้นศูนย์สูตร มีการคำนวณ และสร้างเป็นแท่งที่ทำจากทองคำขาวที่ยาว 1 เมตรและมีค่าความเที่ยงตรงประมาณ 0.2 มม.
– 1889 มีการเปลี่ยนแปลงเป็น เมตรต้นแบบนานาชาติ (International Prototype Metre) ที่ทำมาจาก โลหะผสมทองคำขาวผสม อิริเดียม และถูกเก็บรักษาไว้ที่ BIPM ฝรั่งเศล
– 1960 ในการประชุมทั่วไปของการวัดและน้ำหนัก ได้มีการกำหนด ระยะ 1 เมตร ถูก กำหนดที่มาใหม่ ให้เท่ากับ 1650763.73 เท่าของความยาวคลื่นของการแผ่รังสีในสูญกาศของก๊าซเฉื่อย (krypton)ที่มี 86 อะตอม
– 1983 กำหนดความยาว 1 เมตร จากความยาวของการเคลื่อนที่ของแสงระหว่างเวลาในช่วง 1/299 792 458 ของวินาที หรือ (แสงเดินทางด้วยความเร็วคงที่คือ 299 792 458 เมตรต่อวินาที โดยไม่ขึ้นกับแหล่งกำเนิดและผู้สังเกต)
ระดับมาตรฐานของระบบการวัด
มาตรฐานของระบบการวัด แบ่งได้ 4 ระดับ
1. มาตรฐานนานาชาติ (International Standard) หน่วยงานคือ CIPM, BIPM, OIML, ISO, IEC,
2. มาตรฐานแห่งชาติ (National Standard/ Primary Standard) หน่วยงาน คือ
– NPL(National Physical Lab.UK) ,
– NRLM (National Research Laboratory of Metrology, Japan)
– NIST (National Institute for Standard and Technology, USA)
– PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Germany),
– NML (National Metrology Lab. Australia)
– NIMT/มว (National Institute of Metrology (Thailand)/สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ)
3. มาตรฐานขั้นรอง (Secondary Standard) หน่วยงาน คือ ห้องปฏิบัติการของหน่วยงานของรัฐหรือ องค์กรสาธารณะ เช่น สวท. มจธ. การบินไทย ทอ. ศูนย์สอบเทียบของเอกชน
4. มาตรฐานใช้งานหรือ มาตรฐานโรงงาน (Working/Factory Standard) หน่วยงานคือ ห้องควบคุมเครื่องมือ/ ห้องสอบเทียบ ภายในโรงงาน หรือบริษัท
ค้นหาว่าคุณควรใช้คำเหล่านี้เมื่อใด
เราใช้คำเหล่านี้เป็นประจำทุกวัน แต่คุณรู้ถึงความแตกต่างระหว่างมวล,น้ำหนัก,แรงและแรงกดหรือไม่?
มวล(Mass)
เป็นตัวชี้วัดปริมาณของวัตถุในวัตถุที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับจำนวนและชนิดของอะตอมที่มีอยู่ในวัตถุ มวลไม่เปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งการเคลื่อนไหวหรือการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัตถุเว้นแต่จะมีการเพิ่มหรือเอาวัสดุออก หน่วยของมวลในระบบ SI เป็นกิโลกรัม (กก.)
น้ำหนัก(Weight)
ในการซื้อขายสินค้านั้นน้ำหนักนั้นมีความหมายเหมือนกับมวลและมีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัม อย่างไรก็ตามในทางวิทยาศาสตร์มันเป็นเรื่องปกติที่จะระบุว่าน้ำหนักของร่างกายเป็นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมันและด้วยเหตุนี้จึงควรวัดในนิวตัน (N) และแรงนี้ขึ้นอยู่กับแรงในท้องถิ่นเนื่องจากแรงโน้มถ่วง เพื่อเพิ่มความสับสนน้ำหนักเป็นสิ่งประดิษฐ์ของมวลสอบเทียบตามปกติทำจากโลหะหนาแน่น ดังนั้นน่าเสียดายที่น้ำหนักมีสามความหมายและการดูแลควรได้รับการชื่นชมเสมอซึ่งหนึ่งมีความหมายในบริบทที่เฉพาะเจาะจง
แรง(Forge)
แรงเป็นตัวชี้วัดของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุ มันมีหลายรูปแบบรวมถึง short-range atomic forces, แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง แรงถูกเรียกว่าปริมาณเวกเตอร์เนื่องจากมีทั้งทิศทางและขนาด
แรงกด(Load)
โหลดเป็นคำที่ใช้บ่อยในงานวิศวกรรมเพื่อหมายถึงแรงที่กระทำต่อพื้นผิวหรือวัตถุ
.
