1. Định nghĩa về đơn vị đo lường
Đơn vị đo lường là một chuẩn mực được lựa chọn và công nhận trong toàn quốc theo quy định pháp luật, dùng để xác định các thuộc tính vật lý như trọng lượng, khối lượng, kích thước, v.v.
Các đơn vị đo lường chính thức tại Việt Nam được xây dựng theo tiêu chuẩn của Hệ thống đơn vị đo lường quốc tế (SI), đã được thông qua tại Đại hội cân đo quốc tế lần thứ XI ở Paris năm 1960 và được cập nhật trong các đại hội tiếp theo.
Hệ thống đơn vị đo lường quốc tế bao gồm bảy đơn vị cơ bản, từ đó suy ra các đơn vị dẫn xuất. Bảy đơn vị cơ bản trong hệ thống này là:
1) Mét (ký hiệu m), đơn vị dùng để đo chiều dài;
2) Kilôgam (ký hiệu kg), đơn vị đo trọng lượng;
3) Giây (ký hiệu s), đơn vị đo thời gian;
4) Ampe (ký hiệu A), đơn vị đo cường độ dòng điện;
5) Kelvin (ký hiệu K), đơn vị đo nhiệt độ; 6) Candela (ký hiệu cd), đơn vị đo cường độ sáng;
7) Mol (ký hiệu mol), đơn vị dùng để đo lượng chất.
Các đơn vị đo lường chính thức được quy định trong Nghị định số 65/2001/NĐ-CP, ngày 28.9.2001 của Chính phủ, ban hành hệ thống đơn vị đo lường hợp pháp của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.
Hệ thống chuẩn đo lường cho từng lĩnh vực bao gồm chuẩn quốc gia và các chuẩn có độ chính xác thấp hơn như chuẩn chính và chuẩn công tác:
1) Chuẩn quốc gia là chuẩn đo lường theo quy định tại Điều 8 của Pháp lệnh Đo lường;
2) Chuẩn chính là chuẩn đo lường có độ chính xác cao nhất tại một địa phương hoặc tổ chức, dùng để xác định giá trị các chuẩn khác trong cùng lĩnh vực. Chuẩn chính được liên kết định kỳ trực tiếp với chuẩn quốc gia hoặc gián tiếp qua các chuẩn có độ chính xác cao hơn;
3) Chuẩn công tác là chuẩn dùng để kiểm tra hoặc hiệu chỉnh các phương tiện đo. Chuẩn công tác được liên kết định kỳ trực tiếp với chuẩn chính hoặc gián tiếp qua các chuẩn có độ chính xác cao hơn.
2. Quy định pháp luật Việt Nam về chuẩn đơn vị đo lường.
Quy định về chuẩn đo lường theo pháp luật Việt Nam được Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học Nhà nước ban hành vào ngày 01 tháng 7 năm 1991 (Quyết định số 381/QĐ). Các quy định chung về quản lý chuẩn đo lường được nêu rõ như sau:
1- Quy định chung:
1.1. Hệ thống chuẩn đơn vị đo lường (gọi là chuẩn đo lường hoặc chuẩn) là nền tảng kỹ thuật nhằm đảm bảo tính thống nhất và độ chính xác cần thiết cho các phép đo trên toàn quốc.
Chuẩn là phương tiện đo (hoặc bộ phương tiện đo) để thể hiện và duy trì các đơn vị đo lường, nhằm mục đích truyền tải đơn vị tới các chuẩn hoặc phương tiện đo có độ chính xác thấp hơn.
1.2. Dựa vào độ chính xác, chuẩn được chia thành chuẩn đầu, chuẩn thứ và chuẩn công tác.
Chuẩn đầu: Là chuẩn có các đặc trưng đo lường đạt trình độ cao nhất trong lĩnh vực đo nhất định theo tiêu chuẩn quốc tế.
Chuẩn thứ: Là chuẩn có giá trị xác định thông qua so sánh với chuẩn đầu.
Chuẩn công tác: Là chuẩn có giá trị xác định từ chuẩn thứ hoặc chuẩn công tác có độ chính xác cao hơn. Dựa vào độ chính xác, chuẩn công tác được phân thành các hạng như hạng I, hạng II, hạng III... Số lượng hạng của chuẩn công tác được quy định cụ thể cho từng lĩnh vực đo.
1.3. Về mặt quản lý, chuẩn được phân loại thành chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn đo lường cao nhất) và chuẩn chính.
Chuẩn quốc gia là chuẩn đạt độ chính xác của chuẩn đầu hoặc chuẩn thứ theo tiêu chuẩn quốc tế và được Hội đồng Bộ trưởng phê duyệt. Nếu chưa có chuẩn đạt chuẩn đầu hoặc chuẩn thứ, Hội đồng Bộ trưởng ủy nhiệm Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học Nhà nước phê duyệt chuẩn đo lường cao nhất (gọi là chuẩn cao nhất) thay cho chuẩn quốc gia. Chuẩn quốc gia hoặc chuẩn cao nhất là cơ sở để xác định các chuẩn khác của một lĩnh vực đo trong nước.
Chuẩn chính là chuẩn có độ chính xác cao nhất trong ngành hoặc cơ sở.
1.4. Việc phân cấp và dẫn xuất chuẩn dựa trên sơ đồ kiểm định chung của từng lĩnh vực đo được quy định trong các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hoặc văn bản pháp lý tương ứng của Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng.
1.5. Trung tâm đo lường thuộc Tổng cục TC-ĐL-CL là cơ quan quản lý chuẩn toàn quốc, chịu trách nhiệm về quản lý hệ thống chuẩn quốc gia và chuẩn đo lường cao nhất, tổ chức và hướng dẫn nghiên cứu, xây dựng, bảo quản và sử dụng hệ thống chuẩn.
2. Phê duyệt chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn đo lường cao nhất)
2.1. Việc phê duyệt chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn đo lường cao nhất) được thực hiện theo các Điều 9, 10, 11, 12, 13, 14 của Nghị định số 115-HĐBT ngày 13-4-1991 của Hội đồng Bộ trưởng về thi hành Pháp lệnh đo lường.
Thủ tục đăng ký và nộp hồ sơ xin phê duyệt bao gồm:
- Nếu chuẩn được bảo quản và sử dụng tại Trung tâm Đo lường, việc phê duyệt sẽ thực hiện theo kế hoạch của Tổng cục TC - ĐL - CL.
- Trung tâm TC-ĐL-CL khu vực và các cơ sở có nhu cầu phê duyệt chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn cao nhất) phải gửi đăng ký và hồ sơ xin phê duyệt tới Tổng cục TC-ĐL-CL (thông qua Trung tâm Đo lường). Đăng ký theo mẫu ở phụ lục 1.
2.2. Hồ sơ thẩm định phê duyệt chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn cao nhất) thực hiện theo Điều 11 Nghị định số 115-HĐBT ngày 13-4-1991 của Hội đồng Bộ trưởng về thi hành Pháp lệnh đo lường, bao gồm:
1) Tài liệu yêu cầu kỹ thuật và đo lường của chuẩn;
2) Quy định về bảo quản, sử dụng chuẩn;
3) Biên bản thử nghiệm và nghiệm thu chuẩn (nếu là chuẩn nghiên cứu, chế tạo trong nước);
4) Giấy chứng nhận kiểm định chuẩn;
5) Bản thuyết minh về cơ sở kinh tế và kỹ thuật của chuẩn.
2.3. Đối với các cơ sở không thuộc cơ quan quản lý Nhà nước về đo lường, việc phê duyệt chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn cao nhất) được tiến hành cùng với xem xét ủy quyền kiểm định Nhà nước cho cơ sở trong lĩnh vực đo đó. Ngoài bản đăng ký và hồ sơ xin phê duyệt chuẩn, cơ sở cần gửi kèm hồ sơ xin ủy quyền kiểm định Nhà nước theo quy định của Tổng cục TC-ĐL-CL.
2.4. Quyết định thành lập Hội đồng thẩm định quốc gia, quyết định phê duyệt chuẩn quốc gia và chuẩn cao nhất theo mẫu ở phụ lục 2, 3, 4 của Quy định này.
2.5. Trung tâm đo lường chịu trách nhiệm kiểm tra, theo dõi việc bảo quản, sử dụng hệ thống chuẩn quốc gia và chuẩn cao nhất đã được phê duyệt. Khi trình độ kỹ thuật và đo lường của chuẩn, hoặc điều kiện bảo quản, duy trì chuẩn không còn đáp ứng, Tổng cục TC-ĐL-CL đề nghị Ủy ban Khoa học Nhà nước thu hồi quyết định phê duyệt chuẩn cao nhất hoặc đề nghị Hội đồng Bộ trưởng thu hồi quyết định phê duyệt chuẩn quốc gia.
3- Kiểm định và chứng nhận chuẩn
3.1. Chuẩn để kiểm định phương tiện đo thuộc cơ quan quản lý Nhà nước về đo lường, cơ sở được ủy quyền kiểm định Nhà nước, và chuẩn chính của ngành, cơ sở cần được kiểm định Nhà nước và cấp giấy chứng nhận theo Điều 13 Pháp lệnh đo lường.
3.2. Cơ sở sử dụng chuẩn có trách nhiệm đăng ký kiểm định chuẩn đúng thời hạn. Việc đăng ký thực hiện theo 'Quy định về việc đăng ký kiểm định Nhà nước phương tiện đo' của Tổng cục TC-ĐL-CL.
4- Bảo quản và sử dụng chuẩn:
4.1. Mỗi chuẩn quốc gia, chuẩn cao nhất, chuẩn dùng để kiểm định chuẩn hoặc phương tiện đo khác của cơ quan quản lý Nhà nước về đo lường, cơ sở được ủy quyền kiểm định Nhà nước, và mỗi chuẩn chính của cơ sở phải có hồ sơ riêng. Hồ sơ chuẩn gồm:
1) Văn bản xác nhận giá trị pháp lý và đo lường của chuẩn: quyết định phê duyệt chuẩn quốc gia (hoặc chuẩn cao nhất), giấy chứng nhận kiểm định, báo cáo kết quả so sánh chuẩn trong và ngoài nước;
2) Phiếu lý lịch của chuẩn theo mẫu ở phụ lục 5;
3) Tài liệu quy định bảo quản, sử dụng chuẩn và tài liệu kỹ thuật khác theo hướng dẫn ở phụ lục 6;
4) Phiếu theo dõi sử dụng chuẩn theo mẫu ở phụ lục 7;
5) Phiếu theo dõi kiểm tra chuẩn theo mẫu ở phụ lục 8;
4.2. Mỗi chuẩn quốc gia hoặc chuẩn cao nhất đã được phê duyệt phải do một chuyên gia có trình độ chịu trách nhiệm về bảo quản, sử dụng và duy trì tình trạng kỹ thuật của chuẩn. Chuyên gia này được ưu tiên bồi dưỡng, nâng cao chuyên môn về đo lường trong và ngoài nước, và được ưu tiên khi đưa chuẩn đi kiểm định quốc tế.
4.3. Việc dẫn xuất chuẩn hoặc sử dụng để kiểm định phương tiện đo công tác phải theo thứ tự phân cấp chuẩn được quy định trong TCVN về sơ đồ kiểm định và quy trình kiểm định hiện hành, hoặc trong các văn bản pháp quy khác của Tổng cục TC-ĐL-CL.
4.4. Việc bảo quản và sử dụng chuẩn phải tuân theo quy định trong hồ sơ của chuẩn. Người đứng đầu cơ sở sử dụng chuẩn chịu trách nhiệm trước cơ quan quản lý Nhà nước về đo lường cấp trên về bảo quản và sử dụng các chuẩn này.
5- Nghiên cứu, chế tạo và nhập khẩu chuẩn.
5.1. Việc quản lý nghiên cứu, chế tạo chuẩn được thực hiện theo Điều 25 Pháp lệnh đo lường và Quy chế duyệt mẫu, cho phép sản xuất phương tiện đo do Tổng cục TC-ĐL-CL ban hành.
5.2. Quản lý nhập khẩu phương tiện đo dùng làm chuẩn thực hiện theo Điều 27 Pháp lệnh đo lường và quy chế quản lý nhập khẩu phương tiện đo do Tổng cục TC-ĐL-CL ban hành.
3. Tổng quan về hệ đơn vị quốc tế SI.
Nhằm tăng cường sự thống nhất và hiểu biết giữa các nhà khoa học trên toàn cầu, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO đã đưa ra Hệ đơn vị quốc tế SI (Système International d’Unités), viết tắt là SI trong mọi ngôn ngữ. SI được Hội nghị Toàn thể lần thứ 11 của CGPM [1960] (Conférence générale des poids et mesures) phê duyệt, thay thế cho các hệ đơn vị khác như CGS (centimet-gam-giây), MKS (mét-kilôgam-giây), MTS (mét-tấn-giây), và hệ đơn vị Anh Mỹ, v.v... Việt Nam chính thức áp dụng hệ SI từ năm 1980. Hệ SI liên tục được cập nhật và sửa đổi theo các phiên bản ISO 80000 mới nhất. TCVN 7870-1:2010 là tiêu chuẩn mới nhất được dịch từ ISO 80000-1:2009 về đại lượng và đơn vị, là tiêu chuẩn hợp pháp bắt buộc tại Việt Nam, được hợp pháp hóa thông qua Luật Đo lường số 04/2011/QH13 ngày 11.11.2011 và Nghị định 86/2012/NĐ-CP ngày 19.10.2012 của Chính phủ hướng dẫn thực hiện TCVN 7870 và Luật Đo lường.
Tiêu chuẩn TCVN 7870 gồm 14 phần, trong đó 11 phần được dịch từ ISO 80000 và 3 phần (6, 13, 14) được dịch từ IEC 80000, bao gồm các nội dung chính như sau:
- TCVN 7870-1:2010, Phần 1: Các quy định chung,
- TCVN 7870-2:2010, Phần 2: Ký hiệu và dấu toán học sử dụng trong khoa học công nghệ,
- TCVN 7870-3:2007, Phần 3: Không gian và thời gian,
- TCVN 7870-4:2007, Phần 4: Cơ học,
- TCVN 7870-5:2007, Phần 5: Nhiệt học,
- TCVN 7870-6:2010, Phần 6: Điện và từ trường,
- TCVN 7870-7:2009, Phần 7: Quang học,
- TCVN 7870-8:2007, Phần 8: Âm học,
- TCVN 7870-9:2010, Phần 9: Hóa lý và vật lý phân tử,
- TCVN 7870-10:2010, Phần 10: Vật lý hạt nhân và nguyên tử,
- TCVN 7870-11:2009, Phần 11: Số đo đặc trưng,
- TCVN 7870-12:2010, Phần 12: Vật lý chất rắn,
- TCVN 7870-13:2010, Phần 13: Khoa học và công nghệ thông tin,
- TCVN 7870-14:2010, Phần 14: Viễn sinh trắc và sinh lý người.
Hệ đơn vị quốc tế SI thường được sử dụng song song với Hệ đại lượng quốc tế ISQ, được giới thiệu trong TCVN 6398 (ISO 31).
4. Các đơn vị cơ bản trong hệ SI
Hệ SI gồm 7 đơn vị cơ bản cùng nhiều đơn vị dẫn xuất. Bảng 1 trình bày 7 đơn vị cơ bản của Hệ SI [1].
Bảng 1. Danh sách bảy đơn vị cơ bản của Hệ SI.
TT | Đại lượng cơ bản của ISQ | Đơn vị cơ bản SI | |
Tên | Ký hiệu | ||
1 | độ dài | mét | m |
2 | khối lượng | kilôgam | kg |
3 | thời gian | giây | s |
4 | cường độ dòng điện | ampe | A |
5 | nhiệt độ * | kenvin | K |
6 | lượng chất | mol | mol |
7 | cường độ sáng | candela | cd |
* Đơn vị nhiệt độ đã được Hội nghị toàn thể lần thứ 13 vào tháng 10 năm 1967 tại New York quyết định sử dụng 'kenvin' thay cho 'độ kenvin', ví dụ hai trăm bảy ba kenvin được viết là
273 K (không viết là 273 oK). Tất cả các chênh lệch nhiệt độ, dù là ΔT hay Δt, đều dùng đơn vị K, ví dụ 38 oC – 25 oC = 13 K (không viết là 13 oC).
5. Đơn vị dẫn xuất trong hệ SI
Bảng 2 giới thiệu các đơn vị dẫn xuất SI có tên gọi và ký hiệu riêng biệt.
Bảng 2. Danh sách các đơn vị dẫn xuất SI với tên gọi và ký hiệu riêng
TT | Đại lượng dẫn xuất ISQ | Đơn vị dẫn xuất SI | |||
Tên riêng | Ký hiệu riêng | Biểu diễn theo đơn vị cơ bản và dẫn xuất SI | |||
1 | góc phẳng | radian | rad | rad = m/m =1 | |
2 | góc khối | steradian | sr | sr = m2/m2 = 1 | |
3 | tần số | héc | Hz | Hz = s-1 | |
4 | lực | niutơn | N | N = kg · m/s2 | |
5 | áp suất, ứng suất | pascal | Pa | Pa = N/m2 | |
6 | công, năng lượng | jun | J | J = N · m | |
7 | công suất, dòng nhiệt | oát | W | W = J/s |
|
8 | điện tích | culông | C | C = a · s |
|
9 | hiệu điện thế | vôn | V | V = W/A |
|
10 | điện dung | fara | F | F = C/V |
|
11 | điện trở | ôm | Ω | Ω = V/A |
|
12 | điện dẫn | simen | S | S = Ω ̄ ¹ |
|
13 | từ thông | vebe | Wb | Wb = V·s |
|
14 | mật độ từ thông | tesla | T | T = Wb/m² |
|
15 | độ tư cảm | henry | H | H = Wb/A |
|
16 | nhiệt độ Celsius | độ Celsius | ºC | ºC = K |
|
17 | quang thông | lumen | lm | lm = cd · sr |
|
18 | độ rọi | lux | lx | lx = lm/m² |
|
Bảng 3 liệt kê các đơn vị dẫn xuất SI khác.
Bảng 3. Các đơn vị dẫn xuất SI bổ sung
TT | Đại lượng | Đơn vị | Cách viết khác | ||
Tên | Ký hiệu | ||||
1. Đơn vị không gian, thời gian và hiện tượng tuần hoàn | |||||
1.1 | diện tích | mét vuông | m2 |
| |
1.2 | thể tích (dung tích) | mét khối | m3 |
| |
1.3 | vận tốc | mét trên giây | m/s |
| |
1.4 | gia tốc | mét trên giây bình phương | m/s2 |
| |
2. Đơn vị cơ | |||||
2.1 | khối lượng theo chiều dài (mật độ dài) | kilôgam trên mét | kg/m |
| |
2.2 | khối lượng theo bề mặt (mật độ mặt) | kilôgam trên mét vuông | kg/m2 |
| |
2.3 | khối lượng riêng (mật độ) | kilôgam trên mét khối | kg/m3 |
| |
2.4 | mômen lực | niutơn mét | N · m | N m hoặc Nm | |
2.5 | áp suất, ứng suất | pascan | Pa |
| |
2.6 | độ nhớt động lực | pascan giây | Pa · s |
| |
2.7 | độ nhớt động học | mét vuông trên giây | m2/s |
| |
2.8 | lưu lượng thể tích | mét khối trên giây | m3/s |
| |
2.9 | lưu lượng khối lượng | kilôgam trên giây | kg/s |
| |
3. Đơn vị nhiệt | |||||
3.1 | nhiệt lượng riêng | jun trên kilôgam | J/kg |
| |
3.2 | nhiệt dung | jun trên kenvin | J/K |
| |
3.3 | nhiệt dung riêng (nhiệt dung khối) | jun trên kilôgam kenvin | J/(kg · K) | J/(kg K) hoặc J/(kgK) | |
3.4 | mật độ dòng nhiệt (thông lượng nhiệt bề mặt) | oát trên mét vuông | W/m2 |
| |
3.5 | hệ số truyền nhiệt, hệ số tỏa nhiệt | oát trên mét vuông kenvin | W/(m2 · K) | W/(m2 K) hoặc W/(m2K) | |
3.6 | hệ số dẫn nhiệt (độ dẫn nhiệt) | oát trên mét kenvin | W/(m · K) | W/(m K) | |
3.7 | độ khuếch tán nhiệt | mét vuông trên giây | m2/s |
| |
4. Đơn vị điện và từ | |||||
4.1 | cường độ điện trường | vôn trên mét | V/m | m kg/(s3A) | |
4.2 | mật độ thông lượng điện (điện dịch) | culông trên mét vuông | C/m² | sA/m2 | |
4.3 | cường độ từ trường | ampe trên mét | A/m |
| |
4.4 | công suất biểu kiến | vôn ampe | V · A | m2kg/s3 | |
4.5 | công suất kháng | var | var | m2kg/s3 | |
5. Đơn vị ánh sáng và bức xạ điện từ có liên quan | |||||
5.1 | năng lượng bức xạ | jun | J |
| |
5.2 | công suất bức xạ (thông lượng bức xạ) | oát | W |
| |
5.3 | cường độ bức xạ | oát trên steradian | W/sr |
| |
5.4 | độ chói năng lượng | oát trên steradian mét vuông | W/(sr · m²) |
| |
5.5 | năng suất bức xạ | oát trên mét vuông | W/m² |
| |
5.6 | độ rọi năng lượng | oát trên mét vuông | W/m² |
| |
5.7 | độ chói | candela trên métvuông | cd/m² | cd/m² | |
5.8 | quang thông | lumen | lm | cd | |
5.9 | lượng sáng | lumen giây | lm · s | cd · s | |
5.10 | năng suất phát sáng (độ trưng) | lumen trên mét vuông | lm/m² | cd/m2 | |
5.11 | độ rọi | lux | lx | cd/m2 | |
5.12 | lượng rọi | lux giây | lx · s | s · cd/m2 | |
5.13 | độ tụ (quang lực) | điôp | D | m-1 | |
6. Đơn vị âm | |||||
6.1 | tần số âm | héc | Hz | s-1 | |
6.2 | áp suất âm | pascan | Pa | kg/(m s2) | |
6.3 | vận tốc truyền âm | mét trên giây | m/s |
| |
6.4 | mật độ năng lượng âm | jun trên mét khối | J/m³ |
| |
6.5 | công suất âm | oát | W |
| |
6.6 | cường độ âm | oát trên mét vuông | W/m2 |
| |
6.7 | trở kháng âm (sức cản âm học) | pascan giây trên mét khối | Pa · s/m3 | Pas/m3 | |
6.7 | trở kháng cơ (sức cản cơ học) | niutơn giây trên mét | N · s/m | Ns/m3 | |
7. Đơn vị hóa lý và vật lý phân tử | |||||
7.1 | nguyên tử khối | kilôgam | kg |
| |
7.2 | phân tử khối | kilôgam | kg |
| |
7.3 | nồng độ mol | mol trên mét khối | mol/m3 |
| |
7.4 | hóa thế | jun trên mol | J/mol |
| |
7.5 | hoạt độ xúc tác | katal | kat |
| |
Mytour (tổng hợp và phân tích)