Metrologia é a ciência da medição. Ela estabelece um entendimento comum das unidades de medida, necessário à articulação das atividades humanas. A metrologia moderna nasceu do esforço político da Revolução Francesa para uniformizar as unidades usadas na França, quando se propôs um padrão de comprimento baseado na natureza. Essa proposta levou à criação do sistema métrico decimal, em 1795, com padrões para outros tipos de medição. Outros países adotaram o sistema métrico entre 1795 e 1875. Para assegurar a uniformidade entre eles, a Convenção do Metro criou o Escritório Internacional de Pesos e Medidas, ou BIPM, da sigla francesa. O sistema métrico deu origem ao Sistema Internacional de Unidades, ou SI, por uma resolução da 11.ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, em 1960.
A metrologia compreende três atividades básicas que se complementam.
Definição das unidades de medida.
Realização dessas unidades na prática.
Rastreabilidade, que permite relacionar as medições feitas na prática aos padrões de referência.
Essas atividades são empregadas em diferentes graus nos três campos básicos da metrologia.
Metrologia científica ou fundamental, que estabelece as unidades de medida.
Metrologia aplicada, técnica ou industrial, que aplica a medição à fabricação e a outros processos da sociedade.
Metrologia legal, que abrange a regulamentação e as exigências legais relativas aos instrumentos e métodos de medição.
Em cada país, o sistema nacional de medição é uma rede de laboratórios, serviços de calibração e organismos de acreditação que implantam e mantêm sua infraestrutura metrológica. Esse sistema determina como as medições são feitas no país e reconhecidas pela comunidade internacional, com efeitos na economia, na energia, no meio ambiente, na saúde, na fabricação, na indústria e na confiança do consumidor. Os efeitos da metrologia no comércio e na economia estão entre os mais fáceis de observar. Para que as transações comerciais sejam justas, é preciso haver um sistema de medição aceito pelas partes.
A capacidade de medir, por si só, não basta. É preciso padronizar as medições para que tenham sentido. O primeiro padrão permanente de que se tem notícia data de 2900 a.C., quando o côvado real egípcio foi talhado em granito preto. Determinou-se que ele teria o comprimento do antebraço do faraó acrescido da largura de sua mão, e os construtores receberam réplicas desse padrão. O uso de um comprimento padronizado na construção das pirâmides permitiu que os lados de suas bases diferissem em, no máximo, 0,05%.
Na China, os pesos e as medidas tinham um sentido parcialmente religioso. Eram usados nos ofícios dos artesãos e na produção de utensílios rituais. O Clássico dos Ritos menciona seu uso, assim como o da balança romana e de outras ferramentas.
Outras civilizações criaram padrões de medição de uso comum, e a arquitetura romana e a grega empregavam sistemas de medição distintos. Com a queda dos impérios e o início da Alta Idade Média, perdeu-se boa parte do conhecimento sobre medição e padronização. Os sistemas locais eram comuns, mas muitos eram incompatíveis entre si, o que dificultava as comparações. Em 1196, a Inglaterra instituiu a Assize of Measures para estabelecer padrões de comprimento. A Magna Carta de 1215 incluiu uma seção sobre a medição de vinho e cerveja.
A metrologia moderna começou com a Revolução Francesa. O esforço político para uniformizar as unidades em toda a França levou à proposta de um padrão de comprimento baseado na natureza. Em março de 1791, definiu-se o metro. Essa definição levou à criação do sistema métrico decimal em 1795, com padrões para outros tipos de medição. Outros países adotaram o sistema entre 1795 e 1875. Para assegurar a uniformidade internacional, a Convenção do Metro criou o Escritório Internacional de Pesos e Medidas, em francês Bureau international des poids et mesures, ou BIPM. Sua missão inicial era criar padrões internacionais para as unidades de medida e relacioná-los aos padrões nacionais, assegurando a concordância entre eles. Suas atribuições passaram a abranger unidades elétricas e fotométricas, além de padrões de medição de radiação ionizante. O sistema métrico foi modernizado em 1960 com a criação do Sistema Internacional de Unidades, por uma resolução da 11.ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, em francês Conférence générale des poids et mesures, ou CGPM.
A metrologia é a ciência da medição e abrange determinações experimentais e teóricas, em qualquer nível de incerteza e em qualquer campo da ciência e da tecnologia. Ela estabelece um entendimento comum das unidades, necessário às atividades humanas. Seu campo é extenso, mas pode ser organizado em três atividades básicas, a definição de unidades de medida aceitas internacionalmente, sua realização na prática e o emprego de cadeias de rastreabilidade que relacionam as medições aos padrões de referência. Esses conceitos se aplicam em diferentes graus à metrologia científica, à metrologia aplicada, técnica ou industrial e à metrologia legal.
A metrologia científica estabelece unidades de medida, desenvolve novos métodos de medição, realiza padrões de medição e transfere a rastreabilidade desses padrões aos usuários. Ela ocupa o nível mais alto da hierarquia metrológica e busca o maior grau de exatidão. O BIPM mantém uma base de dados das capacidades de calibração e medição de institutos de todo o mundo. Esses institutos têm suas atividades avaliadas por pares e fornecem as referências fundamentais para a rastreabilidade metrológica. O BIPM divide a medição em nove áreas metrológicas, acústica, eletricidade e magnetismo, comprimento, massa e grandezas relacionadas, fotometria e radiometria, radiação ionizante, tempo e frequência, termometria e química.
Desde maio de 2019, as unidades de base não são definidas por objetos materiais. A mudança permitiu derivar todo o sistema de constantes físicas. Para isso, foi necessário abandonar a definição baseada no protótipo do quilograma, o último artefato do qual dependiam as definições das unidades. A redefinição exigiu medições precisas das constantes físicas, feitas no campo da metrologia científica, para que as definições das unidades de base fossem exatas. Para redefinir o quilograma sem um artefato, era necessário conhecer o valor da constante de Planck com uma incerteza de vinte partes por bilhão. O desenvolvimento da balança de Kibble e do projeto Avogadro permitiu obter um valor da constante de Planck com incerteza suficientemente pequena para a redefinição do quilograma.
Metrologia aplicada, técnica ou industrial