计量学是研究测量及其应用的科学。它涵盖确定量值、建立参考标准和评估结果可靠性的理论与实践基础，其范围从基础研究延伸至制造业及受监管的商业交易，而不受测量不确定度水平的限制。计量学提供了一套框架，使不同仪器、实验室和国家取得的测量结果能够得到有意义的比较。(jcgm.bipm.org)
范围与分支
计量学通常分为三个相互交叉的分支。科学计量学或基础计量学负责开发测量方法、实现单位和建立标准。工业计量学或应用计量学将这些基础应用于制造及其他过程，包括仪器校准和质量控制。法制计量学关注受法规要求约束的测量和测量仪器，尤其是测量结果会影响商业交易、公共安全或环境保护的情形。(tsapps.nist.gov)
这些分支采用共同的方法，但服务于不同的目的。研究实验室可能研制更准确的标准；制造商可能使用经过校准的仪器控制生产；监管机构则可能核查加油机是否符合法律规定的要求。法制计量通过对衡器、公用事业计量表和加油机等设备实施监管，为贸易提供支持。国际法制计量组织制定国际建议，以促进这些要求的协调统一。(tsapps.nist.gov)
单位、定义与实现
测量单位为表达量值提供了约定的参照。国际单位制（SI）是国际公认的单位体系。自 2019 年 5 月 20 日起生效的现行定义固定了七个定义常数的数值，其中包括光速、普朗克常数、元电荷和玻尔兹曼常数。这些定义将单位与可复现的物理关系联系起来，而不再要求每个单位都依赖某个独一无二的实物。(bipm.org)
定义与实现必须加以区分：实现是通过实验将定义付诸实践。秒通过铯-133 原子不受扰动的基态超精细跃迁频率来定义，千克则通过普朗克常数的固定数值来定义。尽管定义常数以 SI 单位表示时具有精确的数值，实际实现过程仍涉及测量不确定度。因此，定义精确并不意味着仪器读数也精确无误。(bipm.org)
校准与溯源性
校准是在规定条件下，建立参考量值与仪器示值之间的关系，并将两者各自的不确定度纳入其中，再利用这一关系由示值得到测量结果。校准不同于调整：调整会改变测量系统的响应，而校准则确定其响应与参考值之间的关系。验证所关注的则是规定的要求是否已得到满足。(jcgm.bipm.org)
计量溯源性是测量结果的一种特性：该结果能够通过有文件记录、不中断的校准链与规定的参照建立联系，链中的每次校准都会引入不确定度。参照可以是单位定义、测量程序或测量标准。溯源性属于具体的测量结果，而不是简单地属于某台仪器或某个实验室；仅有溯源性，也不能证明不确定度已小到足以满足预期应用的要求。(jcgm.bipm.org)
校准实验室和国家计量院构成了将参考量值传递给用户的基础设施。除仪器校准外，这套基础设施还可包括标准物质、经评估的参考数据、测试方法和实验室能力评定。例如，化学测量除了依靠经过校准的设备，还可能依赖特性已得到充分表征的物质。(nist.gov)
不确定度、准确度与精密度
测量不确定度表征可归属于被测量的量值的分散程度。它反映了现有知识的局限，包括对仪器特性、参考值、环境条件、采样和测量模型的认识局限。不确定度不同于误差：误差是相对于参考值的差值，而不确定度表达的是对测量结果的了解程度。对已识别的系统效应进行修正，并不能消除该修正本身的不确定度。(bipm.org)
准确度指测量值与真值的接近程度，《国际计量学词汇》并不赋予准确度本身一个数值。精密度指在规定条件下重复测量所得结果之间的一致程度。仪器的读数可以十分集中，却仍存在系统性偏移；因此，仅有良好的精密度并不能证明测量准确。(jcgm.bipm.org)
《测量不确定度表示指南》区分了 A 类评定与 B 类评定：前者对观测数据进行统计学分析，后者则使用校准证书或技术规格等其他信息。两者均通过标准差等量来表示不确定度分量。各分量通过测量模型合成，必要时还需考虑协方差。扩展不确定度通常由合成标准不确定度乘以包含因子得到；解释由此得出的区间时，需要说明相关假设和包含概率等信息。(bipm.org)
国际组织与应用
1875 年 5 月 20 日签署的米制公约设立了国际计量局（BIPM），并建立了测量单位领域国际合作的永久框架。国际计量大会通过有关 SI 的重大决议。国际协调使各国的计量标准能够在共同体系内发展，而不是成为彼此孤立的参照。(bipm.org)
1999 年建立的国际计量委员会相互承认安排（CIPM MRA）提供了一套框架，使各国计量院能够证明其计量标准以及校准与测量证书在国际上的等效性。其技术基础包括测量比对，并以经过评审的校准与测量能力作为支撑。(bipm.org)
计量实践涵盖几何量、电学、光学、化学和放射学测量，以及质量、温度、压强、流量、时间和频率的测量。应用范围从检验制造零件的尺寸，到表征化学标准物质的特性，再到校准温度计。所需的测量能力取决于被测量、工作条件和预期用途：仅提高分辨率不能替代校准、溯源或不确定度评定。(nist.gov)