Шкалы измерений

Понятие «шкала измерений» еще не используется широкой метрологической общественностью так широко, как оно этого заслуживает, и как важный элемент теории измерений, и как удобный и действенный практический инструмент. Особенно важное значение стали иметь шкалы измерений, когда в сферу интересов метрологии стали входить не только количественные, но и качественные свойства природных и техногенных объектов и явлений.

Шкалой измерений называют принятый по соглашению порядок определения и обозначения всевозможных проявлений (значений) конкретного свойства (величины).

В соответствии с логической структурой проявления свойств различают пять основных типов шкал измерений: наименований, порядка, разностей (интервалов), отношений, абсолютные шкалы.

1. Шкала наименований. Это самый простой тип шкал, основанный на приписывании качественным свойствам объектов чисел, играющих роль имен (атлас цветов и т.п.).

2. Шкала порядка. В шкалах порядка принципиально нельзя ввести единицы измерения, т.к. для них не установлено отношение пропорциональности. Часто это—условные шкалы (шкала вязкости Энглера, 12-бальная шкала Бофорта и т.д.) или шкалы с реперными точками (шкала Мооса для определения твердости минералов содержит 10 опорных (реперных) минералов с различными условными числами твердости:

Тальк-1, чипс-2, кальций-3, флюфит-4, апатит-5, ортоклаз-6, кварц-7, топаз-8, корунд-9, алмаз-10.

Минералу присваивается твердость (число) на основании эксперимента: испытуемый материал царапается опорным. Если от кварца (7) – след, а от ортоклаза (6) – нет следа, то твердость испытуемого минерала лежит в интервале 6 < Х < 7). Такой эксперимент называется контролем.

Шкалы порядка – неметрические шкалы, поскольку не имеют единиц (т.е. не охватываются системой единиц СИ).

Определение значения величины при помощи шкал порядка нельзя считать измерением, так как на этих шкалах не могут быть введены единицы измерения. Операцию по приписыванию числа требуемой величине следует считать оцениванием.

3. Шкала интервалов. Состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало—нулевую точку (температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта, Реомюра). Шкала интервалов описывается уравнением:

, где q--числовое значение величины: --начало отсчета шкалы; --единица величины.

Перевод одной шкалы в другую осуществляется по формуле: .

Например, переход от температуры по шкале Фаренгейта к температуре по шкале Цельсия производится по формуле: .

4. Шкала отношений. В шкалах отношений существует однозначный естественный критерий нулевого количественного проявления свойства и единица измерений, установленная по соглашению (шкала масс, шкала термодинамической температуры, …). Это самые совершенные шкалы. Они описываются уравнением: .

5. Абсолютные шкалы. Это шкалы, имеющие естественное однозначное определение единицы измерения и не зависящие от принятой системы единиц измерения. Такие шкалы соответствуют относительным величинам: коэффициенту усиления, ослабления и др.

Шкалы 1 и 2— неметрические (концептуальные), шкалы3 и 4 – метрические (материальные).

Дата добавления: 2014-01-07