Шкалы измерений.

Получение информации о размере ФВ является содержанием любого измерения. Количественной характеристикой любого измерения является размер физической величины. Чтобы уяснить, что понимается под измерение в метрологии, рассмотрим типы шкал, на основе которых формируется представление об объекте. В теории измерения принято различать пять типов шкал: шкалы наименований, порядка, разностей (интервалов) и отношений.

Шкала наименований основана на приписывании объекту цифр или знаков, играющих роль простых имен. Примером такой шкалы является распространенная классификация (оценка) цвета по наименованиям (атласы цветов содержат до 1000 наименований).

Шкалы порядка – расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемой величины. Полученный при этом упорядоченный ряд называется ранжированным рядом, а саму процедуру – ранжированием. По шкале порядка сравниваются между собой однородные объекты, у которых значения интересующих свойств неизвестны. Поэтому ранжированный ряд может дать ответ на вопросы типа «что больше или меньше» или «что лучше или хуже». Более полную информацию – на сколько больше или во сколько хуже шкала порядка дать не может. Очевидно, что назвать измерением процедуру оценивания свойств объекта по шкале порядка можно только с большой натяжкой. Результаты оценивания по шкале порядка не могут подвергаться никаким арифметическим действиям. Для облегчения измерений по шкале порядка некоторые точки могут быть зафиксированы в качестве реперных (опорных). Примерами таких шкал являются: знания студентов по баллам, землетрясения по 12-бальной шкале, сила ветра по шкале Бофорта, твердость по шкале Мооса. Основным недостатком таких шкал является полное отсутствие уверенности в том, что интервалы между выбранными реперными точками являются равновеликими, а следовательно, по такой шкале нельзя вычислить единицу величины и оценить ее погрешность.

Шкалы разностей (интервалов) отличаются от шкал порядка тем, что по шкале интервалов можно судить не только о том, что размер больше другого, но и на сколько больше. Характерным примером является шкала интервалов времени, поскольку интервалы времени можно суммировать или вычитать. Примером шкал интервалов является и шкала температур. На температурной шкале Цельсия за начало отсчета разности температур принята температура таяния льда. Для удобства пользования шкалой интервалов интервал между температурой таяния льда и температурой кипения воды разделен на 100 интервалов – градусов. На температурной шкале Фаренгейта тот же интервал разбит на 180 градусов. Деление шкалы интервалов на равные части позволяет установить единицу физической величины, что позволяет выразить результат измерения в числовой мере и оценить погрешность измерения. По шкале интервалов возможны такие действия как сложение и вычитание. Однако определить во сколько раз одно значение больше или меньше другого невозможно, поскольку по шкале не определено начало отсчета физической величины.

Шкала отношений представляет интервальную шкалу с естественным началом. Примером является шкала длин. Шкала охватывает интервал значений n от 0 до ∞ и в отличие от шкалы интервалов не содержит отрицательных значений. Температурная шкала Кельвина также является шкалой отношений, т.к. в ней за начало температурной шкалы принят абсолютны ноль (более низкой температуры в природе не существует).

Шкала отношений является самой совершенной, наиболее информативной. Результаты измерений по шкале отношений можно складывать между собой, вычитать, перемножать или делить.