Шкалы измерений

Шкала измерений – это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для ее измерения.

Пример:

Шкала Цельсия: начало отсчета (0ºС) – температура таяния льда, опорная точка – температура кипения воды, 1/100 этого интервала является единицей измерения температуры – градус Цельсия.

Шкала Фаренгейта: начало отсчета – температура таяния смеси льда и нашатырного спирта, опорная точка – нормальная температура тела здорового человека, 1/96 часть интервала – градус Фаренгейта

По шкале Фаренгейта: температура таяния льда +32ºF, температура кипения воды +212ºF, Интервал между таянием льда и температурой кипения воды по Цельсию 100ºС, а по Фаренгейту 180ºF.

На этом примере видна роль принятой шкалы как в количественном значении измеряемой величины, так и в аспекте обеспечения единства измерений.

В метрологической практике известны несколько разновидностей шкал:

• шкала наименований;

• шкала порядка;

• шкала интервалов;

• шкала отношений и др.

Шкала наименований – это качественная, а не количественная шкала, она не содержит нуля и единиц измерений (напр., шкала цветов).

Такие шкалы используется для классификации объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности (совпадения или несовпадения). Эти свойства нельзя считать физическими величинами, поэтому шкалы такого вида не являются шкалами ФВ. В шкалах наименований оценивание осуществляется с использованием органов чувств человека, наиболее адекватен результат, выбранный большинством экспертов. Поскольку данные шкалы характеризуются только отношениями эквивалентности, то в них отсутствуют понятия нуля, «больше или меньше» и единицы измерения.

Шкала порядка – характеризует значение измеряемой величины в баллах (напр., шкала землетрясений; силы ветра и др.).

Она является монотонно изменяющейся и позволяет установить отношения «больше - меньше» между величинами, характеризующими это свойство. Нуль существует или не существует, но принципиально невозможно ввести единицы измерения, так как для них не установлено отношение пропорциональности и соответственно нельзя судить, во сколько раз больше или меньше конкретные проявления свойства.

Шкала интервалов – имеет условное нулевое значение, а интервалы устанавливают по согласованию (напр., шкала времени, шкала длины).

Данные шкалы являются дальнейшим развитием шкал порядка. Шкала состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало – нулевую точку. К таким шкалам относится летоисчисление, температурные шкалы.

Шкала отношений – имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию, в зависимости от требования точности измерения (напр., шкала веса).

С формальной точки зрения эта шкала является шкалой интервалов с естественным началом отсчета. К значениям, полученным по шкале отношений, применимы все арифметические действия, что имеет большое значение при измерении ФВ.

Лекция 2 Методы измерений

Метод измерения – это специальный прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Классификация методов измерений

1) По общим приемам получения результатов измерений различают:

• прямой метод измерений;

• косвенный метод измерений.

2) По условиям измерения различают:

• контактный метод измерений (основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения);

• бесконтактный метод измерений (основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения).

3) По способу сравнения измеряемой величины с ее единицей различают:

• метод непосредственной оценки;

• метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отчетному устройству измерительного прибора. Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. (Например, измерение массы – весами (циферблатными), силы тока – амперметром.)

Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. (Например, измерение массы рычажными весами с гирями.)

Существует ряд разновидностей этого метода:

• нулевой метод;

• дифференциальный метод;

• метод замещения;

• метод совпадений.