сути она используется для измерения значений качественных признаков, не содержит нуля и единицы измерения. Значением такого признака является наименование класса эквивалентности, к которому принадлежит рассматриваемый объект. Примером такой шкалы является оценка цвета по наименованиям (атласы цветов).
При большом числе классов используют иерархические шкалы наименований. Наиболее известными примерами таких шкал являются шкалы, используемые для классификации животных и растений.
С величинами, измеряемыми в шкале наименований, можно выполнять только одну операцию – проверку их совпадения или несовпадения.
Шкалы порядка (ранговая) характеризуются отношением эквивалентности, тождественности и порядка. Субъекты в данной шкале ранжированы. Но не все объекты можно подчинить отношению порядка. Например, нельзя сказать, что больше круг или треугольник, но можно выделить в этих объектах общее свойство-площадь, и таким образом становится легче установить порядковые отношения. Для данной шкалы допустимо монотонное преобразование. Такая шкала груба, потому что не учитывает разность между субъектами шкалы. Для практического использования такой шкалы необходимо установить ряд эталонов. Классификация объектов осуществляется сравнением интенсивности оцениваемого свойства с его эталонным значением. К шкалам порядка относятся, например, шкала землетрясений, 12-балльная шкала Бофорта силы морского ветра, шкала твёрдости тел, шкала вязкости Энглера, шкала Мооса для определения твёрдости минералов, балльные оценки успеваемости (неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо, отлично).
Шкала разностей (интервальная шкала) отличается от шкалы порядка тем, что кроме отношений эквивалентности и порядка добавляется эквивалентность интервалов (разностей) между различными количественными проявлениями свойства. В интервальной шкале установлены единицы измерения,
31
имеющие размеренность (градус, секунда и т.д.). Измеряемому здесь объекту присваивается число, равное количеству единиц измерения, которое он содержит. Особенностью шкалы интервалов является то, что нулевая точка здесь выбирается произвольно. Оцениваемое свойство предмета или явления вовсе не пропадает, когда результат измерения равен нулю:
1)календарное время (начало летоисчисления в разных календарях устанавливается по-разному);
2)суставной угол (угол в локтевом суставе при полном разгибании предплечья может приниматься либо равной ну-
лю, либо 180°);
3)нулевая температура и т.д.
Результаты измерения по шкале интервалов можно обрабатывать всеми математико-статистическими методами, кроме вычисления отношений. Обработка результатов измерений в интервальной шкале позволяет определить, «на сколько больше», но не позволяет утверждать, что одно значение измеренной величины во столько-то раз больше или меньше другого. Например, если температура повысилась с 10 °C до 20 °C, то нельзя сказать, что стало в два раза теплее.
Характерным примером такой шкалы является шкала интервалов времени, температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра.
Шкалы отношений описывают свойства, к которым применимы отношения эквивалентности, порядка и суммирования, вычитания и умножения. Эти шкалы имеют естественное нулевое значение (нулевая точка характеризуется отсутствием измеряемого качества), а единицы измерений устанавливаются по согласованию. Для шкалы отношений достаточно одного эталона, чтобы распределить все исследуемые объекты по интенсивности измеряемого свойства. Примерами являются шкала массы и шкала длины, температурная шкала Кельвина.
Абсолютные шкалы обладают всеми признаками шкал отношений, но дополнительно в них существует естественное однозначное определение единицы измерения. Такие шкалы
32
соответствуют относительным величинам (отношениям одноименных физических величин, описываемых шкалами отношений). Среди абсолютных шкал выделяются абсолютные шкалы, значения которых находятся в пределах от 0 до 1. Такой величиной является, например, коэффициент полезного действия, отражения, коэффициент усиления и ослабления, число людей в аудитории.
Из рассмотренных шкал первые две являются неметрическими, а остальные – метрическими.
1.2.6. Средства измерений. Виды средств измерений
Под средством измерений обычно понимают техниче-
ское средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее или хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной в течение известного интервала времени.
В нормативно-правовых актах приведены следующие определения понятия «Средство измерений».
Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» средство измерений определено как техническое средство, предназначенное для измерений. Формальное решение об отнесении технического средства к средствам измерений принимает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.
Средство измерений (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики (РМГ 29-2013).
Классификация средств измерений:
1) по метрологическому назначению СИ делятся на образцовые и рабочие.
Образцовые (эталоны) СИ предназначены для поверки по ним других средств измерений как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.
33
Рабочие СИ измерений предназначены для измерений ФВ, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. Например, электросчётчик, нутромер, термометр.
Технические устройства, предназначенные для обнаружения (индикации) физических свойств, называются индикаторами (стрелка компаса, лакмусовая бумага);
2)по стандартизации СИ делятся на стандартизированные и нестандартизированные.
Стандартизированные СИ, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта;
Нестандартизированные СИ – уникальные СИ, предна-
значенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которому нет. Они не подвергаются поверкам, а подлежат метрологическим аттестациям;
3)по степени автоматизации СИ делятся на автомати-
ческие, автоматизированные, механизированные, ручные;
4)по значимости измеряемой физической величины СИ делятся на основные и вспомогательные.
Основные СИ той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей.
Вспомогательные СИ той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности;
5)по техническому назначению к СИ относятся:
- меры, предназначенные для воспроизведения ФВ заданного размера.
Различают следующие разновидности мер:
однозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например, гиря 1 кг, образцы и образцовые вещества);
многозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, штриховая
34
мера длины, миллиметровая линейка, вариометр и конденсатор переменной ёмкости.);
набор мер – комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины);
магазин мер – набор мер, конструктивно объединённых в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях
(например, магазин электрических сопротивлений); - измерительный преобразователь (ИП) – техническое
средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи. Измерительная информация на выходе ИП, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя ИП являются конструктивно обособленными элементами, они чаще всего входят в качестве составных частей в более сложные измерительные приборы или установки и самостоятельного значения при проведении измерений не имеют (термопары, измерительные усилители, измерительный трансформатор тока, электропневматический преобразователь и др.).
Преобразуемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной, а результат преобразования – выходной величиной. Соотношение между ними задаётся функцией преобразования, которая является его основной метрологической характеристикой.
Для непосредственного воспроизведения измеряемой величины служат первичные преобразователи, на которые непосредственно воздействует измеряемая величина и в которых происходит трансформация измеряемой величины для её дальнейшего преобразования или индикации. Примером первичного преобразователя является термопара в цепи термоэлектрического термометра. Одним из видов первичного пре-
35