Учебное пособие Ульяновск Улгту 2015 2
Виды шкал и их особенности
жүктеу/скачать 7.08 Mb. Pdf көрінісі
|
| 1.2.2. Виды шкал и их особенности
Шкала измерений – это упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая основой для ее измерения. Поясним это понятие на примере температурных шкал. В шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда, а в качестве основного интервала (опорной точки) – температура кипения воды. Одна сотая часть этого интервала является единицей температуры (градус Цельсия). В метрологической практике известны несколько разновидностей шкал: шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений и др. Шкала наименований – это своего рода качественная, а не количественная шкала, она не содержит нуля и единиц измерений. Это самый простой тип шкал, основанный на приписывании качественным свойствам объектов чисел, играющих роль имен. Примером может служить атлас цветов (шкала цветов), предназначенная для идентификации цвета. Процесс измерения заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов. В бытовом плане шкалами наименований являются шкала фамилий, шкала личных номеров в документах, адреса, номера экзаменационных билетов, номера ссылок на литературные источники. Шкала порядка характеризует значение измеряемой величины в баллах. Она является монотонно возрастающей или убывающей и позволяет установить отношение больше/меньше между величинами, характеризующими указанное свойство. В шкалах порядка существует или не существует нуль, но принципиально нельзя ввести единицы измерения, так как для них не установлено отношение пропорциональности и соответственно нет возможности судить, во сколько раз больше или 23 меньше конкретные проявления свойства. Для обеспечения измерений по шкале порядка некоторые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Точкам шкалы могут быть присвоены цифры, часто называемые баллами. Можно привести такие примеры использования шкал порядка в метрологии, как шкалы твердости, ранжированные классы точности приборов, разряды эталонных средств измерений, упорядоченные по возрастанию или по убыванию ряды результатов измерений или отклонений от базового значения и т. д. Недостатком шкал порядка является неопределенность интервалов между точками. Шкала интервалов (разностей) имеет условные нулевые значения, а интервалы устанавливаются по согласованию. Такими шкалами являются шкалы времени, длины, разности потенциалов. По шкале интервалов можно судить не только о том, что один размер больше другого, но и о том, на сколько больше. Однако по шкале интервалов нельзя оценить, во сколько раз один размер больше другого. Это обусловлено тем, что на шкале интервалов известен только масштаб, а начало отсчета может быть выбрано произвольно. К таким шкалам относится, например, летоисчисление по различным календарям. Температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта также являются шкалами интервалов. Шкала отношений является наиболее совершенной. Она имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию. Примером такой шкалы является шкала термодинамической температуры. По шкале отношений можно определить не только, на сколько один размер больше или меньше другого, но и во сколько раз больше или меньше. Шкалы большинства физических величин (длина, масса, сила, давление, скорость и др.) также являются шкалами отношений. Абсолютные шкалы обладают всеми признаками шкал отношений, кроме того, дополнительно имеют естественное однозначное определение единицы измерения и не зависят от принятой системы единиц измерения. Такие шкалы соответствуют относительным величинам, например шкала коэффициента полезного действия, шкала относительной влажности и другие им подобные. Следует отметить, что шкалы наименований и порядка называют неметрическими (концептуальными), а шкалы интервалов и отношений – метрическими (материальными). Абсолютные и метрические шкалы относятся к разряду линейных. 24 |