Шкалы измерений. 
Стандартизация, подтверждение соответствия, метрология

Понятие шкалы (от лат. scala — лестница) в метрологии имеет два значения.

В соответствии с первым значением, шкала измерений — это отображение множества различных проявлений количественного или качественного свойства, на принятое по соглашению упорядоченное множество чисел или другую систему логически связанных знаков (обозначений). Например, шкала твердости, температурная шкала, Международная сахарная шкала. Системой логически связанных знаков могут быть баллы, названия (обозначения) цветов, множество названий состояния объекта.

Во втором своем значении шкала — это часть отсчетного устройства средства измерений, отображаемого на его панели, в виде отметок и проставленных рядом с ними последовательных значений измеряемой величины.

Основными признаками, характеризующими шкалу измерений, являются:

• • класс эквивалентности;
• • нуль;
• • условный нуль;
• • условная единица измерений;
• • естественная (безразмерная) единица измерений;
• • диапазон шкалы измерений;
• • точка шкалы.

Класс эквивалентности шкалы характеризуется подмножеством проявлений измеряемого свойства, которые приняты условно неразличимыми в шкале измерений этого свойства.

Нуль шкалы — это начальная точка шкал порядка, интервалов, отношений и абсолютных.

Различают естественный и условный нули шкал.

Естественный нуль шкалы соответствует бесконечно малому количественному проявлению измеряемого свойства.

Условный нуль шкалы устанавливается по соглашению в шкалах разностей (интервалов) или шкалах порядка и принимается за начало отсчета измеряемой величины Х0.

Шкала может отсчитываться по обе стороны условного нуля. Например, в календарной шкале за условный нуль принято Рождество Христово, что позволяет обозначать происходящие события, как: «…н.э.» (нашей эры) или «…до н.э.» (до нашей эры).

Значение измеряемого свойства, при котором измерительное преобразование утратит линейность, можно обозначить как Х1.

Часто эти величины называют опорными (реперными) значениями величины в рассматриваемом интервале значений.

При этом разность размеров (X1 — Х0) величины X называется диапазоном шкалы.

Некоторая доля основного интервала принимается за единицу шкалы.

Шкала величин третьей группы совпадает со шкалой величин второй группы в случае Х0 = 0 (измерения длины, массы, термодинамической температуры).

Так, например, в температурной шкале Цельсия за первый репер (начало отсчета) принята температура таяния льда, а в качестве второго репера (опорной точки) основного интервала — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст.

Одна сотая часть представляет собой единицу температуры — градус Цельсия.

В температурной шкале Фаренгейта за начало отсчета принята температура таяния смеси льда и нашатырного спирта (поваренной соли), а в качестве опорной точки — нормальная температура здорового человека (96 °F). Девяносто шестая часть основного интервала составляет единицу температуры — градус Фаренгейта.

По шкале Фаренгейта температура таяния льда равна 32°F, а температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении составляет 212°F.

Значения разности между точками кипения воды и таяния льда составляет по шкале Фаренгейта 180°F, а по шкале Цельсия — 100 °C, причем объективно оба размера равны, т. е. 100°С= 180°F.

Таким образом, отношение размеров единиц этих шкал.

Тогда формула для перехода от числовых значений в градусах Фаренгейта к числовым значениям в градусах Цельсия будет иметь следующий вид:

(4.3).

Спецификацией шкалы измерений является документ, который содержит определение шкалы, описание правил и процедур воспроизведения данной шкалы (или единицы шкалы, если она существует). Например, шкалы массы и длины содержат определения единицы измерения длины и массы.