Шкала измерений: типы, предел, виды

Шкала измерений – это совокупность значений, позволяющих количественно или качественно отобразить свойства объекта измерений.

Разнообразные проявления (количественные или качественные) любого свойства образуют множества, отображения элементов которых на упорядоченное множество чисел или в более общем случае условных знаков образуют шкалы измерения этих свойств.

Шкала измерений количественного свойства является шкалой физической величины. Шкала физической величины — это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений.

Виды шкал измерений

В практической деятельности необходимо проводить измерения различных величин, характеризующих свойства тел, веществ, явлений и процессов. Некоторые свойства измерительных шкал в метрологии проявляются только качественно, другие — количественно.

Шкала – упорядоченный числовой или символьный ряд значений, отражающий допустимые вариации значений измеряемой величины.

В соответствии с логической структурой проявления свойств различают пять основных видов шкал измерений: шкалы наименований, шкалы порядка, шкалы интервалов, шкалы отношений, абсолютные шкалы.

Номинальная шкала (шкала наименований)

Шкала измерений: типы, предел, виды

Рисунок – Пример номинальной шкалы (атлас цветов)

Такие шкалы измерений в метрологии используются для классификации эмпирических объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности эти свойства нельзя считать физическими величинами, поэтому шкалы такого вида но являются шкалами ФВ. Номинальные шкалы, или, как их еще называют шкалы наименований так же называют шкалами измерений, или шкалами классификаций. Это самый простой тип шкал, основанный на приписывании качественным свойствам объектов чисел, играющих роль имен.

В номинальных шкалах, в которых отнесение отражаемого свойства к тому или иному классу эквивалентности осуществляется с использованием органов чувств человека, наиболее адекватен результат, выбранный большинством экспертов.

При этом большое значение имеет правильный выбор классов эквивалентной шкалы — они должны надежно различаться наблюдателями, экспертами, оценивающими данное свойство. Нумерация объектов по шкале наименований осуществляется по принципу: «не приписывай одну и ту же цифру разным объектам».

Числа, приписанные объектам, могут быть использованы для определения вероятности или частоты появления данного объекта, но их нельзя использовать для суммирования и других математических операций.

Поскольку данные шкалы характеризуются только отношениями эквивалентности, то в них отсутствует понятия нуля, «больше» или «меньше» и единицы измерения. Примером номинальных шкал являются широко распространенные атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.

Шкала порядка (рангов)

Если свойство данного эмпирического объекта проявляет себя в отношении эквивалентности и порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства, то для него может быть построена шкала порядка.

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 меньше конкретные проявления свойства.

В случаях, когда уровень познания явления не позволяет точно установить отношения, существующие между величинами данной характеристики, либо применение удобно и достаточно для практики, используют условные (эмпирические) шкалы порядка. Условная шкала — это шкала ФВ, исходные значения которой выражены в условных единицах. Пример шкалы порядка — шкала вязкости Энглера, 12-бальная шкала Бофорта для силы морского ветра.

Шкала измерений: типы, предел, виды

Рисунок — Пример шкалы порядка (шкала Бофорта)

Широкое распространение получили шкалы измерений порядка с нанесенными на них реперными точками. К таким шкалам, например, относится шкала Мооса для определения твердости минералов, которая содержит 10 опорных (реперных) минералов с различными условными числами твердости: тальк – 1; гипс – 2; кальций – 3; флюорит – 4; апатит – 5; ортоклаз – 6; кварц – 7; топаз – 8; корунд – 9; алмаз – 10.

Отнесение минерала к той или иной градации твердости осуществляется на основании эксперимента, который состоит в том, что испытуемый материал царапается опорным. Если после царапанья испытуемого минерала кварцем (7) на нем остается след, а после ортоклаза (6) — не остается, то твердость испытуемого материала составляет более 6, но менее 7.

Более точного ответа в этом случае дать невозможно,

В условных шкалах одинаковым интервалам между размерами данной величины не соответствуют одинаковые размерности чисел, отображающих размеры. С помощью этих чисел можно найти вероятности, моды, медианы, квантили, однако их нельзя использовать для суммирования, умножения и других математических операция.

Определение значения величин при помощи шкал порядка нельзя считать измерением, так как на этих шкалах не могут быть введены единицы измерения. Операцию по приписыванию числа требуемой величине следует считать оцениванием.

 Оценивание по шкалам порядка является неоднозначным и весьма условным, о чем свидетельствует рассмотренный пример.

Шкала интервалов (разностей)

Эти шкалы измерений в метрологии являются дальнейшим развитием шкал порядка и применяются для объектов, свойства которых удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности.

Шкала интервалов состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало – нулевую точку. Пример шкалы интервалов — летоисчисление по различным календарям, в которых за начало отсчета принято либо сотворение мира, либо рождество Христово и т.д.

Температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра также являются шкалами интервалов.

Шкала измерений: типы, предел, виды

Рисунок – Пример шкалы интервалов (Температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта)

На шкале интервалов определены действия сложения и вычитания интервалов. Действительно, по шкале времени интервалы можно суммировать или вычитать и сравнивать, во сколько раз один интервал больше другого, но складывать даты каких-либо событий просто бессмысленно.

Шкала интервалов величины Q описывается уравнением Q = Qо + q[Q], где q — числовое значение величины; Qо — начало отсчета шкалы; [Q] — единица рассматриваемой величины. Такая шкала полностью определяется заданием начала отсчета Qо шкалы и единицы данной величины [Q].

Задать шкалу практически можно двумя путями. При первом из них выбираются два значения Qо и Q1, величины, которые относительно просто реализованы физически.

Эти значения называются опорными точками, или основными реперами, а интервал (Q1 ~ Qо) — основным интервалом. Точка Qо принимается за начало отсчета, а величина (Q1 -Qо)/n=[Qо] за единицу Q.

При этом n выбирается таким, чтобы [Q] было целой величиной.

Шкала измерений: типы, предел, виды

Рисунок – Пример шкалы отношений

При втором пути задания шкалы единица воспроизводится непосредственно как интервал, его некоторая доля или некоторое число интервалов размеров данной величины, а начало отсчета выбирают каждый раз по-разному в зависимости от конкретных условий изучаемого явления. Пример такого подхода — шкала времени, в которой 1с = 9192631770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. За начало отсчета принимается начало изучаемого явления.

Шкала отношений

Шкала отношений описывает свойства эмпирических объектов, которые удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности (шкалы второго рода — аддитивные), а в ряде случаев и пропорциональности (шкалы первого рода — пропорциональные). Пример шкалы отношений — шкала массы (второго рода), термодинамической температуры (первого рода).

В шкалах отношений существует однозначный естественный критерий нулевого количественного проявления свойства и единица измерений, установленная по соглашению.

С формальной точки зрения этот вид шкал измерений является шкалой интервалов с естественным началом отсчета.

К значениям, полученным по этой шкале, применимы все арифметические действия, что имеет важное значение при измерений физических величин.

Шкала измерений: типы, предел, виды

Рисунок – Пример абсолютной шкалы (шкала температур Кельвина)

Шкалы отношений — самые совершенные. Они описываются уравнением Q = q[Q], где Q — ФВ, для которой строится шкала, [Q] — ее единица измерения, q — числовое значение ФВ. Переход от одной шкалы отношений к другой происходит в соответствии с уравнением q2 = q1[Q1]/[Q2].

Абсолютные шкалы

Абсолютные шкалы — это шкалы, обладающие всеми признаками шкал отношений, но дополнительно имеющие естественное однозначное определение единицы измерения и не зависящие от принятой системы единиц измерения.

Примером абсолютной шкалы могут стать шкалы с относительным величинам: коэффициенту усиления, ослабления и др.

Для образования многих производных единиц в системе СИ используются безразмерные и счетные единицы абсолютных шкал.

Отметим, что шкалы наименований и порядка называют неметрическими (концептуальными), а шкалы интервалов и отношений — метрическими (материальными).

 Метрические и абсолютные шкалы относятся к разряду линейных.

Практическая реализация шкал измерений в метрологии осуществляется путем стандартизации как самих шкал и единиц измерений, так и, в необходимых случаях, способов и условий их однозначного воспроизведения.

Изготовление измерительной шкалы своими руками

Видео о том, как самостоятельно сделать шкалу стрелочного прибора на примере изготовления шкалы амперметра.

Похожие материалы

Источник: https://www.metalcutting.ru/content/shkaly-izmereniy

Типы шкал

Шкала измерений: типы, предел, виды

На сегодняшний день различают четыре основных типа шкал измерений: номинальная, порядковая, интервальная и относительная. Каждый тип шкалы обладает определенными признаками, которые рассматриваются ниже; сейчас же рассмотрим какую роль играет техника измерений в процессе классификации.

Часто при классификации исследователь не имеет возможности численно измерить исследуемый параметр. Например, отношение человека к чему-либо, степень его предпочтения и т.д. Способы измерения в данном случае отличаются от традиционных способов.

Измерением в данном случае будет считаться любой способ приписывания числовых значений символам, которые отражают качественные характеристики объектов. При этом должны существовать устойчивые взаимосвязи между символами и качествами, которые они отражают.

Иными словами, для осуществления кластеризации объекта с качественными характеристиками необходимо использовать приемы техники шкалирования.

В процессе использования техники шкал традиционно выделяют ряд стадий, качество выполнения которых оказывает непосредственное влияние на результат выделения кластеров. На первом этапе необходимо дать четкое определение тому, что собираются измерять. Далее следует указать, как измерение будет осуществлено на практике или что/кто конкретно подлежит измерению.

После чего выбирают тип шкалы измерения, который предопределяет метод сбора информации. Любые измерения связаны с ошибками, но поскольку измерение в данном случае имеет специфику, то исследователь может самостоятельно оценить некоторые случайные отклонения исследуемого параметра и исключить его из кластера.

Традиционно объекты наблюдения могут быть представлены в следующих типах шкал.

1 тип: номинальная или шкала наименований

Этот базовый и самый примитивный тип шкалы. При его использовании каждому объекту присваивается только идентификационный номер, как, например, номера игроков в спортивной команде, номера телефонов и т.д.

Операции в данной шкале:

Шкала измерений: типы, предел, виды

2 тип: порядковая шкала

Этот тип шкалы определяет порядок или ранг объектов наблюдения. Расстояния между объектами, которые следуют друг за другом (по убыванию или по возрастанию) не являются равными. На основании результата ранжирования нельзя сказать, что расстояние между свойствами объектов и равны расстоянию между свойствами объектов и . Часто данный тип шкалы еще называют шкалой восприятия. Например, оценка качества вина по десятибалльной шкале – наиболее понравившееся качество 10 баллов, наименее – 1 балл.

Операции в данной шкале:

Шкала измерений: типы, предел, виды

3 тип: интервальная шкала

В отличие от порядковой шкалы, здесь имеет значение не только порядок следования величин, но и величина интервала между ними. Пример для данного типа шкалы: температура воды в море утром – 18 градусов, вечером – 24, т.е. вечерняя на 5 градусов выше, но нельзя сказать, что она в 1.33 раз выше.

Операции, которые можно выполнять на базе этой шкалы:

Шкала измерений: типы, предел, виды

4 тип: относительная или шкала отношений

В отличие от интервальной шкалы может отражать то, во сколько один показатель больше другого. Относительная шкала имеет нулевую точку, которая характеризует отсутствие измеряемого качества. Например: цена на товар. Здесь за точку отсчета можно взять «ноль» рублей. Отметим, что на практике не часто удается привести измерения к данному типу шкалы.

Операции для данной шкалы:

Шкала измерений: типы, предел, виды

Источник: http://www.aiportal.ru/articles/autoclassification/type-scales.html

Измерение. Шкалы измерений

Известное изречение гласит «все познается в сравнении».

Сравнение — познавательная операция, заключающаяся в нахождении сходства и различия между предметами, явлениями, событиями и лежащая в основе суждений о сходстве или различии объектов. (Под объектами здесь и далее подразумеваются материальные тела, вещества, процессы, явления, события и т.п., их свойства и состояния.)

Сравнение — один из главных способов познания окружающего мира. При сравнении устанавливают закономерности, присущие объектам, системам объектов и их характеристикам. Если один объект или его характеристика используются как основа для определения других объектов или характеристик, то его/еѐ рассматривают как меру сравнения (меру). А процедуру сравнения с мерой (определения мерой – Ожегов С.И. Словарь русского языка,1985 г.) называют измерением. При сравнении меры могут быть представлены в виде образцов продукции, описаний или изображений животных и растений, образцов состава или свойств веществ, графиков, формул, мер длины и т.д.

Для идентификации объектов и их характеристик во множестве их проявлений требуется большое количество и разнообразие мер. С учетом особенностей измеряемых объектов и задач измерений меры группируют и используют для построения шкал измерений.

Шкала измерений – упорядоченное множество проявлений количественных или качественных характеристик объектов, а также самих объектов. Указанное множество может быть образовано из наименований и обозначений (в том числе в цифровой форме) объектов и их характеристик, а также из значений и числовых значений (для количественных характеристик).

Согласно РМГ 83-2007 [7] «шкала измерений – отображение множества различных проявлений количественного или качественного свойства на принятое по соглашению упорядоченное множество чисел или другую систему логически связанных знаков (обозначений)». «Измерение – сравнение конкретного проявления измеряемого свойства (величины) со шкалой измерений этого свойства (величины) в целях получения результата измерений (оценки свойства или значения величины)».

Читайте также:  Приспособление для заточки стамесок: материалы и инструменты

На шкалах измерений меры могут присутствовать непосредственно — в вещественной форме или опосредствованно в виде меток (наименований, обозначений, графических символов, чисел и т.п.), в соответствие которым поставлены конкретные вещественные меры или их описания. Меткам устанавливают определенные позиции на шкале.

Промежуточные позиции (отметки) шкалы могут быть получены путем разбиения еѐ на интервалы на основе выбранного принципа построения шкалы. В этом случае позиции, которым соответствуют меры, выступают в качестве опорных (реперных) точек.

Под качественной характеристикой в определении шкалы измерений и далее понимается описание объектов, их свойств и состояний, в словесной форме, в том числе с использованием наименований и обозначений.

Количественная характеристика – характеристика, которая может быть представлена числовым значением, равным отношению количественного содержания этой характеристики к еѐ базовой реализации, называемой единицей измерения.

В теории измерений различают пять основных типов шкал: наименований, порядка, разностей (интервалов), отношений и абсолютные. (Тип шкалы — набор признаков, классифицирующий данную шкалу измерений).

Шкала наименований – шкала, состоящая из множества наименований (обозначений) объектов или проявлений их характеристик, в соответствии которым поставлено описание объекта (конкретная реализация объекта, его графическое изображение, математическая формула, график и т.п.) или проявлений его характеристик.

Наименование (обозначение) в этом случае рассматривают как обобщенную характеристику объекта или его свойств и состояний. С помощью шкалы наименований устанавливают эквивалентность (равноценность) измеряемого объекта или его характеристик и описания, поставленному в соответствие тому или иному наименованию (обозначению).

Это позволяет отнести объект к какой-либо группе или выделить его, путем присвоения индивидуального наименования (обозначения), после чего наименования (обозначения) применяются как идентификаторы объектов (характеристик объектов). При построении шкал наименований могут использоваться числа, но лишь как метки объектов.

Примерами таких шкал являются: атласы цветов (до 1000 наименований), запахов (сырой, затхлый, кислый и т.д.), вкуса (чистый, полный, гармоничный и т.д.

); множество номеров телефонов, автомашин, паспортов; разделение людей по полу, расе, национальности; классификаторы промышленной продукции, специальностей высшего образования; терминологические справочники и т.п.Числа, знаки, обозначения, наименования, составляющие шкалу наименований, разрешается менять местами.

Для результатов измерений, полученных с использованием этой шкалы, нет отношений типа «больше — меньше», не применимы понятия единица измерения, нуль, размерность. С ними могут проводиться только некоторые математические операции. Например, числа нельзя складывать и вычитать, но можно подсчитывать, сколько раз (как часто) встречается то или иное число.

Шкала порядка – шкала наименований (обозначений) объектов или проявлений их характеристик, расположенных в порядке возрастания или убывания по уровню проявления или значимости. Процедура расположения по порядку возрастания или убывания называется ранжированием (выстраиванием по рангу).

Фиксированные точки на шкале порядка называют опорными или реперными. Отсюда происходит другое название шкал порядка — реперные шкалы. У реперных шкал может присутствовать нулевая отметка. Однако единица измерения для них отсутствует. Часто отметки шкал порядка и, соответственно, результаты измерений – это числовые метки (баллы, степени, уровни).

Недостаток реперных шкал — неопределѐнность интервалов между реперными точками.Примеры шкал порядка: пятибалльная система оценок знаний учащихся, оценка уровня мастерства спортсменов на соревнованиях, шкала ветров по Бофорту («штиль», «слабый ветер», «умеренный ветер» и т.д.), шкала силы землетрясений. В минералогии используется шкала Мооса, по которому минералы классифицируются согласно критерию твердости. А именно: тальк имеет балл 1, гипс — 2, кальций — 3, флюорит — 4, апатит — 5, ортоклаз — 6, кварц — 7, топаз — 8, корунд — 9, алмаз — 10. Минерал с большим номером является более твердым, чем минерал с меньшим номером, при нажатии царапает его. Здесь же следует упомянуть шкалы твердости Бринеля, Виккерса, Роквелла. Номера домов также измерены в порядковой шкале — они показывают, в каком порядке стоят дома вдоль улицы. Номера томов в собрании сочинений писателя или номера дел в архиве предприятия обычно связаны с хронологическим порядком их создания.

Порядковые шкалы используют при оценке качества продукции и услуг в квалиметрии (буквальный перевод: измерение качества). Так единица продукции оценивается как годная или не годная.

При более тщательном анализе используется шкала с тремя градациями: есть значительные дефекты — присутствуют только незначительные дефекты — нет дефектов.

Иногда применяют четыре градации: имеются критические дефекты (делающие невозможным использование) — есть значительные дефекты — присутствуют только незначительные дефекты — нет дефектов. Аналогичный смысл имеет сортность продукции — высший сорт, первый сорт, второй сорт,…

Оценки экспертов часто осуществляются с использованием шкал порядка. Типичным примером являются задачи ранжирования и классификации промышленных объектов, подлежащих экологическому страхованию.

В отличие от шкалы наименований шкала порядка позволяет не только установить факт равенства или неравенства измеряемых объектов, но и определить характер неравенства в виде суждений: «больше — меньше», «лучше — хуже» и т.п.

Однако нельзя утверждать, что землетрясение в 2 балла (лампа качнулась под потолком) ровно в 5 раз слабее, чем землетрясение в 10 баллов (полное разрушение всего на поверхности земли).Шкалы наименований и порядка, для которых не определены единицы измерений, называют также условными шкалами или не метрическими шкалами.

Шкала разностей (интервалов) – шкала значений количественной характеристики, для которой существует условная (принятая по соглашению) единица измерения (масштаб) и условный нуль, устанавливаемый произвольно либо в соответствии с некоторыми традициями и договоренностью.

Шкала интервалов — это шкала порядка, в которой числа не только упорядочены по рангам, но и разделены определенными интервалами. Это позволяет судить не только о том, что одна величина больше другой, но и на сколько больше.

Для результатов измерений, полученных с использованием шкал интервалов, возможны такие математические действия, как сложение и вычитание, применимы процедуры определения математического ожидания, стандартного отклонения и др. Однако сказать во сколько раз одна величина больше другой невозможно, так как начало отсчета (нулевая точка) выбирается произвольно.

Примерами шкал интервалов являются шкалы времени и температуры (в градусах Цельсия или Фаренгейта). По шкале интервалов измеряют потенциальную энергию или координату точки, расположенной на прямой. В этих случаях на шкале нельзя отметить ни естественное начало отсчета, ни естественную единицу измерения.

Исследователь должен сам задать точку отсчета и сам выбрать единицу измерения. Допустимыми преобразованиями в шкале интервалов являются линейные возрастающие преобразования, т.е. линейные функции.

Температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта связаны именно такой зависимостью: 0С = 5/9 ( 0F — 32), где 0С — температура (в градусах) по шкале Цельсия, а 0F — температура по шкале Фаренгейта.

Шкала отношений – шкала значений количественной характеристики, для которой определена (по соглашению) единица измерения и существует естественный нуль, не зависящий от произвола наблюдателя (например, абсолютный нуль температурной шкалы).

Шкалы отношений — это шкалы длин, термодинамической температуры, массы, силы света, уровня звука, жесткости воды и многих других количественных характеристик. Любое измерение по шкале отношений заключается в сравнении количественной характеристики с единицей измерения и выражении первой через вторую в кратном или дольном отношении.

Это наиболее совершенная и информативная шкала. Результаты измерений в ней можно вычитать, умножать и делить. В некоторых случаях возможна и операция суммирования. Допустимость тех или иных математических операций определяется природой количественной характеристики.

Абсолютная шкала – шкала числовых значений количественной характеристики.

Отличительные признаки абсолютных шкал: наличие естественного нуля и отсутствие необходимости в единице измерений. С использованием абсолютных шкал измеряют коэффициенты усиления, ослабления, амплитудной модуляции, нелинейных искажений, отражения, коэффициент полезного действия и т. п.

Результаты измерений в абсолютных шкалах при необходимости выражают в процентах, промилле, байтах, битах, децибелах.

Разновидностью абсолютных шкал являются дискретные (счетные) шкалы, в которых результат измерения выражается числом частиц, квантов, или других объектов, эквивалентных по проявлению измеряемого свойства. Например, шкалы для электрического заряда ядер атомов, числа квантов (в фотохимии), количества информации. Иногда за единицу измерений (со специальным названием) в таких шкалах принимают какое-то определенное число частиц (квантов), например один моль – число частиц, равное числу Авогадро.Абсолютная шкала, диапазон значений которой находится в пределах от нуля до единицы (или некоторого предельного значения по спецификации шкалы) называют абсолютной ограниченной шкалой.

Шкалы разностей (интервалов), отношений и абсолютные классифицируют как метрические или физические шкалы.

Эти шкалы допускают логарифмическое преобразование, часто применяемое на практике, что приводит к изменению типа шкал. Такие шкалы называют логарифмическими.

Практическое распространение получили логарифмические шкалы на основе применения систем десятичных и натуральных логарифмов, а также логарифмов с основанием два.

Практически реализация шкал измерений достигается путем стандартизации как самих шкал и единиц измерений, так и, при необходимости, способов и условий (спецификаций) их однозначного воспроизведения.

Измерение с помощью шкал заключается в установлении соответствия объекта или его характеристики отметке на шкале измерений.

После чего объекту измерений приписывают количественную или качественную определенность, соответствующую выявленной отметке шкалы.

Источник: https://metrob.ru/html/metrology/izmerenia/shkala_izmereniy.html

Типы статистических шкал (или типы переменных)

Переменные различаются между собой тем, «насколько хорошо» они могут быть измерены или, другими словами, как много измеряемой информации обеспечивает шкала их измерений.

Известно, что в каждом измерении присутствует некоторая ошибка, определяющая границы «количества информации», которое можно получить в данном измерении. Тип шкалы, в которой проведено измерение, является еще одним фактором, определяющим количество информации, содержащейся в переменной.

Различают следующие типы шкал: номинальная, порядковая (ординальная), интервальная относительная (шкала отношения). Соответственно мы имеем четыре типа переменных.

Шкала наименований (номинальная шкала) фактически не связана с понятием «величина» и используется только для качественной классификации с целью отличить один объект от другого: номер животного в группе или присвоенный ему уникальный шифр и т.п.

Данные переменные могут быть измерены только как принадлежность к некоторым, существенно различным классам; при этом вы не сможете упорядочить эти классы. Например, индивидуумы принадлежат к разным национальностям. Типичные примеры номинальных переменных — пол, национальность, цвет, город и т.д.

Часто номинальные переменные называют категориальными. Категориальные переменные часто представляют в виде частот наблюдений, попавших в определенные категории и классы. Если классов всего два, то переменная будет называться дихотомической.

Например, при исследовании выборки было установлено, что к первой категории Пол женский отнесено 30 испытуемых с повышенным АД, а ко второй категории Пол мужской отнесено 25 испытуемых с повышенным АД.

Возможности обработки переменных, относящихся к номинальной шкале, очень ограничены. Собственно говоря, можно провести только частотный анализ таких переменных. К примеру, расчет среднего значения для переменной Пол, совершенно бессмыслен.

Порядковая шкала (шкала рангов) – шкала, относительно значений которой нельзя говорить ни о том, во сколько раз измеряемая величина больше (меньше) другой, ни на сколько она больше (меньше). Такая шкала только упорядочивает объекты, приписывая им те или иные баллы (результатом измерений является нестрогое упорядочение объектов).

При этом указывается, какие из них в большей или меньшей степени обладают качеством, выраженным данной переменной. Однако они не позволяют сказать «на сколько больше» или «на сколько меньше». Порядковые переменные иногда также называют ординальными. Номера домов на улице измерены в порядковой шкале.

Типичный пример порядковой переменной — социоэкономический статус семьи. Для размера одежды используют следующую порядковую шкалу: S, M, L, XL,XXL, XXXL, XXXXL. Шкала твердости минералов Мооса также является порядковой. Аналогично построены шкалы силы ветра Бофорта и землетрясений Рихтера.

Шкалы порядка широко используются в педагогике, психологии, медицине и других науках, не столь точных, как, скажем, физика и химия. В частности, повсеместно распространенная шкала школьных отметок в баллах (пятибалльная, двенадцати балльная и т.д.) может быть отнесена к шкале порядка.

В медико-биологических исследованиях шкалы порядка встречаются сплошь и рядом и подчас весьма искусно замаскированы.

Например, для анализа свертывания крови используется тромботест: 0 – отсутствие свертывания в течение времени теста, 1 –«слабые нити», 2 – желеподобный сгусток, 3 – сгусток, легко деформируемый, 4 – плотный, упругий, 5 – плотный, занимающий весь объем и т.п. Понятно, что интервалы между этими плохо отличимыми и очень субъективными позициями произвольны.

В этом случае сравнивать средние значения в двух выборках не имеет смысла!! Масса подобных шкал все еще встречается в экспериментальной токсикологии, экспериментальной хирургии, экспериментальной морфологии.

Порядковыми шкалами в медицине являются шкала стадий гипертонической болезни (по Мясникову), шкала степеней сердечной недостаточности (по Стражеско-Василенко-Лангу), шкала степени выраженности коронарной недостаточности (по Фогельсону), и т.д.

Все эти шкалы построены по схеме: заболевание не обнаружено; первая стадия заболевания; вторая стадия; третья стадия. Каждая стадия имеет свойственную только ей медицинскую характеристику. При описании групп инвалидности числа используются в противоположном порядке: самая тяжелая — первая группа инвалидности, затем — вторая, самая легкая — третья. Кроме частотного анализа, переменные с порядковой шкалой допускают также вычисление определенных статистических характеристик, таких как медианы. В некоторых случаях возможно вычисление среднего значения. Для сравнения различных выборок переменных, относящихся к порядковой шкале, могут применяться непараметрические тесты, формулы которых оперируют рангами.

Читайте также:  Профессиональный ручной инструмент: слесарно-столярный, для автомобиля

Интервальные переменные позволяют не только упорядочивать объекты измерения, но и численно выразить и сравнить различия между ними. Например, температура, измеренная в градусах Фаренгейта или Цельсия, образует интервальную шкалу.

Шкала Цельсия, как известно, была установлена следующим образом: за ноль была принята точка замерзания воды, за 100 градусов – точка ее кипения, и, соответственно, интервал температур между замерзанием и кипением воды поделен на 100 равных частей. Здесь утверждение, что температура 40°С в два раза больше, чем 20°С, будет неверным.

В шкале интервалов сохраняется отношение длин интервалов. Вы можете не только сказать, что температура 40°С выше, чем температура 30°С, но и что увеличение температуры с 20°С до 40 градусов вдвое больше увеличения температуры от 30 до 40 градусов. Такие переменные могут обрабатываться любыми статистическими методами без ограничений.

Так, к примеру, среднее значение является полноценным статистическим показателем для характеристики таких переменных.

Шкалами отношений измеряются почти все физические величины – время, линейные размеры, площади, объемы, сила тока, мощность и т.д. Это самая мощная шкала. К этой шкале относятся все интервальные переменные, которые имеют абсолютную нулевую точку.

В медико-биологических исследованиях шкала отношений будет иметь место, например, когда измеряется время появления того или иного признака после начало воздействия (порог времени, в секундах, минутах), интенсивность воздействия до появления какого-либо признака (порог силы воздействия в вольтах, рентгенах и т.п.).

Естественно, к шкале отношений относятся все данные в биохимических и электрофизиологических исследованиях (концентрации веществ, вольтажи, временные показатели электрокардиограммы и т.п.). Сюда же, например, относятся и количество правильно или неправильно выполненных «заданий» в различных тестах по изучению высшей нервной деятельности у животных.

Например, температура по Кельвину образует шкалу отношения, и при этом можно утверждать, что температура 200 градусов не только выше, чем 100 градусов, но при этом она вдвое выше. Интервальные шкалы (например, шкала Цельсия) не обладают данным свойством шкалы отношения.

Заметим, что в большинстве статистических процедур не делается различия между свойствами интервальных шкал и шкал отношения. Для двух последних шкал возможно вычисление таких числовых показателей, как среднее значение, стандартное отклонение.

  • Рассмотрим еще несколько конкретных примера переменных в эмпирическом исследовании. Пусть они кодируются следующим образом:
  • Таблица 1.1
  • Типы шкал
Тип шкалы
Номинальная Пол   1 — мужской 2 — женский  
Номинальная Семейное положение 1 -холост/не замужем 2 — женат/замужем 3 — вдовец/вдова 4 — разведен(а)  
Порядковая Курение 1-некурящий 2 — редко курящий 3 — интенсивно курящий 4 — очень интенсивно курящий  
Порядковая Месячный доход 1 — до 5000 руб 2 — 5001 — 8000 руб 3 — более 8000 руб  
Интервальная Коэффициент интеллекта (IQ)   80, 120, 160
Шкала отношений Возраст, лет   30, 60

Мы видим, что кодирование переменной пол с помощью цифр 1 и 2 абсолютно произвольно, их можно было поменять местами или обозначить другими цифрами. Это не значит, что женщины стоят на ступеньку ниже мужчин. В этом случае говорят о переменных, относящихся к номинальной шкале.

Такая же ситуация и с переменной семейное положение. Здесь также соответствие между числами и категориями семейного положения не имеет никакого эмпирического значения. Но в отличии от пола, эта переменная не является дихотомической — у нее четыре кодовых цифры вместо двух.

Переменная курение отсортирована в порядке значимости снизу вверх: умеренный курильщик курит больше, нежели некурящий, а сильно курящий — больше, чем умеренный курильщик и т.д. Эти переменные относятся к порядковой шкале.

Однако эмпирическая значимость этих переменных не зависит от разницы между соседними численными значениями.

Так, несмотря на то, что разница между значениями кодовых чисел для некурящего, редко курящего и интенсивно курящего в обоих случаях равна единице, нельзя утверждать, что фактическое различие между некурящим, изредка курящим и интенсивно курящим одинаково.

Для этого данные понятия слишком расплывчаты. Классическими примерами переменных с порядковой шкалой являются также переменные, полученные в результате объединения величин в классы, такие, как месячный доход в нашем примере.

Рассмотрим теперь коэффициент интеллекта (IQ). И его абсолютные значения отображают порядковое отношение между респондентами, и разница между двумя значениями также имеет эмпирическую значимость.

Например, если у Федора IQ равен 80, у Петра – 120 и у Ивана – 160, можно сказать, что Петр в сравнении с Федором настолько же интеллектуальнее насколько Иван в сравнении с Петром (а именно – на 40 единиц IQ).

Однако, основываясь только на том, что значение IQ у Федора в два раза меньше, чем у Ивана, нельзя сделать вывод, что Иван вдвое умнее Федора. Такие переменные относятся к интервальной шкале.

Наивысшей статистической шкалой, на которой эмпирическую значимость приобретает и отношение двух значений, является шкала отношений. Примером переменной, относящейся к такой шкале, является возраст: если Андрею 30 лет, а Алексею 60, можно сказать, что Алексей вдвое старше Андрея. Шкалой отношений является температурная шкала Кельвина с абсолютным нулём температур.

На практике, в том числе при обработке данных в пакете Statistica, различие между переменными, относящимися к интервальной шкале и шкале отношений обычно несущественно.

От более богатой или мощной шкалы всегда можно перейти к более бедной. Так, непрерывные переменные можно категоризировать. Например, непрерывную случайную величину (СВ) Рост можно из шкалы отношений перевести в порядковую шкалу с градациями: низкий, средний, высокий.

Допустим, весь диапазон изменения интервальной переменной был разделен на область высоких, средних и низких значений и каждое наблюдение было отнесено к одной из трех категорий.

Это означает, что явление, которое вначале описывалось в интервальной шкале, может быть описано также и в шкале наименований, а, следовательно, можно использовать для анализа этого явления все те статистические методы, которые требуют использования переменных в шкале наименований.

Но надо учитывать, что при переходе к шкале наименований от шкал более высокого порядка, мы теряем часть информации о наблюдениях. Наблюдения, которые отличались друг от друга при описании их в интервальной шкале, могут восприниматься как одинаковые при описании их в шкале наименований.

Поэтому рекомендуется применять шкалу наименований лишь тогда, когда нет возможности использовать шкалу более высокого порядка.



Источник: https://infopedia.su/2x453e.html

Шкалы измерений

Исторически измерения возникли как процесс количественного сравнения оцениваемого свойства предмета с установленной мерой данного свойства.

Это было естественно, так как количество оцениваемых свойств было невелико, а основные, наиболее практически востребованные из них (длина, масса, объем) допускали изготовление довольно простых, наглядных и практически удобных мер (в России: мера длины — фут, аршин, сажень; мера массы — золотник, фунт, пуд; мера объема — бутылка, ведро, бочка). Однако уже в то время были в ходу меры, не имевшие материального выражения (меры площади, меры длины большого размера — верста, например).

С развитием производства и товарообмена количество измеряемых свойств расширялось, многие из них не были столь наглядными, как перечисленные выше, к тому же остро стоял вопрос межгосударственной унификации мер. Как следствие, неизбежен был переход от мер к единицам физических величин.

Дальнейшее развитие науки и техники поставило вопрос об измерительном контроле свойств, до недавних пор считавшихся неизмеряемыми. Прежде всего, следует отметить качественные свойства. К качественным свойствам можно применить признаки дискретности, упорядоченности и др.

Если мы представим себе такое качественное свойство, как цвет, то вспомним, что в последнее время широко используются цветовые атласы (наборы), сопоставление с которыми позволяет четко идентифицировать и классифицировать тот или иной оттенок.

К нему не применимы традиционные понятия измерений, такие, как больше или меньше, однако можно найти порядок расположения цветов (цветовая гамма) и выстроить шкалу — шкалу наименований.

Подобный подход позволяет сделать вывод о наличии еще более общих признаков, чем единицы измерений, — шкал измерений и распространить понятия и подходы метрологии на практически все многообразие предметов, процессов, явлений — на весь окружающий нас мир.

Вообще говоря, теория шкал разрабатывается уже достаточно долго, исходя из потребностей и логики развития физико- математических наук.

В соответствии с этим отправной точкой теории шкал является положение о том, что свойство (свойства) объекта образуют дискретное множество, между элементами которого существуют любого рода логические взаимосвязи.

Тогда под шкалой измерений данного свойства понимают отображение элементов данного множества на систему условных знаков с аналогичными отношениями.

Системами условных знаков могут являться множество обозначений (названий), например цветов; совокупность классификационных символов или понятий, баллов оценки состояния объекта, действительные числа и т.п. Таким образом, для установления шкалы измерений необходимы, как минимум, две предпосылки — описание дискретного множества и установление логической взаимосвязи между его элементами.

В настоящее время в соответствии с логической структурой проявления свойств в теории измерений принято различать пять типов шкал измерений:

  • 1) шкала наименований (классификации);
  • 2) шкала порядков (рангов);
  • 3) шкала разностей (интервалов);
  • 4) шкала отношений;
  • 5) абсолютная шкала.

Следует различать два созвучных, но различных по содержанию понятия: «шкала измерений» и «шкала средства измерений». Определение шкалы измерений дано выше, а шкала средств измерений будет рассмотрена в связи с метрологическими характеристиками средств измерений.

Шкала наименований — шкала, элементы (ступени) которой характеризуются только соотношениями эквивалентности (совпадения, равенства, сходства) конкретных качественных проявлений

свойств (например, атласы цветов). >

Измерения с помощью шкал наименований представляют собой процесс сравнения исследуемого объекта со шкалой и установление элементов шкалы, совпадающих с объектом. В шкалах наименований принципиально невозможно ввести единицы измерения и нулевой элемент (нулевую точку шкалы).

Это чисто качественные шкалы. Они допускают проведение некоторых статистических операций при обработке результатов измерений, полученных с их помощью.

Для создания шкалы наименований нет необходимости в эталонах, но если эталон шкалы наименований создан, то он воспроизводит весь применяемый на практике участок шкалы.

Шкала порядка (ранга) — шкала, элементы которой допускают логическую взаимосвязь элементов не только в виде отношений эквивалентности (как у шкал наименований), но и отношений порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления измеряемого свойства (например, шкалы чисел твердости, баллов землетрясений, силы ветра и т.п.). >

У шкал порядка (ранга) есть предпосылки для введения единицы измерения, но этого не удается сделать ввиду их абсолютной нелинейности.

Так же, как и для шкал наименований, для шкал порядка наличие эталона не является необходимым. В них может быть или может отсутствовать нулевой элемент.

Внесение любого изменения в шкалы наименований и порядка невозможно, так как это фактически означает создание новой шкалы.

Следующие два типа шкал представляют особенный интерес, так как они нашли наибольшее практическое применение. Шкалы разностей (интервалов) и отношений объединяет общее название — метрические шкалы. Именно они положены в основу Международной системы единиц.

Шкала разностей (интервалов) — шкала, допускающая дополнительно к соотношениям эквивалентности и порядка суммирование интервалов (разностей) между различными количественными проявлениями свойств (например, шкалы времени, температуры Цельсия). >

Шкалы разностей имеют условные (принятые по соглашению) единицы измерений и нулевые элементы, соответствующие характерным (реперным) значениям измеряемой величины. В этих шкалах допустимы линейные преобразования и процедуры статистической обработки результатов измерений.

Шкалы отношений — шкалы, к множеству количественных проявлений которых применимы соотношения эквивалентности и порядка — операции вычитания и умножения (шкалы отношений первого рода — пропорциональные шкалы) и суммирования (шкалы отношений второго рода — аддитивные шкалы). >

В шкалах отношений используются условные (принятые по соглашению) единицы измерений и естественные нули (например, шкала термодинамической температуры (шкала первого рода); шкала массы (шкала второго рода) и т.п.). Шкалы отношений допускают все арифметические и статистические операции.

Метрические шкалы, как правило, воспроизводятся эталонами, которые могут воспроизводить одну точку шкалы (эталон массы); отдельный участок шкалы (эталон длины) или практически всю шкалу (эталон времени).

Абсолютные шкалы — шкалы, обладающие всеми признаками шкал отношений, но дополнительно в них существует естественное однозначное определение единицы измерений.

Такие шкалы используются для измерений относительных величин, таких, как, например, коэффициент полезного действия.

Абсолютные шкалы могут опираться на эталоны, воспроизводящие любые их участки, но могут быть построены и без эталонов.

Практическая реализация шкал измерений достигается посредством стандартизации как самих шкал и единиц измерений, так и способов и условий их воспроизведения.

Источник: https://studref.com/485193/tehnika/shkaly_izmereniy

Тема 2. Квалиметрические шкалы и методы измерений

1. Классификация квалиметрических шкал.

  • Любое измерение или количественное оценивание чего-либо осуществляется, используя соответствующие шкалы.
  • Шкала это упорядоченный ряд отметок, соответствующий соотношению последовательных значений измеряемых величин.
  • В квалиметрии шкала измеренийявляется средством адекват­ного сопоставления и определения численных значений отдель­ных свойств и качеств различных объектов. Практически исполь­зуют пять видов квалиметрических шкал:
  • 1) шкалу наименований;
  • 2) шкалу порядка;
  • 3) шкалу интервалов;
  • 4) шкалу отношений;
  • 5) шкалу абсолютных значений.
Читайте также:  Стопорная шайба: параметры, размеры, виды, применение

1. Шкала наименований.

В тех случаях, когда несколько неизвестных размеров необхо­димо сопоставлять с одним и определить, какие из них равны размеру, выбранному за базу сравнения, а какие нет, тогда ис­пользуют так называемую шкалу наименований.

По шкале наи­менований классифицируют размеры по признакуэквивалент­ности, тождества, равенства.

Изме­рение заключается в определении одинаковости (равенства) или отличия (неравенства) того или иного размера от заранее определенного значения.

  1. Математическое выражение сущности измерений по шкале наименований можно записать так:
  2. Qi =илиQj
  3. где Qi – размер, с которым сравнивают (базовый размер);

Qjj-ый из сравниваемых размеров (j = 1, 2, 3, … n);

n– число сравниваемых размеров.

При сопоставлении и измерении размеров по шкале наиме­нований могут быть сделаны следующие выводы: годен – не го­ден; подходит – не подходит; соответствует – не соответствует и т.п.

Таким образом, например, осуществляют калибровку деталей машин и иных изделий на предприятиях – изготовителях продукции, при входном контроле, а также в ряде других случаев.

2. Шкала порядка.

Шкала порядка— это последовательный ряд значений, даю­щий систематизированное представление о простейших соотно­шениях величин сопоставляемых размеров свойств, признаков или качеств в целом оцениваемых объектов.

При попарном сопоставлении всех измеряемых размеров ус­танавливают, какой размер больше или меньше другого, что лучше или хуже другого. Установленные соотношения размеров ранжируются в порядке возрастания или убывания (уменьшения) их величин. Полученный в результате ран­жирования ряд значений является шкалой порядка возраста­ющей или убывающей последовательности.

  • Критерии оценки: «одинаковы или нет», «больше или меньше», «что лучше, а что хуже».
  • Математическим выражение соотношений попарно сопостав­ляемых размеров является:
  • Qi =илиили< > Qj

Примером построения шкал порядка может быть такой. Пусть имеется пять неизвестных по величине размеров: Q1, Q2, Q3, Q4, Q5. При попарном сопоставлении определено, что:

1. Q1 < Q2 < Q3 < Q4 < Q5 – шкала возрастающего порядка;

2. Q5 > Q4 > Q3 > Q2 > Q1шкала убывающего порядка.

Порядковый номер местоположения Qв ряду порядка назы­вается рангом.

С целью увеличения достоверности и объективности измере­ний методом ранжирования часто в шкалу порядка вводятся ранжированные реперные (опорные) точки, с помощью кото­рых определяются ранг или также безразмерный балл измеряе­мой величины. Такая шкала называется реперной шкалой порядка (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1

Примеры реперных шкал порядка и их измерений

Знания учащихся Интенсивность землетрясения Твердость минералов
1 балл – отсутствие знаний; 2 балла — неудовлетворительные знания; 3 балла — удовлетворительные знаний; 4 балла – хорошие знания; 5 баллов – отличные знаний. 1 балл – регистрируемое только сейсмическими приборами; 2 балла – очень слабое; 3 балла – слабое; 4 балла – умеренное; 5 баллов – довольно сильное; 6 баллов – сильное; 7 баллов – очень сильное; 8 баллов – разрушительное; 9 баллов – опустошительное; 10 баллов – уничтожающее; 11 баллов — катастрофическое; 12 баллов – сильная катастрофа. 1 балл – тальк; 2 балла – гипс; 3 балла – кальцит; 4 балла – флюорит; 5 баллов – апатит; 6 баллов – ортоклаз; 7 баллов – кварц; 8 баллов – топаз; 9 баллов – корунд; 10 баллов 0 алмаз.

Недостатком измерений по шкалам порядка можно считать то, что получаемые результаты в виде ранжированного ряда наи­менее информативны.

В частности, при таком измерении нет воз­можности определить, насколько один размер больше или мень­ше другого, лучше или хуже другого.

Однако преимуществом измерений с использованием шкал порядка является то, что с их помощью инструментально не измеряемые величины все же можно оценить (измерить) количественно.

Анализ шкалы порядка позволяет осуществлять некоторые логические выводы. Например, если известно, что Q1 > Q2 ,a Q2 > Q3 ,то и Q1 > Q3.

3. Шкала интервалов.

Во многих случаях нет возможности измерить сами величины наблюдаемых размеров, но возможно (или есть необходимость) измерять только отличия (разницы) между познаваемыми со­поставлением размерами. При этом используется так называе­мая шкала интервалов.

  1. На измерительной шкале интервалов фиксируются отличия сопоставляемых размеров. Математическая запись сравнения между собой двух одно­родных размеров по их разнице имеет вид:
  2. ∆ Qi,j = Qi – Qj
  3. По шкале интервалов определяют такие соотношения разме­ров, как: равно (=), не равно (), больше (>), меньше (), меньше ( = ≠ < = > + — = ≠ < = > + – × ÷ Примеры Различные объекты, авто­машины раз­ных марок, размеры одеж­ды и т.п. Школьные оценки, воен­ные звания, сорта продук­тов, сила зем­летрясений по Меркали, сила ветра по Бью-форту Температура [°С], темпе­ратура [°F], календарные даты и др. Температура [°К], доход, возраст, время, величины с раз­мерностью фи­зических единиц, количество ос­тановок, высота и др. Информа­тивность результатов измерения низкая средняя высокая наивысшая Чувствитель­ность к пог­решностям измерения низкая средняя высокая наивысшая

    Если по итогам сопоставительного анализа (табл. 2.2) проранжировать квалиметрические шкалы по их функциональным воз­можностям, то, вероятно, получим следующий порядковый ряд убывания их значимости (качества) (рис. 2.1):

    Рис. 2.1. Порядковый ряд убывания значимости квалиметрических шкал

    Однако каждая из квалиметрических шкал имеет свое значе­ние и свою область применения, и поэтому они чаще всего не взаимозаменяемы при решении той или иной измерительной задачи.

    Любая измерительная шкала должна иметь соответствующую градацию – деления, интервалы. Это необходимо для того, что­бы на шкале измерений было возможно зафиксировать резуль­тат измерения и снять отсчет полученной величины. Правильно выполненная градация шкалы увеличивает точ­ность измерения.

    При построении измерительных шкал используют градации арифметической или геометрической прогрессии, логарифмичес­кую шкалу или шкалу экспоненциального распределения, а так­же шкалы вероятностного распределения измеряемых величин, такие как шкалы нормального распределения, распределений Пуансона, Бернулли или иные удобные для измерений градации.

    Так как уровень качества и многие частные (единичные) ха­рактеристики (показатели) качества имеют значения в диапазо­не от нуля до единицы, то некоторые из таких наиболее часто используемых градаций шкал приведены на рис. 2.2.

    Рис. 2.2. Виды градации измерительных шкал

    Для обеспечения точности измерений и оценки в квалиметрии рекомендуется использовать комбинации разных типов градаций в пределах одной шкалы, или изменять частоту и мас­штаб делений, увеличивая его вблизи предельных значений из­меряемых размеров (рис. 2.3).

    Рис. 2.3. Модель шкалы с комбинированной градацией

    Таким образом, выбор шкалы для измерений качества или отдельных свойств объектов, а также ее градуировка зависят от природы объекта, от целей и задач измерений, от используемых методов и средств измерений, от требований точности и от других конкретных ус­ловий квалиметрического исследования.

    3. Основные методы измерений.

    Измерение – получение с помощью измерительных средств численного значения размера, характеризующего одно или несколько свойств объекта (предмета, процесса, явления) и удовлетворяющего требованию единства измерений.

    Термином «измерение» чаще называют процедуру инструмен­тального определения значений абсолютных или удельных (от­носительных) численных характеристик отдельных свойств.

    Длина, вес, время и т.п. вполне определяемы численно. Но комфорт, интеллигентность и другие свойства не обладают дос­таточной определенностью, чтобы быть измеренными, и поэто­му они оцениваются. Оценивание отличается от измерения боль­шей неопределенностью результата.

    Определение значений измеряемых свойств, осуществляемое не инструментально, называют оцениванием.

    Все виды измерений разделяются по приемам получения ре­зультата на группы: прямые, косвенные, совокупные и совме­стные.

    Прямыминазываются измерения, результат которых получа­ется непосредственно из опытных данных. Например, измере­ния температуры воздуха термометром, силы электрического тока амперметром, промежутка времени секундомером.

    Косвенными называются измерения, при которых искомая величина непосредственно не измеряется, а ее значение нахо­дят на основании известной зависимости между этой величи­ной и величинами, полученными в результате прямых измере­ний. Примером служит определение объема тела по результатам его прямых измерений линейных размеров. Результатом косвенного измерения являет­ся, например, предел прочности материала:

    где Рразрушающее усилие; Fо – площадь поперечного сече­ния образца до его испытания на разрыв.

    Совокупные измерения – это измерения нескольких одно­родных величин в различных их сочетаниях, значения которых определяют решением системы соответствующих уравнений. При этом искомую величину размера получают путем сопоставления (сравнения) измеряемых величин с известной. Примером является определение масс отдельных тел, когда известна масса одного из них.

    Совместныеизмерения – одновременные измерения двух или нескольких неоднородных величин, для установления зависи­мости между ними. Например, на основании двух одновремен­ных измерений (температуры и размера) определяют коэффи­циент линейного расширения твердого тела. Так же совместными измерениями определяют скорость изменения чего-либо.

    В зависимости от используемых принципов и средств измере­ний они делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.

    Методом непосредственного отсчета называют метод, по ко­торому измеряемая величина определяется непосредственно, без каких-либо дополнительных действий и без вычислений, путем отсчета или снятия показателя с измерительного устройства (ин­струмента).

    Метод сравнения – это метод измерения, по которому из­меряемая величина сравнивается с известной базовой или эта­лонной величиной, т.е. с мерой. Результаты измерений выра­жаются в натуральных единицах измерений или в безразмерных единицах.

    Метод сравнения с мерой подразделяется на следующие:

    1. Метод противопоставления,или нулевой метод, –это метод сравнения измеряемой величины с мерой, в котором измеряе­мая величина уравновешивается соответствующей мерной вели­чиной. Примером такого метода измерения является определение веса тела на рычажных весах или измерение электрического со­противления при помощи уравновешивающего моста.

    2. Разностный метод –это тоже метод сравнения с мерой, но при котором определяется разность между измеряемой вели­чиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. При диф­ференциальном методе измерений происходит неполное урав­новешивание измеряемой величины, и в этом состоит отличие дифференциального метода от нулевого.

    3. Нулевой метод –в этом случае разность доводят до нуля, как, например, при балансировке измерительного моста.

    4. Метод замещения –это метод сравнения с мерой, при ко­тором измеряемая величина Qxзаменяется известной величиной Qo. Величина Qoлегко воспроизводима мерой [Q].

    Измеряемая величина соответствует известной величине, т.е. Qx = Qo. Приме­ром такого измерения является взвешивание тел на оттарированных (с указателем веса) пружинных весах.

    Здесь вес измеряемой массы замещает вес тарировочных (известных) грузов.

    Измерения классифицируют по различным признакам: по точности измерений, по числу измерений в серии, по отноше­нию к изменению измеряемой величины, по назначению, по форме выражения результата измерений и т.д.

    1. Равноточные измерения – измерения с равной точностью оп­ределения измеряемой величины, выполняемые одинаковыми по точности средствами в одних и тех же условиях.
    2. Неравноточные измерения – это ряд измерений какого-либо размера, выполненных различными по точности средствами из­мерений и (или) в разных условиях.
    3. Однократное измерение – измерение, выполненное один раз.

    Многократное измерение – измерение одного и того же раз­мера, результат которого получают из нескольких последова­тельных измерений, т.е. это измерение, состоящее из ряда одно­кратных измерений.

    Статическое измерение – это измерение, когда измеримая величина принимается, в соответствии с условиями измери­тельной задачи, за неизменную на протяжении времени изме­рения.

    Динамическое измерение – определение изменяющейся с те­чением времени величины размера. Такое изменение размера измеряемой величины требует фиксации момента времени.

    • Физико-технические или технические измерения – измерения при использовании единиц физических величин.
    • Социально-экономические измерения – это определения (оце­нивания) показателей, относящихся к социальным и экономи­ческим субъектам и процессам.
    • Метрологические измерения – измерения с помощью этало­нов и образцовых средств измерений, рабочих единиц физичес­ких величин для передачи их размера технические средствам измерений, а также поверочные измерения для определения погрешностей измерительных средств.
    • Абсолютное или фундаментальное измерение – это прямое из­мерение одной или нескольких физических размеров свойств с использованием основных натуральных единиц измерений и (или) значений физических констант.
    • Относительное измерение – измерение отношения измеряе­мой величины к одноименной величине, играющей роль еди­ницы измерения, или измерения изменяемой величины по от­ношению к одноименной величине, принимаемой за исходную (эталонную, базовую).
    • Несмотря на значительное количество различных методов измерения очень важным является соблюдение принципа единства.

    Под единством измерений понимается такое их осуществле­ние, которое обеспечивает достоверность и сопоставимость ре­зультатов однородных измерений, а значения измеряемых вели­чин при этом выражаются в узаконенных и общепринятых единицах. Вся общественная практика деятельности людей и особенно их познавательный процесс требуют одинаковости, единства сходных по сути измерений. Поэтому возникали различные еди­ницы измерений – меры.

    Первая международная Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) состоялась в 1889 г. На этом форуме Россия получила два эталона метра из платино-иридиевого сплава. Дли­на 1 метр на эталонах отмечалась штрихами.

    Последний Закон «Об обеспечении единства измерений» был принят в нашей стране 27 апреля 1993 г.

    Этот Закон Российской Федерации устанавливает правовые основы обеспечения един­ства измерений в Российской Федерации, регулирует отноше­ния государственных органов управления Российской Федера­ции с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений и направлен на защиту прав и за­конных интересов граждан, установленного правопорядка и эко­номики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

    Источник: https://megapredmet.ru/1-84506.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector