Градуировка — метод измерений и шкалирования¶

Градуировка — это процесс определения соответствия между значениями физической величины и показаниями измерительного прибора, а также нанесение на измерительные шкалы, мерные ёмкости и инструменты делений с соответствующими обозначениями. Термин применяется в измерительной технике, химии, биологии, образовании и других областях, где требуется точная количественная оценка.

¶Градуировка в измерительной технике

В метрологии под градуировкой понимают совокупность операций, в результате которых устанавливают зависимость между показаниями измерительного прибора и истинными значениями измеряемой величины. Градуировка выполняется путём сравнения прибора с эталоном или средством измерений более высокого класса точности.

Результаты градуировки оформляют в виде градуировочной характеристики — таблицы, графика или математического выражения, связывающего показания прибора с величиной измеряемого параметра. Погрешность, полученная в процессе градуировки, называется градуировочной погрешностью.

Основные виды градуировки в измерительной технике:

• Ступенчатая — проверка прибора в нескольких точках шкалы, равномерно распределённых по диапазону измерений.
• Непрерывная — построение характеристики по множеству точек, что обеспечивает более полное описание свойств прибора.
• Линейная — предполагающая, что зависимость между показаниями и величиной имеет линейный характер; применяется для приборов с равномерной шкалой.

Градуировка шкал измерительных приборов может быть равномерной (деления расположены на одинаковых расстояниях) и неравномерной (например, на манометрах Бурдона, логарифмических шкалах). Наиболее точные приборы — цифровые — не требуют визуального считывания по шкале, но их внутренняя градуировка выполняется на заводе-изготовителе.

¶Градуировка мерных ёмкостей и посуды

В химической и медицинской практике градуировкой называют нанесение на стенки мерных колб, цилиндров, пипеток и шприцев отметок, соответствующих определённому объёму. Градуированная посуда изготавливается из стекла или полимеров с допусками, установленными стандартами (ГОСТ 25336 для мерной лабораторной посуды).

Точность градуировки зависит от класса посуды: высший класс применяется для аналитических работ, первый и второй — для технических измерений. Температура, при которой нанесена градуировка (обычно 20 °C), указывается на корпусе изделия, так как объём стеклянной посуды меняется при нагреве.

¶Градуировка в биологии и медицине

В биологических исследованиях градуированными считаются шкалы, по которым оценивают интенсивность процессов — например, шкала титров в микробиологии, градуированные шкалы для определения концентрации клеток в гематологии. В медицинских приборах (термометрах, тонометрах, спирометрах) градуировка обеспечивает клиническую точность измерений.

¶Градуировка в образовании

В образовательной системе градуировка — это распределение оценок или баллов по заранее установленной шкале, отражающей уровень освоения материала. В российской школе используется пятибалльная шкала, в высшем образовании — зачётная система и балльно-рейтинговая система, введённая в рамках ФГОС ВО.

В международной практике применяются различные системы градуировки: GPA (Grade Point Average) в США и Канаде, ECTS-кредиты в Европе, баллы ЕГЭ и ОГЭ в России. С 2016 года в российских школах обсуждалось введение оценок в формате 100-балльной шкалы, однако повсеместного внедрения эта инициатива не получила.

¶Градуировка в технике и промышленности

В машиностроении градуировкой называют процесс разделения шаблонов, калибров и мерных инструментов на классы точности. В горном деле и геологии градуировкой руды является её сортировка по содержанию полезного компонента — например, золота или меди, что определяет технологию дальнейшей переработки.

В пиротехнике градуированными считаются фейерверки, разделённые на заранее определённые по высоте подъёма и силе взрыва сегменты, обеспечивающие расчётную последовательность эффектов.

¶Стандартизация и нормативная база

В России градуировка средств измерений регулируется рядом стандартов и документов:

• ГОСТ 8.011 — государственная система обеспечения единства измерений; определяет требования к поверке средств измерений.
• ГОСТ 8.207 — непосредственные измерения с многократными наблюдениями; устанавливает методы обработки результатов градуировки.
• ГОСТ 25336 — мерная лабораторная посуда: определяет классы точности и требования к градуировке.

Международные стандарты ISO 17025 и ISO 9001 устанавливают требования к лабораториям, выполняющим градуировку и калибровку средств измерений.

¶Отличие градуировки от калибровки

В метрологической практике градуировка и калибровка различаются: градуировка — это установление соответствия между показаниями и величиной (процесс нанесения шкалы), тогда как калибровка — это установление отношения между показаниями прибора и значениями, воспроизводимыми эталоном, с оценкой погрешности. Калибровка может проводиться для уже градуированного прибора с целью подтверждения его характеристик.

¶История

Практика градуировки восходит к античности: древние египтяне и греки использовали градуированные сосуды для отмеривания жидкостей. В XVI–XVII веках с развитием оптики появились градуированные шкалы на термометрах и барометрах. Систематизация градуировки связана с созданием метрической системы в конце XVIII века и последующим развитием метрологии как науки.

¶Источники

• ГОСТ 8.011-2019. ГСИ. Поверка средств измерений.
• ГОСТ 25336-82. Посуда мерная лабораторная.
• ФГОС ВО: балльно-рейтинговая система оценивания.
• Справочник по метрологии и измерительной технике.