Une échelle à vernier est une série de lignes de mesure ajoutées à des micromètres, des pieds à coulisse et des appareils de pesage pour améliorer la précision des mesures. Elle a été créée par le mathématicien français Pierre Vernier en 1631. Le principe est de placer une deuxième échelle à côté de l’échelle primaire avec un espacement différent des lignes d’échelle. Il s’agit généralement de dix lignes ou unités pour neuf de l’échelle primaire. L’œil humain est tout à fait apte à déterminer quand les lignes sont adjacentes les unes aux autres, ce qui permet d’obtenir une lecture au vernier.
Toute mesure qui se situe entre les lignes du primaire peut être déterminée par l’endroit où la marque du vernier s’aligne avec l’échelle principale. Par exemple, si une mesure indique entre 50 et 51, quelles que soient les unités, le vernier s’alignera sur l’échelle principale à une valeur comprise entre 51 et 60 sur l’échelle principale. L’échelle du vernier affichera normalement des lignes de 0 à 10, donc si l’alignement se produit à 7 sur l’échelle du vernier, la mesure serait de 50.7.
Les micromètres et les pieds à coulisse utilisés pour l’usinage de précision nécessitent une précision à de très petites valeurs. Ces dispositifs ont généralement un bras fixe et un bras mobile pour s’adapter à la forme de l’objet, avec des échelles de mesure le long du bras mobile. Une précision au millième de pouce ou de millimètre est souvent requise. Ajuster l’échelle du vernier pour lire 20 incréments pour chaque 19 sur l’échelle principale peut améliorer encore cette précision. Les échelles de vernier à cadran rotatif peuvent ajouter une précision supplémentaire en tirant parti de la circonférence du cercle du cadran, ce qui ajoute une précision supplémentaire.
Les échelles à vernier peuvent être des échelles plates, comme c’est souvent le cas sur les pieds à coulisse pour mesurer les dimensions intérieures ou extérieures des objets. Les micromètres à cadran sont couramment utilisés pour mesurer les dimensions extérieures d’objets plus petits, les échelles à cadran rotatif offrant une plus grande précision. Les balances de laboratoire utilisées pour la mesure précise du poids des échantillons de laboratoire peuvent utiliser un cadran numérique ou un cadran coulissant avec un vernier pour fournir une plus grande précision.
D’autres appareils utilisent également une échelle à vernier pour la précision de la mesure. Les sextants, utilisés par les marins pour la navigation céleste, utilisent des échelles vernier pour mesurer les angles du soleil ou des étoiles au-dessus de l’horizon. Les règles à calcul, des ordinateurs mécaniques analogiques inventés dans les années 1600, utilisent des échelles à vernier pour améliorer la précision des calculs mathématiques. Les règles à calcul étaient couramment utilisées pour la construction, l’ingénierie et l’aérospatiale jusqu’à ce que les calculatrices électroniques et les ordinateurs deviennent abordables pour le consommateur moyen dans les années 1970.