Elcometer 501 的设计确保了圆柱形的铅笔芯可保持在不变的 45° 角度，和保持 7.5N (1.68lbF) 的力。

铅笔芯事先已用特制削笔器和磨砂纸准备好，放入 Elcometer 501 主机，放在平滑、扁平的表面上。在涂层上能留下痕迹的最小硬度值的铅笔可确定涂层的硬度等级。