Classificació d'instruments de mesura

Instruments de mesura: Definició, classificació i característiques

Un instrument de mesura és un dispositiu utilitzat per quantificar magnituds físiques i elèctriques. El concepte de mesura implica fonamentalment la comparació de dues magnituds que comparteixen la mateixa unitat. Una d'aquestes magnituds té una magnitud desconeguda, que es compara amb un valor estàndard predefinit. A través d'aquesta comparació, s'obté un resultat numèric que representa el valor mesurat de la magnitud desconeguda.

Els instruments de mesura es poden categoritzar en tres tipus principals:

• Instruments elèctrics

• Instruments electrònics

• Instruments mecànics

Els instruments mecànics estan dissenyats principalment per a mesurar magnituds físiques. Són adequats per a aplicacions que impliquen condicions estàtiques i estables. No obstant això, la seva limitació resideix en la seva incapacitat per respondre eficaçment a condicions dinàmiques o que canvien ràpidament. Per exemple, no poden captar amb precisió esdeveniments transitoris o fluctuacions en els paràmetres físics.

En canvi, els instruments electrònics ofereixen una gran avantatge amb els seus temps de resposta ràpids. En comparació amb els instruments elèctrics i mecànics, poden detectar i reaccionar ràpidament als canvis en la magnitud mesurada. Això els fa ideals per a aplicacions que requereixen monitorització i mesura en temps real de fenòmens que varien ràpidament.

Els instruments elèctrics estan específicament dissenyats per a mesurar magnituds elèctriques com ara la corrent, la tensió i la potència. Exemples d'instruments de mesura elèctrica inclouen l'amperímetre, el voltímetre i el vatímetre. L'amperímetre s'utilitza per a mesurar la corrent elèctrica en amperes, el voltímetre per a mesurar la tensió, i el vatímetre per a determinar la potència elèctrica. La classificació dels instruments elèctrics sovint depèn dels mètodes utilitzats per a mostrar o representar la lectura de sortida. Diferents instruments poden utilitzar quadrants analògics, pantalles digitals o altres mitjans per a transmetre els valors mesurats, cadascun amb el seu propi conjunt d'avantatges i aplicacions depenent dels requisits específics de la tasca de mesura.

Tipus d'instruments elèctrics

En aquest article, explorarem els diversos tipus d'instruments elèctrics, cadascun amb les seves característiques úniques i aplicacions.

Instruments absoluts

Un instrument absolut determina el valor d'una magnitud mesurada basant-se en constants físiques. Aquestes constants físiques poden incloure paràmetres com l'angle de desviació, graus específics o constants de metre. Per obtenir el valor de la magnitud mesurada a partir d'un instrument absolut, sovint es requereixen càlculs matemàtics per interpretar la relació entre la constant física observada i la magnitud que es mesura.

Un exemple destacat d'instrument absolut és el galvanòmetre tangent. En aquest dispositiu, la magnitud de la corrent que passa pel seu bobinat es calcula utilitzant la tangent de l'angle de desviació del bobinat, juntament amb factors com el component horitzontal del camp magnètic terrestre, el radi del bobinat i el nombre de voltas de fil. Degut a la seva dependència de relacions físiques precises i la necessitat de càlculs detallats, els instruments absoluts s'utilitzen comunament en entorns laboratorials on són essencials mesures precises i fonamentals.

Instruments secundaris

Els instruments secundaris mostren la magnitud de la quantitat mesurable a través de la desviació. Per a una mesura precisa, la calibració d'aquests instruments contra un instrument estàndard és crucial. A diferència dels instruments absoluts, els instruments secundaris proporcionen una sortida directa, eliminant la necessitat de càlculs matemàtics complexos per determinar el valor mesurat. Aquesta simplicitat els fa molt pràctics per a una ampla gamma de tasques de mesura quotidiana.

Instruments digitals

Els instruments digitals presenten la seva sortida en un format numèric, oferint diverses avantatges sobre els seus counterparts analògics. Un dels beneficis clau és la major precisió, ja que les lectures digitals eliminan el potencial d'error humà associat a la lectura d'escala analògica. Això fa que els instruments digitals siguin especialment adequats per a aplicacions on la precisió és de vital importància, com ara en la recerca científica, l'enginyeria i el control de qualitat industrial.

Instruments analògics

Els instruments analògics es caracteritzen per una sortida que varia de manera contínua. Normalment disposen d'un punter que es mou al llarg d'una escala calibrada per indicar la magnitud de la quantitat mesurable. Els instruments analògics es poden classificar en dos subtipus:

Instruments de tipus nul

Els instruments de tipus nul utilitzen una desviació zero o nul·la per indicar la magnitud de la quantitat mesurada. Aquests instruments són coneguts per la seva alta precisió i sensibilitat. Funcionen seguint el principi de comparar una quantitat coneguda amb una desconeguda. Quan els valors de les quantitats coneguda i desconeguda són iguals, el punter de l'instrument mostra una desviació nul·la o zero. Els instruments de tipus nul s'utilitzen comunament en potenciòmetres i galvanòmetres per identificar amb precisió els punts nuls, que són essencials per a mesures precises en diverses aplicacions elèctriques i electròniques.

Instruments de tipus desviació

Els instruments de tipus desviació determinen el valor de la quantitat mesurada basant-se en la desviació d'un punter. Quan la quantitat que es mesura actua sobre l'instrument, provoca que el punter del sistema mòbil (que està muntat en una escala calibrada) es desví. Observant la posició del punter a l'escala, es pot determinar la magnitud de la quantitat mesurada.

Els instruments de tipus desviació es poden subdividir en tres categories:

• Instruments indicadors: Aquests instruments estan dissenyats per a mostrar la magnitud de la quantitat mesurada directament. Normalment disposen d'un quadre amb un punter que es mou sobre una escala graduada. Exemples d'instruments indicadors inclouen voltímetres, amperímetres i metres de factor de potència, que s'utilitzen àmpliament per a monitoritzar i mesurar paràmetres elèctrics en diversos circuits i sistemes.

• Instruments integradors: Els instruments integradors s'utilitzen per a mesurar l'energia total suministrada durant un període específic. L'energia total mesurada per aquests instruments es calcula com a producte del temps i la quantitat elèctrica mesurada. Exemples comuns d'instruments integradors són els comptadors d'energia, els vat-hora, que són essencials per a facturar amb precisió als consumidors l'energia elèctrica que consumeixen.

• Instruments registradors: Els instruments registradors s'utilitzen per a documentar les condicions del circuit a intervals regulars. Normalment tenen un sistema mòbil que porta una ploma o estil, que toca lleugerament una fulla de paper o altre suport de registre. A mesura que la quantitat elèctrica que es mesura canvia, el moviment del bobinat es traça en el suport de registre, creant una corba que il·lustra la variació de la quantitat elèctrica a lo llarg del temps. Aquesta representació gràfica és inestimable per a analitzar tendències, diagnosticar problemes i monitoritzar el rendiment dels sistemes elèctrics.

En comparació amb els instruments elèctrics i mecànics, els instruments electrònics generalment exhibeixen temps de resposta significativament més ràpids. Aquesta resposta ràpida els permet detectar i reaccionar ràpidament als canvis en les magnituds elèctriques, fent-los molt adequats per a aplicacions que requereixen monitorització i anàlisi en temps real, com ara en sistemes d'adquisició de dades d'alta velocitat, sistemes de control i tecnologies de comunicació modernes.