Klassifizierung von Messgeräten

Messgeräte: Definition, Klassifizierung und Eigenschaften

Ein Messgerät ist ein Gerät, das zur Quantifizierung physikalischer und elektrischer Größen verwendet wird. Das Konzept der Messung beinhaltet grundsätzlich den Vergleich zweier Größen, die die gleiche Einheit teilen. Eine dieser Größen hat eine unbekannte Größe, die dann mit einem vordefinierten Standardwert verglichen wird. Durch diesen Vergleich wird ein numerisches Ergebnis erhalten, das den gemessenen Wert der unbekannten Größe repräsentiert.

Messgeräte können in drei Hauptkategorien unterteilt werden:

• Elektrische Geräte

• Elektronische Geräte

• Mechanische Geräte

Mechanische Geräte sind hauptsächlich für die Messung physikalischer Größen konzipiert. Sie eignen sich gut für Anwendungen, die statische und stabile Bedingungen erfordern. Ihre Einschränkung liegt jedoch in ihrer Unfähigkeit, effektiv auf dynamische oder schnell veränderliche Bedingungen zu reagieren. Zum Beispiel können sie möglicherweise nicht genau transiente Ereignisse oder Schwankungen physikalischer Parameter erfassen.

Elektronische Geräte bieten hingegen einen signifikanten Vorteil durch ihre schnellen Reaktionszeiten. Im Vergleich zu sowohl elektrischen als auch mechanischen Geräten können sie Veränderungen der gemessenen Größe schnell erkennen und darauf reagieren. Dies macht sie ideal für Anwendungen, die Echtzeitüberwachung und -messung von schnell wechselnden Phänomenen erfordern.

Elektrische Geräte sind speziell für die Messung elektrischer Größen wie Strom, Spannung und Leistung entwickelt. Beispiele für elektrische Messgeräte sind der Amperemeter, Voltmeter und Wattmeter. Der Amperemeter wird verwendet, um elektrischen Strom in Ampere zu messen, das Voltmeter dient zur Messung der Spannung und das Wattmeter wird für die Bestimmung der elektrischen Leistung eingesetzt. Die Klassifizierung elektrischer Geräte hängt oft von den Methoden ab, die zum Anzeigen oder Darstellen des Ausgangswerts verwendet werden. Verschiedene Geräte können analoge Skalen, digitale Anzeigen oder andere Mittel zur Übermittlung der gemessenen Werte verwenden, jeder mit seinen eigenen Vorteilen und Anwendungen, je nach den spezifischen Anforderungen der Messaufgabe.

Arten von elektrischen Geräten

In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Arten von elektrischen Geräten untersuchen, jede mit ihren einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen.

Absolute Geräte

Ein absolutes Gerät bestimmt den Wert einer gemessenen Größe basierend auf physikalischen Konstanten. Diese physikalischen Konstanten können Parameter wie der Winkel der Abweichung, bestimmte Gradzahlen oder Meterkonstanten umfassen. Um den Wert der gemessenen Größe von einem absoluten Gerät zu erhalten, sind in der Regel mathematische Berechnungen erforderlich, um das Verhältnis zwischen der beobachteten physikalischen Konstante und der gemessenen Größe zu interpretieren.

Ein gutes Beispiel für ein absolutes Gerät ist der Tangensgalvanometer. In diesem Gerät wird die Stärke des durch seine Spule fließenden Stroms mithilfe des Tangens des Abweichungswinkels der Spule, sowie Faktoren wie der horizontale Komponente des Erdmagnetfeldes, dem Radius der Spule und der Anzahl der Drahtwindungen berechnet. Aufgrund ihrer Abhängigkeit von präzisen physikalischen Beziehungen und der Notwendigkeit detaillierter Berechnungen werden absolute Geräte häufig in Laboratorien eingesetzt, wo genaue und grundlegende Messungen unerlässlich sind.

Sekundäre Geräte

Sekundäre Geräte zeigen die Größe der messbaren Größe durch Abweichung an. Für eine genaue Messung ist die Kalibrierung dieser Geräte gegen ein Standardgerät entscheidend. Im Gegensatz zu absoluten Geräten liefern sekundäre Geräte einen direkten Ausgang, was die Notwendigkeit komplexer mathematischer Berechnungen zur Bestimmung des gemessenen Werts eliminiert. Diese Einfachheit macht sie sehr praktisch für eine breite Palette alltäglicher Messaufgaben.

Digitale Geräte

Digitale Geräte präsentieren ihren Ausgang in numerischer Form und bieten mehrere Vorteile gegenüber ihren analogen Gegenstücken. Einer der wichtigsten Vorteile ist eine erhöhte Genauigkeit, da digitale Lesungen das Potenzial für menschliche Fehler bei der Lektüre analoger Skalen eliminieren. Dies macht digitale Geräte besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Präzision von äußerster Wichtigkeit ist, wie in wissenschaftlicher Forschung, Ingenieurwesen und industrieller Qualitätskontrolle.

Analoge Geräte

Analoge Geräte zeichnen sich durch einen kontinuierlich variierenden Ausgang aus. Sie verfügen in der Regel über einen Zeiger, der entlang einer kalibrierten Skala bewegt wird, um die Größe der messbaren Größe anzuzeigen. Analoge Geräte können weiter in zwei Unterkategorien unterteilt werden:

Null-Typ-Geräte

Null-Typ-Geräte verwenden Null- oder Nullablenkung, um die Größe der gemessenen Größe anzuzeigen. Diese Geräte sind bekannt für ihre hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit. Sie arbeiten nach dem Prinzip des Vergleichs einer bekannten Größe mit einer unbekannten Größe. Wenn die Werte der bekannten und unbekannten Größen gleich sind, zeigt der Zeiger des Geräts eine Null- oder Nullablenkung an. Null-Typ-Geräte werden häufig in Potentiometern und Galvanometern eingesetzt, um Nullpunkte präzise zu identifizieren, die für genaue Messungen in verschiedenen elektrischen und elektronischen Anwendungen unerlässlich sind.

Ablenkungs-Typ-Geräte

Ablenkungs-Typ-Geräte bestimmen den Wert der gemessenen Größe basierend auf der Ablenkung eines Zeigers. Wenn die gemessene Größe auf das Gerät wirkt, verursacht dies die Ablenkung des Zeigers des beweglichen Systems (das auf einer kalibrierten Skala montiert ist). Durch die Beobachtung der Position des Zeigers auf der Skala kann die Größe der gemessenen Größe bestimmt werden.

Ablenkungs-Typ-Geräte können weiter in drei Kategorien unterteilt werden:

• Anzeigegeräte: Diese Geräte sind darauf ausgelegt, die Größe der gemessenen Größe direkt anzuzeigen. Sie verfügen in der Regel über ein Zifferblatt mit einem Zeiger, der über eine eingeteilte Skala läuft. Beispiele für Anzeigegeräte sind Voltmesser, Amperemesser und Leistungsfaktormesser, die weit verbreitet zur Überwachung und Messung elektrischer Parameter in verschiedenen Schaltkreisen und Systemen eingesetzt werden.

• Integrationsgeräte: Integrationsgeräte werden verwendet, um die gesamte über einen bestimmten Zeitraum gelieferte Energie zu messen. Die gesamte Energie, die von diesen Geräten gemessen wird, wird als Produkt von Zeit und der gemessenen elektrischen Größe berechnet. Gemeinsame Beispiele für Integrationsgeräte sind Energiemesser, Wattstundenzähler, die für die genaue Abrechnung von Verbrauchern für den von ihnen verbrauchten elektrischen Energie unerlässlich sind.

• Aufzeichnungsgeräte: Aufzeichnungsgeräte werden verwendet, um die Schaltkreisbedingungen in regelmäßigen Abständen zu dokumentieren. Sie verfügen in der Regel über ein bewegliches System, das einen Stift oder Stylus trägt, der leicht eine Papierbahn oder eine andere Aufzeichnungsmittel berührt. Wenn die gemessene elektrische Größe sich ändert, wird die Bewegung der Spule auf dem Aufzeichnungsmittel nachgezeichnet, was eine Kurve erzeugt, die die Veränderung der elektrischen Größe im Laufe der Zeit illustriert. Diese grafische Darstellung ist unschätzbare für die Analyse von Trends, die Diagnose von Problemen und die Überwachung der Leistung elektrischer Systeme.

Im Vergleich zu elektrischen und mechanischen Geräten zeigen elektronische Geräte im Allgemeinen erheblich schnellere Reaktionszeiten. Diese schnelle Reaktion ermöglicht es ihnen, Veränderungen elektrischer Größen schnell zu erkennen und darauf zu reagieren, was sie hochgradig geeignet macht für Anwendungen, die Echtzeitüberwachung und -analyse erfordern, wie in Hochgeschwindigkeitsdatenerfassungssystemen, Steuerungssystemen und modernen Kommunikationstechnologien.