Κατηγοριοποίηση των Μετρητικών Συσκευών

Μέτρηση Οργάνων: Ορισμός, Ταξινόμηση και Χαρακτηριστικά

Ένα μέτρηση όργανο είναι ένα συστήμα που χρησιμοποιείται για την ποσοτικοποίηση φυσικών και ηλεκτρικών μεγεθών. Η έννοια της μέτρησης βασίζεται θεμελιωδώς στη σύγκριση δύο μεγεθών που μοιράζονται την ίδια μονάδα. Ένα από αυτά τα μεγέθη έχει άγνωστη μέγεθο, το οποίο συγκρίνεται με ένα προκαθορισμένο πρότυπο. Μέσω αυτής της σύγκρισης, παίρνεται ένα αριθμητικό αποτέλεσμα, το οποίο αντιπροσωπεύει τη μετρημένη τιμή του άγνωστου μεγέθους.

Τα μέτρηση οργάνα μπορούν να ταξινομηθούν σε τρία κύρια είδη:

• Ηλεκτρικά Οργάνα

• Ηλεκτρονικά Οργάνα

• Μηχανικά Οργάνα

Τα μηχανικά οργάνα σχεδιάζονται κυρίως για τη μέτρηση φυσικών μεγεθών. Είναι κατάλληλα για εφαρμογές που περιλαμβάνουν στατικές και σταθερές συνθήκες. Ωστόσο, η περιορισμός τους βρίσκεται στην αδυναμία τους να ανταποκρίνονται αποτελεσματικά σε δυναμικές ή γρήγορα μεταβαλλόμενες συνθήκες. Για παράδειγμα, μπορεί να μην καταγράφουν ακριβώς προσωρινά γεγονότα ή ταλαντώσεις σε φυσικά παραμέτρους.

Αντίθετα, τα ηλεκτρονικά οργάνα προσφέρουν σημαντικό πλεονέκτημα λόγω των γρήγορων χρόνων αντίδρασής τους. Σε σύγκριση με τα ηλεκτρικά και μηχανικά οργάνα, μπορούν να ανιχνεύουν και να ανταποκρίνονται γρήγορα σε αλλαγές στο μετρούμενο μέγεθος. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές που απαιτούν πραγματικού χρόνου παρακολούθηση και μέτρηση γρήγορα μεταβαλλόμενων φαινομένων.

Τα ηλεκτρικά οργάνα σχεδιάζονται ειδικά για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών, όπως η ροή, η τάση και η ισχύς. Παραδείγματα ηλεκτρικών μετρητών περιλαμβάνουν το αμπερόμετρο, το βολτόμετρο και το όατόμετρο. Το αμπερόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ηλεκτρικής ροής σε αμπέρ, το βολτόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης, και το όατόμετρο χρησιμοποιείται για την αποδοχή της ηλεκτρικής ισχύος. Η ταξινόμηση των ηλεκτρικών οργάνων συχνά εξαρτάται από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση ή την αναπαράσταση της εξόδου. Διάφορα οργάνα μπορεί να χρησιμοποιούν αναλογικούς διαλέκτες, ψηφιακές εκφώνησεις ή άλλες μεθόδους για τη μετάδοση των μετρημένων τιμών, κάθε μία με το δικό της σύνολο πλεονεκτημάτων και εφαρμογών, ανάλογα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εργασίας μέτρησης.

Είδη Ηλεκτρικών Οργάνων

Σε αυτό το άρθρο, θα εξερευνήσουμε τα διάφορα είδη ηλεκτρικών οργάνων, καθένα με τα δικά του μοναδικά χαρακτηριστικά και εφαρμογές.

Απόλυτα Οργάνα

Ένα απόλυτο όργανο καθορίζει την τιμή ενός μετρούμενου μεγέθους με βάση φυσικές σταθερές. Αυτές οι φυσικές σταθερές μπορούν να περιλαμβάνουν παραμέτρους, όπως ο γωνιακός παραμετρισμός, συγκεκριμένες μοίρες ή σταθερές μετρητών. Για την απόκτηση της τιμής του μετρούμενου μεγέθους από ένα απόλυτο όργανο, συνήθως απαιτούνται μαθηματικές υπολογιστικές για την ερμηνεία της σχέσης μεταξύ της παρατηρούμενης φυσικής σταθεράς και του μετρούμενου μεγέθους.

Ένα πρωταρχικό παράδειγμα απόλυτου όργανου είναι ο εφαπτομένης γαλβανόμετρος. Σε αυτό το συστήμα, η μέγεθος της ροής που περνά από τον στρόφιγγα υπολογίζεται με την χρήση της εφαπτομένης της γωνίας παραμετρισμού του στρόφιγγα, μαζί με παράγοντες, όπως η οριζόντια συνιστώσα του μαγνητικού πεδίου της Γης, η ακτίνα του στρόφιγγα και τον αριθμό των στροφών του σύρματος. Λόγω της εξάρτησής τους από ακριβείς φυσικές σχέσεις και την ανάγκη για λεπτομερείς υπολογισμούς, τα απόλυτα οργάνα χρησιμοποιούνται συνήθως σε εργαστηριακά περιβάλλοντα όπου είναι απαραίτητες ακριβείς και θεμελιώδεις μετρήσεις.

Δευτερεύοντα Οργάνα

Τα δευτερεύοντα οργάνα εμφανίζουν τη μέγεθος του μετρούμενου μεγέθους μέσω της παραμετρισμού. Για ακριβή μέτρηση, η καλιβροποίηση αυτών των οργάνων εναντίον ενός προτυπικού οργάνου είναι κρίσιμη. Σε αντίθεση με τα απόλυτα οργάνα, τα δευτερεύοντα οργάνα παρέχουν άμεση εξαγωγή, εξουδετερώνοντας την ανάγκη για περίπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς για την καθορίση της μετρημένης τιμής. Αυτή η απλότητα τα καθιστά εξαιρετικά πρακτικά για μια ευρεία γκάμα καθημερινών εργασιών μέτρησης.

Ψηφιακά Οργάνα

Τα ψηφιακά οργάνα παρουσιάζουν την εξόδο τους σε αριθμητική μορφή, προσφέροντας πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα αναλογικά τους αντιστοιχα. Ένα από τα κλειδί πλεονεκτήματα είναι η ενισχυμένη ακρίβεια, καθώς οι ψηφιακές αναγνώσεις εξαλείφουν το δυνατόν λάθος που συνδέεται με την ανάγνωση αναλογικών κλίμακα. Αυτό καθιστά τα ψηφιακά οργάνα ιδιαίτερα κατάλληλα για εφαρμογές όπου η ακρίβεια είναι αποφασιστική, όπως στην επιστημονική έρευνα, την μηχανική και τον βιομηχανικό έλεγχο ποιότητας.

Αναλογικά Οργάνα

Τα αναλογικά οργάνα χαρακτηρίζονται από μια εξόδο που μεταβάλλεται συνεχώς. Συνήθως διαθέτουν ένα δείκτη που κινείται κατά μήκος μιας καλιβρωμένης κλίμακας για να δείξει τη μέγεθος του μετρούμενου μεγέθους. Τα αναλογικά οργάνα μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο υποτύπους:

Οργάνα Τύπου Null

Τα οργάνα τύπου null χρησιμοποιούν μηδενική ή null παραμετρισμό για να δείξουν τη μέγεθος του μετρούμενου μεγέθους. Αυτά τα οργάνα είναι γνωστά για την υψηλή ακρίβεια και ευαισθησία. Λειτουργούν με βάση την αρχή της σύγκρισης μιας γνωστής ποσότητας με μια άγνωστη. Όταν οι τιμές της γνωστής και της άγνωστης ποσότητας είναι ίσες, ο δείκτης του οργάνου δείχνει μηδενική ή null παραμετρισμό. Τα οργάνα τύπου null χρησιμοποιούνται συνήθως σε ποτεντιόμετρα και γαλβανόμετρα για την ακριβή ταυτοποίηση των σημείων null, οι οποίοι είναι απαραίτητοι για ακριβείς μετρήσεις σε διάφορες ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές.

Οργάνα Τύπου Παραμετρισμού

Τα οργάνα τύπου παραμετρισμού καθορίζουν την τιμή του μετρούμενου μεγέθους με βάση την παραμετρισμό ενός δείκτη. Όταν το μέγεθος που μετριέται ενεργεί στο όργανο, προκαλεί την παραμετρισμό του δείκτη του κινούμενου συστήματος (που είναι εγκατεστημένο σε μια καλιβρωμένη κλίμακα). Παρατηρώντας τη θέση του δείκτη στην κλίμακα, μπορεί να καθοριστεί η μέγεθος του μετρούμενου μεγέθους.

Τα οργάνα τύπου παραμετρισμού μπορούν να υποδιαιρεθούν σε τρεις κατηγορίες:

• Οργάνα Τύπου Εμφάνισης: Αυτά τα οργάνα σχεδιάζονται για να εμφανίζουν άμεσα τη μέγεθος του μετρούμενου μεγέθους. Συνήθως διαθέτουν ένα διάλεκτρο με δείκτη που κινείται κατά μήκος μιας κλιμακωμένης κλίμακας. Παραδείγματα οργάνων τύπου εμφάνισης περιλαμβάνουν τα βολτόμετρα, τα αμπερόμετρα και τα μετρητές συντελεστή ενέργειας, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως για την παρακολούθηση και τη μέτρηση ηλεκτρικών παραμέτρων σε διάφορα κύκλους και συστήματα.

• Οργάνα Τύπου Συνδυασμού: Τα οργάνα τύπου συνδυασμού χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της συνολικής ενέργειας που παρέχεται κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης περιόδου. Η συνολική ενέργεια που μετριέται από αυτά τα οργάνα υπολογίζεται ως το γινόμενο του χρόνου και της μετρημένης ηλεκτρικής παραμέτρου. Κοινά παραδείγματα οργάνων τύπου συνδυασμού είναι τα ενεργειομετρή, τα όατ - ώρα μετρητές, οι οποίοι είναι απαραίτητοι για την ακριβή απολογισμό των καταναλωτών για την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνουν.

• Οργάνα Τύπου Καταγραφής: Τα οργάνα τύπου καταγραφής χρησιμοποιούνται για την καταγραφή των συνθηκών κύκλου σε συνεχείς διαστάσεις. Συνήθως διαθέτουν ένα κινούμενο σύστημα που φέρει έναν στυλό ή στυλό, ο οποίος επικαλύπτει ελαφρά ένα φύλλο χαρτί ή άλλη καταγραφική ένδειξη. Καθώς το ηλεκτρικό μέγεθος που μετριέται αλλάζει, η κίνηση του στρόφιγγα αναπαρίσταται στην καταγραφική ένδειξη, δημιουργώντας μια καμπύλη που αναπαριστά την μεταβολή του ηλεκτρικού μεγέθους με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η γραφική αναπαράσταση είναι αναπόσπαστη για την ανάλυση τάσεων, την διάγνωση προβλημάτων και την παρακολούθηση της απόδοσης ηλεκτρικών συστημάτων.

Σε σύγκριση με τα ηλεκτρικά και μηχανικά οργάνα, τα ηλεκτρονικά οργάνα γενικά παρουσιάζουν σημαντικά γρηγορότερους χρόνους αντίδρασης. Αυτή η γρήγορη αντίδραση τους επιτρέπει να ανιχνεύουν και να ανταποκρίνονται γρήγορα σε αλλαγές των ηλεκτρικών μεγεθών, κάνοντάς τα εξαιρετικά κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν πραγματικού χρόνου παρακολούθηση και ανάλυση, όπως σε συστήματα γρήγορης απόκτησης δεδομένων, συστήματα ελέγχου και σύγχρονες τεχνολογίες επικοινωνίας.