Mõõtevahendite klassifitseerimine

Mõõtevahendid: määratlus, liigitus ja omadused

Mõõtevahend on seade, mis kasutatakse füüsika- ja elektriliste suuruste kvantifitseerimiseks. Mõõtmise mõistel põhineb kahe sama ühikuga suuruse võrdlus. Üks neist suurustest on tundmatu, mida võrreldakse etteantud standardväärtusega. Selle võrdluse kaudu saadaolev numbriline tulemus väljendab tundmatu suuruse mõõdetud väärtust.

Mõõtevahendid võivad olla kolme peamise tüübi:

• Elektrilised vahendid

• Elektroonilised vahendid

• Mehaanilised vahendid

Mehaanilisi vahendeid on peamiselt mõeldud füüsika suuruste mõõtmiseks. Need sobivad hästi rakendustele, kus on tegemist staatiliste ja stabiilsete tingimustega. Nende piirang on aga nende võimetuses reageerida tõhusalt dünaamilistele või kiiresti muutuvatele tingimustele. Näiteks ei suuda nad täpselt kajastada lühiajalisi sündmusi ega füüsika parameetrite fluktuatsioone.

Elektroonilised vahendid pakuvad oma kiire reageeringusaegudega olulist eelist. Võrreldes nii elektriliste kui mehaaniliste vahenditega, suudavad nad kiiresti tuvastada ja reageerida mõõdetava suuruse muutustele. See muudab need ideaalseks rakendustele, mis nõuavad reaalajas jälgimist ja mõõtmist kiiresti muutuvate nähtuste korral.

Elektrilised vahendid on spetsiaalselt mõeldud elektriliste suuruste, nagu vool, pingeline ja võimsus, mõõtmiseks. Elektriliste mõõtevahendite näidete hulka kuuluvad ampermetr, voltmeter ja wattmetr. Ampermetrit kasutatakse elektrivoolu ampereides mõõtmiseks, voltmeterit kasutatakse pingeline mõõtmiseks ja wattmetrit kasutatakse elektrivõimsuse määramiseks. Elektriliste vahendite liigitamine sõltub sageli meetodist, mille abil väljundilugemist kuvatakse või esitatakse. Eri vahendid võivad kasutada analoogdialide, digitaalsete ekraanide või muude viiside, mis kuvavad mõõdetud väärtusi, igaüks oma eeliste ja rakendusi, sõltudes mõõtmise ülesande konkreetsetest nõuetest.

Elektriliste vahendite tüübid

Selles artiklis uurime erinevaid elektrilisi vahendeid, mõni oma unikaalsete omadustega ja rakendustega.

Absoluutvahendid

Absoluutvahend määrab mõõdetava suuruse väärtuse füüsikaliste konstantide alusel. Need füüsikalised konstandid võivad hõlmata parameetreid, nagu nurk, kindlad kraadid või meetrikonstandid. Absoluutvahendi abil mõõdetava suuruse väärtuse saamiseks on tavaliselt vaja matemaatilisi arvutusi, et tõlgendada vaadeldavat füüsikalist konstandi ja mõõdetava suuruse vahelist seost.

Üks absoluutvahendite näide on tangensgaalvanomeeter. Selles seadmes arvutatakse koila läbiva voolu suurust kasutades koila nurkade tangensi, koos faktoritega, nagu maapinnase magnetväli horisontaalkomponent, koila raadius ja juhepööre. Täpsete füüsikalistesse suhete ja detailsete arvutuste vajaduse tõttu kasutatakse absoluutvahendeid tavaliselt laborites, kus on vaja täpseid ja põhiline mõõtmine.

Seeskondlikud vahendid

Seeskondlikud vahendid kuvavad mõõdetava suuruse suurust defleksi kaudu. Nende vahendite täpne mõõtmine nõuab nende kalibreerimist vastavalt standardvahendile. Absoluutvahendite vastupidiselt, seeskondlikud vahendid annavad otsest väljundit, mittekohta keeruliste matemaatiliste arvutuste vajadust mõõdetava väärtuse määramiseks. See lihtsus muudab need väga praktilisteks laia valikut päevapäevaste mõõtmiste ülesannete jaoks.

Digiitilised vahendid

Digiitilised vahendid esitavad oma väljundit numbrilisel kujul, pakkudes mitmeid eeliseid analoogsete vastavate osade üle. Üks olulisematest eelistest on parem täpsus, kuna digiitilised lugemised elimineerivad inimese vea potentsiaali, mis on seotud analoogskaalade lugemisega. See muudab digiitilised vahendid eriti sobilikke rakendustele, kus täpsus on kõige tähtsam, nagu teadusuuringutes, inseneri- ja tööstuslike kvaliteedi kontrolli.

Analoogilised vahendid

Analoogilisi vahendeid iseloomustab järjepidev väljund. Need sisaldavad tavaliselt noolt, mis liigub kalibreeritud skaala kohal, et näidata mõõdetava suuruse suurust. Analooigilisi vahendeid saab edasi liigitada kahte alamtüüpi:

Nulltüübilised vahendid

Nulltüübilised vahendid kasutavad nulli või nulldefleksi, et näidata mõõdetava suuruse suurust. Need vahendid on tuntud oma kõrge täpsuse ja tundlikkuse poolest. Nad toimivad teadmisega suuruse ja tundmatu suuruse võrdlemise põhimõttel. Kui teadmise ja tundmatu suuruste väärtused on võrdsed, näitab vahendi nool nulli või nulldefleksi. Nulltüübilisi vahendeid kasutatakse tavaliselt potentsiomeetrites ja gaalvanomeetrites, et täpselt tuvastada nullpunktid, mis on olulised täpsete mõõtmiste jaoks erinevates elektrilistes ja elektroonilistes rakendustes.

Defleksioonitüübilised vahendid

Defleksioonitüübilised vahendid määrame mõõdetava suuruse väärtuse noole defleksi alusel. Kui mõõdetav suurus mõjutab vahendit, see põhjustab noole, mis on paigutatud kalibreeritud skaala kohal, deflekteerumist. Noole asukoha jälgimisel skaalal saab mõõdetava suuruse suurust määrata.

Defleksioonitüübilisi vahendeid saab edasi jagada kolme kategooriasse:

• Näitajavahendid: Need vahendid on mõeldud mõõdetava suuruse suuruse otse kuvamiseks. Need sisaldavad tavaliselt noolglast, mis liigub gradueeritud skaala kohal. Näitajavahendite näited hõlmavad voltmetreid, ampermetreid ja võimsusefaktormetreid, mis on laialdaselt kasutatavad elektriliste parameetrite jälgimiseks ja mõõtmiseks erinevates tsirkuitides ja süsteemides.

• Integreerivad vahendid: Integreerivaid vahendeid kasutatakse energia mõõtmiseks määratud perioodil. Nendega mõõdetav kogu energia arvutatakse kui aja ja mõõdetava elektrilise suuruse korrutis. Integreerivate vahendite näited hõlmavad energiametreid ja vatthourmetreid, mis on olulised tarbijate täpseks arveks elektergi tarbimise eest.

• Kirjutavate vahendid: Kirjutavaid vahendeid kasutatakse tsirkuititingimuste dokumenteerimiseks regulaarselt. Need sisaldavad tavaliselt liiguvat süsteemi, mis kannab pliiatsi või stüüsi, mis puudutab kehvasti paberilehti või muud kirjutamismeediumi. Kui mõõdetav elektriline suurus muutub, liigub koila, mis jäätab järgi kirjutamismeediumile, lootes kurvi, mis illustreerib elektrilise suuruse muutust aja jooksul. See graafiline esitus on väärtuslik trendide analüüsimiseks, probleemide diagnoosimiseks ja elektriliste süsteemide jõudluse jälgimiseks.

Võrreldes elektriliste ja mehaaniliste vahenditega, näitavad elektroonilised vahendid tavaliselt oluliselt kiiremaid reageeringusaegu. See kiire reageering võimaldab neil kiiresti tuvastada ja reageerida elektriliste suuruste muutustele, mis muudab need ideaalseks rakendustele, mis nõuavad reaalajas jälgimist ja analüüsi, nagu kiirandmete kogumissüsteemides, juhtimissüsteemides ja modernses side-tehnoloogias.