Mérőeszközök osztályzása

Mérőeszközök: Definíció, osztályozás és jellemzők

A mérőeszköz olyan eszköz, amelyet fizikai és elektromos mennyiségek kvantitív meghatározására használnak. A mérés alapján két, ugyanolyan mértékegységű mennyiség összevetése történik. Az egyik mennyiség ismeretlen nagyságú, amelyet egy előre definiált szabványértékkel hasonlítanak össze. Ezen összehasonlítás eredményeként egy numerikus értéket kapnak, ami az ismeretlen mennyiség mérési értékét képviseli.

A mérőeszközöket három fő típusba sorolhatjuk:

• Elektromos eszközök

• Elektronikus eszközök

• Mechanikus eszközök

A mechanikus eszközök elsősorban fizikai mennyiségek mérésére vannak kialakítva. Jól alkalmazhatók statikus és stabil feltételek mellett. Azonban korlátozottságuk abban rejlik, hogy nem tudnak hatékonyan reagálni dinamikus vagy gyorsan változó körülményekre. Például nem tudják pontosan rövid ideig tartó eseményeket vagy a fizikai paraméterek fluktuációját rögzíteni.

Az elektronikus eszközök, ezzel szemben, gyors válaszidővel rendelkeznek. Elektromos és mechanikus eszközökhöz képest gyorsan fel tudják észlelni és reagálni a mérni kívánt mennyiség változásaira. Ez teszi őket alkalmasabbá arra, ahol valós időben történő figyelés és gyorsan változó jelenségek mérése szükséges.

Az elektromos eszközök kifejezetten elektromos mennyiségek, mint például áram, feszültség és teljesítmény mérésére vannak kialakítva. Elektromos mérőeszközök példái az ampermeterek, voltmeterek és wattmeterek. Az ampermetert amperben kifejezett árammérésre használják, a voltmeterrel feszültséget, a wattmeterrel pedig elektromos teljesítményt mérnek. Az elektromos eszközök osztályozása gyakran a kimeneti érték megjelenítési vagy reprezentációs módján alapul. Különböző eszközök analóg mutatókkal, digitális kijelzőkkel vagy más módszerekkel adják meg a mérési értékeket, mindegyikkel saját halmazú előnyeivel és alkalmazási területeivel a mérési feladat specifikus követelményeinek megfelelően.

Elektromos eszközök típusai

Ebben a cikkben különböző elektromos eszközöket fogunk bemutatni, mindegyik sajátos jellemzőkkel és alkalmazási területekkel.

Abszolut eszközök

Az abszolut eszköz a mérni kívánt mennyiség értékét fizikai állandók alapján határozza meg. Ezek a fizikai állandók lehetnek például a lehajlás szöge, adott fokszámok vagy mérőállandók. Az abszolut eszközről származó mennyiség értékének meghatározásához általában matematikai számítások szükségesek a megfigyelt fizikai állandó és a mérni kívánt mennyiség közötti összefüggés értelmezéséhez.

Az abszolut eszköz egyik legismertebb példája a tangensgalvanométer. Ez az eszközben a kerékön áthaladó áram nagyságát a kerék lehajlásának tangense, a Föld magnetmezejének vízszintes komponense, a kerék sugara és a drótfordulatok száma alapján számítják. Mivel a pontos fizikai összefüggésekre és részletes számításokra támaszkodnak, az abszolut eszközöket gyakran laboratóriumi környezetben használják, ahol a pontos és alapvető mérések létfontosságúak.

Szekundáris eszközök

A szekundáris eszközök a mérhető mennyiség nagyságát lehajlás révén jelenítik meg. A pontos méréshez ezeket az eszközöket szabványos eszközökkel kell kalibrálni. Az abszolut eszközökkel ellentétben a szekundáris eszközök közvetlen kimenettel rendelkeznek, így elkerülhetők a bonyolult matematikai számítások a mérési érték meghatározásához. Ez a egyszerűség miatt nagyon praktikusak a mindennapi mérési feladatok széles skálájához.

Digitális eszközök

A digitális eszközök numerikus formában jelenítik meg a kimenetüket, ami több előnnyel is jár az analóg párjaikkal szemben. Az egyik fő előny a növekedett pontosság, hiszen a digitális olvasatok kizárják a humán hibákat, amelyek az analóg skálák olvasásával járnak. Ezért a digitális eszközök különösen alkalmasak azokra az alkalmazásokra, ahol a pontosság kulcsfontosságú, például a tudományos kutatás, mérnöki projektek és ipari minőségellenőrzés területén.

Analóg eszközök

Az analóg eszközök a folyamatosan változó kimenettel jellemezhetőek. Általában egy mutatóval rendelkeznek, amely egy kalibrált skálán haladva jelezzi a mérhető mennyiség nagyságát. Az analóg eszközöket tovább oszthatjuk két alfélebe:

Nulla-típusú eszközök

A nulla-típusú eszközök nullát vagy zéró lehajlást használnak a mérni kívánt mennyiség nagyságának jelzésére. Ezek az eszközök nagy pontosságuk és érzékenységük miatt híresek. Ismert mennyiséget hasonlítanak össze ismeretlen mennyiséggel. Ha az ismert és az ismeretlen mennyiség értékei egyenlők, az eszköz mutatója nullát vagy zérót mutat. A nulla-típusú eszközöket gyakran potenciometerekben és galvanometerekben használják, hogy pontosan meghatározzák a nulla pontokat, amelyek szükségesek az elektromos és elektronikus alkalmazásokban a pontos mérésekhez.

Lehajlás-típusú eszközök

A lehajlás-típusú eszközök a mutató lehajlásán alapulóan határozzák meg a mérni kívánt mennyiség értékét. Amikor a mérni kívánt mennyiség hatással van az eszközre, az mozgó rendszer (amely kalibrált skálán van) mutatóját lehajlíthatja. A mutató helyzetének megfigyelésével a skálán a mérni kívánt mennyiség nagysága meghatározható.

A lehajlás-típusú eszközöket tovább oszthatjuk három kategóriába:

• Megjelenítő eszközök: Ezek az eszközök közvetlenül jelenítik meg a mérni kívánt mennyiség nagyságát. Általában egy mutatóval rendelkeznek, amely egy gradált skálán halad. A megjelenítő eszközök például a voltmeterek, ampermeterek és teljesítményfaktormeterek, amelyek széles körben használódnak elektromos paraméterek monitorozására és mérésére különböző áramkörökben és rendszerekben.

• Integráló eszközök: Az integráló eszközöket a bizonyos időszakra eső teljes energiamennyiség mérésére használják. Az integráló eszközök által mérni kívánt teljes energia a mérési idő és a mérni kívánt elektromos mennyiség szorzata. Gyakori példák az integráló eszközökre az energia- és watthourmérések, amelyek szükségesek a fogyasztók által felhasznált elektromos energiáért történő pontos számlázáshoz.

• Rendszergazdai eszközök: A rendszergazdai eszközöket arra használják, hogy rendszeresen dokumentálják a körteher állapotát. Általában egy mozgó rendszerrel rendelkeznek, amely tollat vagy ceruzát visel, ami enyhe érintésben van egy papírlappal vagy más dokumentáló anyaggal. Ahogy a mérni kívánt elektromos mennyiség változik, a kerék mozgása a dokumentáló anyagon nyomot hagy, amely a mennyiség változását időben szemlélteti. Ez a grafikus ábrázolás nagyon hasznos trendek elemzésére, problémák diagnosztizálására és elektromos rendszerek teljesítményének monitorozására.

Az elektromos és mechanikus eszközökhöz képest az elektronikus eszközök általában jelentősen gyorsabb válaszidővel rendelkeznek. Ez a gyors válaszidő lehetővé teszi, hogy gyorsan észleljék és reagáljanak az elektromos mennyiségek változásaira, ami nagyon alkalmas a valós időben történő figyelésre és elemzésre, például magas sebességű adatszerezési rendszerek, irányító rendszerek és modern kommunikációs technológiák esetén.