Mērītāju klasifikācija

Mērīšanas ierīces: definīcija, klasifikācija un īpašības

Mērīšanas ierīce ir ierīce, kas tiek izmantota, lai kvantificētu fiziskas un elektriskas lieluma. Mērījuma koncepts būtībā ietver divu lielumu, kas dalījas ar vienu un to pašu mērvienību, salīdzināšanu. No šiem lielumiem viens ir ar nezināmu lielumu, kas tiek salīdzināts ar iepriekš noteikto standarta vērtību. Ar šo salīdzinājumu tiek iegūts skaitliska rezultāta, kas pārstāv nezināmā lieluma mērīto vērtību.

Mērīšanas ierīces var tikt kategorizētas trīs galvenajās veidās:

• Elektriskās ierīces

• Elektroniskās ierīces

• Mehāniskās ierīces

Mehāniskās ierīces ir galvenokārt dizainētas, lai mērītu fiziskas lielumus. Tās ir labi piemērotas lietojumam, kas saistīts ar statiskiem un stabiliem apstākļiem. Tomēr tos ierobežojums ir to spēja reaģēt uz dinamiskiem vai strauji mainīgajiem apstākļiem. Piemēram, tās var nebūt precīzas, mērījot pagaidu notikumus vai fizisko parametru svārstības.

Savukārt elektroniskās ierīces piedāvā nozīmīgu priekšrocību ar savu ātro reaģēšanas laiku. Salīdzinājumā ar gan elektriskajām, gan mehāniskajām ierīcēm tās var strauji uztvert un reaģēt uz mērāmajā lielumā notiekošajiem maiņām. Tas padara tās ideālas lietojumam, kur nepieciešama reala laika uzraudzība un mērījumi, kas attiecas uz strauji mainīgajiem fenomeniem.

Elektriskās ierīces ir speciāli dizainētas, lai mērītu elektriskos lielumus, piemēram, strāvu, spriegumu un jaudu. Elektriskās mērīšanas ierīces piemēri ietver ampermetru, voltmetru un vatmetru. Ampermetrs tiek izmantots, lai mērītu elektrisko strāvi amperos, voltmetrs tiek izmantots, lai mērītu spriegumu, bet vatmetrs tiek izmantots, lai noteiktu elektrisko jaudu. Elektriskās ierīces klasifikācija bieži atkarīga no metodēm, ko izmanto, lai parādītu vai attēlotu iznākuma lasījumu. Dažādas ierīces var izmantot analoģus rādītājus, digitālos displejus vai citas metodes, lai pārrādītu mērītos vērtības, katra ar savu priekšrocību un lietojumu, atkarībā no konkrētā mērījuma uzdevuma prasībām.

Elektriskās ierīces veidi

Šajā rakstā mēs izpētīsim dažādus elektriskās ierīces veidus, katrai ar savām unikālajām īpašībām un lietojumiem.

Absolūtās ierīces

Absolūtā ierīce nosaka mērāmajā lieluma vērtību, balstoties uz fiziķu konstantēm. Šīs fiziķu konstantes var ietvert parametrus, piemēram, novirzes leņķi, specifiskus grādus vai metru konstantes. Lai iegūtu mērāmajā lieluma vērtību no absolūtās ierīces, parasti ir nepieciešamas matemātiskas aprēķins, lai interpretētu starp novēroto fiziķu konstanti un mērāmo lielumu pastāvošo attiecību.

Absolūtās ierīces primārs piemērs ir tangensa galvanometrs. Šajā ierīcē caur ceļu ejotā strāves lielums tiek aprēķināts, izmantojot ceļa novirzes leņķa tangensu, kopā ar faktoriem, piemēram, Zemes magnētiskā lauka horizontālo sastāvdaļu, ceļa rādiusu un drātas grieziņu skaitu. Tās atkarībai no precīzām fiziķu attiecībām un detalizētiem aprēķiniem, absolūtās ierīces tiek bieži izmantotas laboratorijās, kur ir būtiskas precīzas un fundamentālas mērījumi.

Secundārās ierīces

Secundārās ierīces parāda mērāmajā lieluma lielumu caur novirzi. Precīzs mērījums ir būtisks, kalibrējot šīs ierīces pret standarta ierīci. Atšķirībā no absolūtās ierīces, secundārās ierīces sniedz tiešu iznākumu, izslēdzot sarežģītus matemātiskus aprēķinus, lai noteiktu mērāmajā lieluma vērtību. Šis vienkāršums padara tās ļoti praktiskas plašā līmeņa ikdienas mērījumiem.

Digitālās ierīces

Digitālās ierīces sniedz savu iznākumu skaitliskā formā, piedāvājot vairākas priekšrocības savām analoģajām kolēģēm. Viens no galvenajiem priekšrocībām ir uzlabota precizitāte, jo digitālie lasījumi izbeidz potenciālu cilvēka kļūdu, kas saistīta ar analoģisko skalas lasīšanu. Tas padara digitālās ierīces īpaši piemērotas lietojumam, kurā precizitāte ir visaugstākā prioritāte, piemēram, zinātniskajos pētījumos, inženierzinātnēs un rūpnieciskā kvalitātes kontrole.

Analoģiskās ierīces

Analoģiskās ierīces ir raksturotas ar iznākumu, kas nemainīgi mainās. Tās parasti ietver rādītāju, kas kustas pa kalibrētu skalu, lai norādītu mērāmajā lieluma lielumu. Analogo ierīces var tikt vēlreiz klasificētas divos apakšveidos:

Nulles tipa ierīces

Nulles tipa ierīces izmanto nulles vai nulles novirzi, lai norādītu mērāmajā lieluma lielumu. Šīs ierīces ir slavenas ar savu augsto precizitāti un jūtību. Tās darbojas, salīdzinot zināmu lielumu ar nezināmu lielumu. Kad zināmais un nezināmais lielums ir vienāds, ierīces rādītājs rāda nulles vai nulles novirzi. Nulles tipa ierīces tiek bieži izmantotas potenciometros un galvanometros, lai precīzi identificētu nulles punktus, kas ir būtiski precīziem mērījumiem dažādos elektriskajos un elektroniskajos lietojumos.

Novirzes tipa ierīces

Novirzes tipa ierīces nosaka mērāmajā lieluma vērtību, balstoties uz rādītāja novirzi. Kad mērāmajā lieluma iedarbojas uz ierīci, tas izraisīs kustības sistēmas rādītāja (kas montēts uz kalibrētu skalu) novirzi. Novērojot rādītāja pozīciju uz skalu, var noteikt mērāmajā lieluma lielumu.

Novirzes tipa ierīces var tikt vēlreiz sadalītas trīs kategorijās:

• Rādīšanas ierīces: Šīs ierīces ir dizainētas, lai tieši parādītu mērāmajā lieluma lielumu. Tās parasti ietver skalas ar rādītāju, kas kustas pa graduētu skalu. Rādīšanas ierīču piemēri ietver voltmetrus, ampermetrus un spēka faktora metrus, kas tiek plaši izmantoti, lai uzraudzītu un mērītu elektriskos parametrus dažādos shēmās un sistēmās.

• Integrējošas ierīces: Integrējošās ierīces tiek izmantotas, lai mērītu kopējo enerģiju, kas tiek piegādāta konkrētā laikā. Kopējā enerģija, kas mērīta ar šīm ierīcēm, tiek aprēķināta kā laika un mērītā elektriskā lieluma produkts. Parastie integrējošo ierīcu piemēri ir enerģijas metri, vatstundu metri, kas ir būtiski, lai precīzi rēķinātu patērētājiem par patērēto elektrisko enerģiju.

• Ierakstīšanas ierīces: Ierakstīšanas ierīces tiek izmantotas, lai dokumentētu šķīrņa stāvokli regulāriem intervāliem. Tās parasti ietver kustības sistēmu, kas nes piluma vai stilusa, kas viegli pieskaras papīra lapai vai citam ierakstīšanas materiālam. Kad mērāmajā elektriskā lieluma mainās, ceļa kustība tiek izsekota uz ierakstīšanas materiāla, radot līkni, kas ilustrē elektriskā lieluma maiņu laikā. Šis grafiskais attēlojums ir bezvērtīgs, lai analizētu tendences, diagnosticētu problēmas un uzraudzītu elektriskās sistēmas veiktspēju.

Salīdzinājumā ar elektriskajām un mehāniskajām ierīcēm, elektroniskās ierīces parasti parāda nozīmisami ātrākus reaģēšanas laikus. Šis ātrs reaģēšanas ļauj tiem strauji uztvert un reaģēt uz elektriskajiem lielumiem, padarot tās ļoti piemērotas lietojumam, kur nepieciešama reala laika uzraudzība un analīze, piemēram, ātra datu iegūšanas sistēmas, kontrolēšanas sistēmas un modernās komunikācijas tehnoloģijas.