Classificatie van meetinstrumenten

Meetinstrumenten: Definitie, Classificatie en Kenmerken

Een meetinstrument is een apparaat dat wordt gebruikt om fysieke en elektrische grootheden te kwantificeren. Het concept van meting houdt fundamenteel in het vergelijken van twee grootheden die dezelfde eenheid delen. Een van deze grootheden heeft een onbekende grootte, die vervolgens wordt vergeleken met een vooraf gedefinieerde standaardwaarde. Door deze vergelijking wordt een numeriek resultaat verkregen, dat de gemeten waarde van de onbekende grootheid vertegenwoordigt.

Meetinstrumenten kunnen worden ingedeeld in drie hoofdcategorieën:

• Elektrische Instrumenten

• Elektronische Instrumenten

• Mechanische Instrumenten

Mechanische instrumenten zijn voornamelijk ontworpen voor het meten van fysieke grootheden. Ze zijn geschikt voor toepassingen met statische en stabiele omstandigheden. Echter, hun beperking ligt in hun onvermogen om effectief te reageren op dynamische of snel veranderende omstandigheden. Bijvoorbeeld, ze kunnen tijdelijke gebeurtenissen of fluctuaties in fysieke parameters niet nauwkeurig vastleggen.

Elektronische instrumenten daarentegen bieden een significant voordeel door hun snelle reactietijden. In vergelijking met zowel elektrische als mechanische instrumenten, kunnen ze snel veranderingen in de gemeten grootheid detecteren en erop reageren. Dit maakt ze ideaal voor toepassingen die real-time monitoring en meting van snel wisselende fenomenen vereisen.

Elektrische instrumenten zijn specifiek ontworpen voor het meten van elektrische grootheden zoals stroom, spanning en vermogen. Voorbeelden van elektrische meetinstrumenten zijn de ammeter, de voltmeter en de wattmeter. De ammeter wordt gebruikt om elektrische stroom in ampères te meten, de voltmeter wordt gebruikt om spanning te meten, en de wattmeter wordt gebruikt voor het bepalen van elektrisch vermogen. De classificatie van elektrische instrumenten hangt vaak af van de methoden die worden gebruikt om de uitvoerweergave weer te geven. Verschillende instrumenten kunnen analoge wijzerplaten, digitale weergaven of andere middelen gebruiken om de gemeten waarden over te brengen, elk met zijn eigen set voordelen en toepassingen, afhankelijk van de specifieke eisen van de metingstaak.

Soorten Elektrische Instrumenten

In dit artikel zullen we de verschillende soorten elektrische instrumenten onderzoeken, elk met zijn unieke kenmerken en toepassingen.

Absolute Instrumenten

Een absoluut instrument bepaalt de waarde van een gemeten grootheid op basis van fysieke constanten. Deze fysieke constanten kunnen parameters omvatten zoals de hoek van afwijking, specifieke graden of meterconstanten. Om de waarde van de gemeten grootheid van een absoluut instrument te verkrijgen, zijn meestal wiskundige berekeningen nodig om de relatie tussen de waargenomen fysieke constante en de gemeten grootheid te interpreteren.

Een belangrijk voorbeeld van een absoluut instrument is de tangensgalvanometer. In dit apparaat wordt de grootte van de stroom die door de spoel loopt berekend met behulp van de tangens van de hoek van afwijking van de spoel, samen met factoren zoals de horizontale component van het aardmagnetisch veld, de straal van de spoel en het aantal draadomwentelingen. Vanwege hun afhankelijkheid van nauwkeurige fysieke relaties en de noodzaak tot gedetailleerde berekeningen, worden absolute instrumenten vaak gebruikt in laboratoriumomgevingen waar nauwkeurige en fundamentele metingen essentieel zijn.

Secundaire Instrumenten

Secundaire instrumenten tonen de grootte van de meetbare grootheid door afwijking. Voor nauwkeurige meting is de kalibratie van deze instrumenten tegen een standaardinstrument cruciaal. Anders dan absolute instrumenten leveren secundaire instrumenten een directe uitvoer, waardoor complexe wiskundige berekeningen overbodig zijn om de gemeten waarde te bepalen. Deze eenvoud maakt ze zeer praktisch voor een breed scala aan alledaagse metingstaken.

Digitale Instrumenten

Digitale instrumenten presenteren hun uitvoer in een numerieke indeling, wat verschillende voordelen biedt ten opzichte van hun analoge tegenhangers. Een van de belangrijkste voordelen is de verbeterde nauwkeurigheid, omdat digitale lezingen het potentieel voor menselijke fouten bij het lezen van analoge schalen elimineren. Dit maakt digitale instrumenten bijzonder geschikt voor toepassingen waar precisie van het grootste belang is, zoals in wetenschappelijk onderzoek, techniek en industriële kwaliteitscontrole.

Analoge Instrumenten

Analoge instrumenten worden gekenmerkt door een uitvoer die continu varieert. Ze hebben meestal een wijzer die langs een gekalibreerde schaal beweegt om de grootte van de meetbare grootheid aan te geven. Analoge instrumenten kunnen worden ingedeeld in twee subtypes:

Null Type Instrumenten

Null type instrumenten gebruiken nul- of nullafwijking om de grootte van de gemeten grootheid aan te geven. Deze instrumenten staan bekend om hun hoge nauwkeurigheid en gevoeligheid. Ze werken volgens het principe van het vergelijken van een bekende grootheid met een onbekende grootheid. Wanneer de waarden van de bekende en onbekende grootheden gelijk zijn, toont de wijzer van het instrument een null- of nulafwijking. Null type instrumenten worden vaak gebruikt in potentiometers en galvanometers om nulpunten nauwkeurig te identificeren, die essentieel zijn voor nauwkeurige metingen in verschillende elektrische en elektronische toepassingen.

Afwijking Type Instrumenten

Afwijking type instrumenten bepalen de waarde van de meetgrootheid op basis van de afwijking van een wijzer. Wanneer de gemeten grootheid werkt op het instrument, veroorzaakt het dat de wijzer van het bewegende systeem (dat is aangebracht op een gekalibreerde schaal) afwijkt. Door de positie van de wijzer op de schaal te observeren, kan de grootte van de gemeten grootheid worden bepaald.

Afwijking type instrumenten kunnen verder worden onderverdeeld in drie categorieën:

• Aanduidingsinstrumenten: Deze instrumenten zijn ontworpen om de grootte van de gemeten grootheid direct weer te geven. Ze hebben meestal een wijzerplaat met een wijzer die over een verdeelde schaal beweegt. Voorbeelden van aanduidingsinstrumenten zijn voltmeters, ammeters en cosinus phi-meters, die wijdverspreid worden gebruikt voor het monitoren en meten van elektrische parameters in verschillende circuits en systemen.

• Integrerende Instrumenten: Integrerende instrumenten worden gebruikt om de totale energie te meten die over een specifieke periode wordt geleverd. De totale energie die door deze instrumenten wordt gemeten, wordt berekend als het product van tijd en de gemeten elektrische grootheid. Algemene voorbeelden van integrerende instrumenten zijn energiemeters, wattuur-meters, die essentieel zijn voor het nauwkeurig factureren van consumenten voor de elektrische energie die zij verbruiken.

• Registratie Instrumenten: Registratie instrumenten worden gebruikt om de circuitcondities op regelmatige tijdsintervallen te documenteren. Ze hebben meestal een bewegend systeem dat een pen of stift draagt, die licht contact maakt met een papierblad of ander registratiemiddel. Terwijl de elektrische grootheid die wordt gemeten verandert, wordt de beweging van de spoel getraceerd op het registratiemiddel, waardoor een curve ontstaat die de variatie van de elektrische grootheid over de tijd illustreert. Deze grafische weergave is onmisbaar voor het analyseren van trends, het diagnosticeren van problemen en het monitoren van de prestaties van elektrische systemen.

In vergelijking met elektrische en mechanische instrumenten, tonen elektronische instrumenten doorgaans aanzienlijk snellere reactietijden. Deze snelle reactie stelt hen in staat om snel veranderingen in elektrische grootheden te detecteren en erop te reageren, waardoor ze zeer geschikt zijn voor toepassingen die real-time monitoring en analyse vereisen, zoals in high-speed data-acquisitiesystemen, besturingssystemen en moderne communicatietechnologieën.