Классификация измерительных приборов

Измерительные приборы: определение, классификация и характеристики

Измерительный прибор — это устройство, используемое для количественного определения физических и электрических величин. Концепция измерения включает в себя сравнение двух величин, имеющих одну и ту же единицу измерения. Одна из этих величин имеет неизвестную величину, которая затем сравнивается с предопределенным стандартным значением. В результате этого сравнения получается численный результат, представляющий измеренное значение неизвестной величины.

Измерительные приборы можно разделить на три основных типа:

• Электрические приборы

• Электронные приборы

• Механические приборы

Механические приборы предназначены в основном для измерения физических величин. Они хорошо подходят для применения в статических и стабильных условиях. Однако их ограничение заключается в том, что они не могут эффективно реагировать на динамические или быстро меняющиеся условия. Например, они могут не точно зафиксировать кратковременные события или колебания физических параметров.

Электронные приборы, напротив, имеют значительное преимущество благодаря быстрому времени отклика. По сравнению с электрическими и механическими приборами, они могут быстро обнаруживать и реагировать на изменения измеряемой величины. Это делает их идеальными для применения, требующего мониторинга и измерения в реальном времени быстро изменяющихся явлений.

Электрические приборы специально разработаны для измерения электрических величин, таких как ток, напряжение и мощность. Примеры электрических измерительных приборов включают амперметр, вольтметр и ваттметр. Амперметр используется для измерения электрического тока в амперах, вольтметр применяется для измерения напряжения, а ваттметр используется для определения электрической мощности. Классификация электрических приборов часто зависит от методов, используемых для отображения или представления выходного показания. Разные приборы могут использовать аналоговые шкалы, цифровые дисплеи или другие средства для передачи измеренных значений, каждый из которых имеет свои преимущества и области применения в зависимости от конкретных требований к задаче измерения.

Типы электрических приборов

В этой статье мы рассмотрим различные типы электрических приборов, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и области применения.

Абсолютные приборы

Абсолютный прибор определяет значение измеряемой величины на основе физических констант. Эти физические константы могут включать параметры, такие как угол отклонения, определенные градусы или постоянные метра. Для получения значения измеряемой величины с абсолютного прибора обычно требуется математический расчет, чтобы интерпретировать связь между наблюдаемой физической константой и измеряемой величиной.

Примером абсолютного прибора является тангенциальный гальванометр. В этом устройстве величина тока, проходящего через его катушку, вычисляется с использованием тангенса угла отклонения катушки, а также факторов, таких как горизонтальная составляющая магнитного поля Земли, радиус катушки и количество витков провода. Благодаря своей зависимости от точных физических соотношений и необходимости подробных расчетов, абсолютные приборы широко используются в лабораторных условиях, где необходимы точные и фундаментальные измерения.

Вторичные приборы

Вторичные приборы отображают величину измеряемой величины путем отклонения. Для точного измерения калибровка этих приборов против эталонного прибора является критически важной. В отличие от абсолютных приборов, вторичные приборы предоставляют прямой выход, устраняя необходимость сложных математических расчетов для определения измеренного значения. Эта простота делает их высокоэффективными для широкого спектра повседневных измерительных задач.

Цифровые приборы

Цифровые приборы представляют свой выход в числовой форме, предлагая несколько преимуществ по сравнению с их аналоговыми аналогами. Одним из ключевых преимуществ является повышенная точность, так как цифровые показания исключают возможность ошибок, связанных с чтением аналоговых шкал. Это делает цифровые приборы особенно подходящими для применений, где требуется высочайшая точность, таких как научные исследования, инженерия и промышленный контроль качества.

Аналоговые приборы

Аналоговые приборы характеризуются выходом, который изменяется непрерывно. Обычно они имеют указатель, который перемещается вдоль калиброванной шкалы, чтобы показать величину измеряемой величины. Аналоговые приборы можно дополнительно классифицировать на два подтипа:

Приборы нулевого типа

Приборы нулевого типа используют нулевое или нулевое отклонение для указания величины измеряемой величины. Эти приборы известны своей высокой точностью и чувствительностью. Они работают на принципе сравнения известной величины с неизвестной величиной. Когда значения известной и неизвестной величин равны, указатель прибора показывает нулевое или нулевое отклонение. Приборы нулевого типа широко используются в потенциометрах и гальванометрах для точного определения нулевых точек, которые необходимы для точных измерений в различных электрических и электронных приложениях.

Приборы отклоняющего типа

Приборы отклоняющего типа определяют значение измеряемой величины на основе отклонения указателя. Когда измеряемая величина воздействует на прибор, она вызывает отклонение указателя движущейся системы (которая установлена на калиброванной шкале). Наблюдая за положением указателя на шкале, можно определить величину измеряемой величины.

Приборы отклоняющего типа можно дополнительно подразделить на три категории:

• Указывающие приборы: Эти приборы предназначены для прямого отображения величины измеряемой величины. Они обычно имеют циферблат с указателем, который перемещается по градуированной шкале. Примеры указывающих приборов включают вольтметры, амперметры и косинус-факторы, которые широко используются для мониторинга и измерения электрических параметров в различных цепях и системах.

• Интегрирующие приборы: Интегрирующие приборы используются для измерения общей энергии, подаваемой в течение определенного периода. Общая энергия, измеренная этими приборами, рассчитывается как произведение времени и измеренной электрической величины. Примеры интегрирующих приборов включают счетчики электроэнергии, ватт-часовые счетчики, которые необходимы для точного начисления потребителям за потребляемую электроэнергию.

• Записывающие приборы: Записывающие приборы используются для документирования состояния цепи в регулярные интервалы. Они обычно имеют движущуюся систему, которая несет перо или стилус, слегка касающееся бумаги или другого записывающего материала. По мере изменения измеряемой электрической величины движение катушки отслеживается на записывающем материале, создавая кривую, иллюстрирующую изменение электрической величины во времени. Этот графический представление бесценен для анализа трендов, диагностики проблем и мониторинга производительности электрических систем.

По сравнению с электрическими и механическими приборами, электронные приборы, как правило, демонстрируют значительно более быстрое время отклика. Это быстрое время отклика позволяет им быстро обнаруживать и реагировать на изменения электрических величин, что делает их высоко подходящими для применений, требующих мониторинга и анализа в реальном времени, таких как системы высокоскоростного сбора данных, системы управления и современные технологии связи.