Mätinstrumenters klassificering
Mätinstrument: Definition, klassificering och egenskaper
Ett mätinstrument är en enhet som används för att kvantifiera fysiska och elektriska storheter. Begreppet mätning innefattar i grunden en jämförelse mellan två storheter som delar samma enhet. En av dessa storheter har ett okänt värde, vilket sedan jämförs med ett fördefinierat standardvärde. Genom denna jämförelse erhålls ett numeriskt resultat som representerar det mätta värdet för den okända storheten.
Mätinstrument kan indelas i tre huvudtyper:
Elektriska instrument
Elektroniska instrument
Mekaniska instrument
Mekaniska instrument är främst utformade för att mäta fysiska storheter. De är väl lämpade för tillämpningar som involverar statiska och stabila förhållanden. Deras begränsning ligger dock i deras oförmåga att effektivt svara på dynamiska eller snabbt föränderliga förhållanden. Till exempel kan de inte alltid korrekt fånga tillfälliga händelser eller variationer i fysiska parametrar.
Elektroniska instrument, å andra sidan, erbjuder en betydande fördel med sina snabba svarstider. Jämfört med både elektriska och mekaniska instrument kan de snabbt upptäcka och reagera på förändringar i den mätta storheten. Detta gör dem idealiska för tillämpningar som kräver realtidsövervakning och mätning av snabbt varierande fenomen.
Elektriska instrument är specifikt utformade för att mäta elektriska storheter som ström, spänning och effekt. Exempel på elektriska mätinstrument inkluderar ampermeter, voltmeter och wattmeter. Ampermeter används för att mäta elektrisk ström i ampere, voltmeter används för att mäta spänning, och wattmeter används för att bestämma elektrisk effekt. Klassificeringen av elektriska instrument beror ofta på metoder som används för att visa eller representera utdata. Olika instrument kan använda analoga skivor, digitala displayar eller andra medel för att meddela de mätta värdena, varje med sina egna fördelar och tillämpningar beroende på de specifika kraven för mätuppgiften.
Typer av elektriska instrument
I denna artikel kommer vi att utforska de olika typerna av elektriska instrument, varje med sina unika egenskaper och tillämpningar.
Absoluta instrument
Ett absolut instrument fastställer värdet av en mätt storhet baserat på fysiska konstanter. Dessa fysiska konstanter kan inkludera parametrar som vinkelavvikelse, specifika grader eller meterskonstanter. För att erhålla värdet av den mätta storheten från ett absolut instrument krävs vanligtvis matematiska beräkningar för att tolka förhållandet mellan den observerade fysiska konstanten och den mätta storheten.
Ett primärt exempel på ett absolut instrument är tangentgalvanometern. I detta instrument beräknas magnituden av strömmen genom dess spole med hjälp av tangens av spolens vinkelavvikelse, tillsammans med faktorer som den horisontella komponenten av jordens magnetfält, spolens radie och antalet tråddrag. På grund av deras beroende av exakta fysiska relationer och behovet av detaljerade beräkningar används absoluta instrument vanligtvis i laboratoriemiljöer där noggranna och fundamentala mätningar är nödvändiga.
Sekundära instrument
Sekundära instrument visar magnituden av den mätbara storheten genom avvikelse. För noggrann mätning är kalibrering av dessa instrument mot ett standardinstrument avgörande. Själva sekundära instrument ger en direkt utgång, vilket eliminerar behovet av komplexa matematiska beräkningar för att fastställa det mätta värdet. Denna enkelhet gör dem mycket praktiska för en mängd olika vardagliga mätuppgifter.
Digitala instrument
Digitala instrument presenterar sin utgång i numerisk form, vilket erbjuder flera fördelar jämfört med sina analoga motsvarigheter. Ett av de viktigaste fördelarna är ökad precision, eftersom digitala läsningar elimineras potentialen för mänsklig felaktighet som är associerad med läsning av analoga skalor. Detta gör digitala instrument särskilt lämpliga för tillämpningar där precision är av största vikt, såsom inom vetenskaplig forskning, teknik och industriell kvalitetskontroll.
Analoga instrument
Analoga instrument kännetecknas av en utgång som varierar kontinuerligt. De har vanligtvis en pekare som rör sig längs en kalibrerad skala för att indikera magnituden av den mätbara storheten. Analoga instrument kan ytterligare indelas i två underkategorier:
Nolltypsinstrument
Nolltypsinstrument använder noll eller nollavvikelse för att indikera magnituden av den mätta storheten. Dessa instrument är kända för sin höga precision och känslighet. De fungerar enligt principen om jämförelse mellan en känd storhet och en okänd storhet. När värdena för den kända och okända storheten är lika visar instrumentets pekare en noll eller nollavvikelse. Nolltypsinstrument används vanligtvis i potentiometer och galvanometer för att exakt identifiera nollpunkter, vilket är nödvändigt för noggranna mätningar i olika elektriska och elektroniska tillämpningar.
Avvikelse-typsinstrument
Avvikelse-typsinstrument fastställer värdet av den mätta storheten baserat på avvikelsen av en pekare. När den mätta storheten verkar på instrumentet orsakar det att pekaren i det rörliga systemet (som är monterat på en kalibrerad skala) avveks. Genom att observera positionen av pekaren på skalan kan magnituden av den mätta storheten fastställas.
Avvikelse-typsinstrument kan ytterligare indelas i tre kategorier:
Jämfört med elektriska och mekaniska instrument visar elektroniska instrument generellt sett betydligt snabbare svarstider. Denna snabba respons möjliggör för dem att snabbt upptäcka och reagera på förändringar i elektriska storheter, vilket gör dem mycket lämpliga för tillämpningar som kräver realtidsövervakning och analys, såsom i höghastighets datainsamlingsystem, styrsystem och modern kommunikationsteknik.
