การจำแนกเครื่องมือวัด
เครื่องมือวัด: คำนิยาม การจำแนกประเภท และลักษณะ
เครื่องมือวัดคืออุปกรณ์ที่ใช้ในการกำหนดปริมาณทางกายภาพและไฟฟ้า แนวคิดของการวัดโดยพื้นฐานแล้วเกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบปริมาณสองปริมาณที่มีหน่วยเดียวกัน หนึ่งในปริมาณเหล่านี้มีขนาดที่ไม่ทราบ ซึ่งจะถูกเปรียบเทียบกับค่ามาตรฐานที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ผ่านการเปรียบเทียบนี้ จะได้ผลลัพธ์เป็นตัวเลข ซึ่งแสดงถึงค่าที่วัดได้ของปริมาณที่ไม่ทราบ
เครื่องมือวัดสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:
เครื่องมือไฟฟ้า
เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์
เครื่องมือกลไก
เครื่องมือกลไกออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณทางกายภาพเป็นหลัก เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีสภาพคงที่และเสถียร อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของเครื่องมือกลไกคือไม่สามารถตอบสนองได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อสภาพที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหรือแบบพลิกผัน ตัวอย่างเช่น อาจไม่สามารถจับภาพเหตุการณ์ชั่วขณะหรือความผันผวนของพารามิเตอร์ทางกายภาพได้อย่างถูกต้อง
เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ในทางตรงกันข้าม มีข้อดีอย่างมากในการตอบสนองอย่างรวดเร็ว เมื่อเทียบกับเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องมือกลไก เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์สามารถตรวจจับและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของปริมาณที่วัดได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการการตรวจสอบและวัดแบบเรียลไทม์ เช่น การวัดปรากฏการณ์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว
เครื่องมือไฟฟ้าออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณไฟฟ้า เช่น กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า ตัวอย่างของเครื่องมือวัดไฟฟ้า ได้แก่ แอมมิเตอร์ โวลท์มิเตอร์ และวัตต์มิเตอร์ แอมมิเตอร์ใช้วัดกระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมแปร์ โวลท์มิเตอร์ใช้วัดแรงดันไฟฟ้า และวัตต์มิเตอร์ใช้วัดกำลังไฟฟ้า การจำแนกประเภทของเครื่องมือไฟฟ้ามักขึ้นอยู่กับวิธีการแสดงผลหรือแทนค่าผลลัพธ์ บางเครื่องมืออาจใช้เข็มอนาล็อก จอแสดงผลดิจิตอล หรือวิธีอื่น ๆ เพื่อแสดงค่าที่วัดได้ แต่ละวิธีมีข้อดีและแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของงานวัด
ประเภทของเครื่องมือไฟฟ้า
ในบทความนี้ เราจะสำรวจประเภทต่าง ๆ ของเครื่องมือไฟฟ้า แต่ละประเภทมีลักษณะและแอปพลิเคชันที่เป็นเอกลักษณ์
เครื่องมือชนิดสมบูรณ์
เครื่องมือชนิดสมบูรณ์กำหนดค่าของปริมาณที่วัดได้จากค่าคงที่ทางกายภาพ ค่าคงที่ทางกายภาพเหล่านี้อาจรวมถึงพารามิเตอร์ เช่น มุมเบี่ยงเบน องศาเฉพาะ หรือค่าคงที่ของมิเตอร์ เพื่อหาค่าของปริมาณที่วัดได้จากเครื่องมือชนิดสมบูรณ์ มักต้องใช้การคำนวณทางคณิตศาสตร์เพื่อแปลความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่ทางกายภาพที่สังเกตได้กับปริมาณที่วัด
ตัวอย่างสำคัญของเครื่องมือชนิดสมบูรณ์คือกาลวาโนมิเตอร์แทนเจนต์ ในอุปกรณ์นี้ ขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านวงจรคอยล์ถูกคำนวณโดยใช้แทนเจนต์ของมุมเบี่ยงเบนของวงจรคอยล์ พร้อมกับปัจจัยอื่น ๆ เช่น ส่วนประกอบแนวนอนของสนามแม่เหล็กโลก รัศมีของวงจรคอยล์ และจำนวนรอบของสาย ด้วยความพึ่งพาค่าความสัมพันธ์ทางกายภาพที่แม่นยำและความต้องการในการคำนวณอย่างละเอียด เครื่องมือชนิดสมบูรณ์มักใช้ในห้องทดลองที่ต้องการการวัดที่แม่นยำและพื้นฐาน
เครื่องมือรอง
เครื่องมือรองแสดงขนาดของปริมาณที่วัดได้ผ่านการเบี่ยงเบน การสอบเทียบเครื่องมือเหล่านี้กับเครื่องมือมาตรฐานเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดที่แม่นยำ ต่างจากเครื่องมือชนิดสมบูรณ์ เครื่องมือรองให้ผลลัพธ์โดยตรง ไม่ต้องการการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนเพื่อกำหนดค่าที่วัดได้ ความง่ายในการใช้งานทำให้เครื่องมือรองมีประโยชน์อย่างมากสำหรับงานวัดประจำวันหลากหลาย
เครื่องมือดิจิตอล
เครื่องมือดิจิตอลแสดงผลลัพธ์ในรูปแบบตัวเลข โดยมีข้อดีหลายประการเหนือเครื่องมืออนาล็อก หนึ่งในข้อดีหลักคือความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากผลลัพธ์ดิจิตอลลดโอกาสในการผิดพลาดจากการอ่านสเกลอนาล็อก ทำให้เครื่องมือดิจิตอลเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การวิศวกรรม และการควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรม
เครื่องมืออนาล็อก
เครื่องมืออนาล็อกมีลักษณะโดยมีผลลัพธ์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง มักมีเข็มที่เคลื่อนที่ตามสเกลที่สอบเทียบเพื่อแสดงขนาดของปริมาณที่วัด เครื่องมืออนาล็อกสามารถจำแนกออกเป็นสองประเภทย่อย:
เครื่องมือชนิดศูนย์
เครื่องมือชนิดศูนย์ใช้การเบี่ยงเบนศูนย์หรือศูนย์เพื่อแสดงขนาดของปริมาณที่วัด เครื่องมือเหล่านี้มีชื่อเสียงในความแม่นยำและความไวสูง ทำงานตามหลักการเปรียบเทียบปริมาณที่ทราบกับปริมาณที่ไม่ทราบ เมื่อค่าของปริมาณที่ทราบและปริมาณที่ไม่ทราบเท่ากัน เข็มของเครื่องมือจะแสดงการเบี่ยงเบนศูนย์หรือศูนย์ เครื่องมือชนิดศูนย์มักใช้ในโพเทนเทียมมิเตอร์และกาลวาโนมิเตอร์เพื่อระบุจุดศูนย์ ซึ่งจำเป็นสำหรับการวัดที่แม่นยำในแอปพลิเคชันทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ
เครื่องมือชนิดเบี่ยงเบน
เครื่องมือชนิดเบี่ยงเบนกำหนดค่าของปริมาณที่วัดได้จากการเบี่ยงเบนของเข็ม เมื่อปริมาณที่วัดกระทำต่อเครื่องมือ จะทำให้เข็มของระบบเคลื่อนที่ (ซึ่งติดตั้งบนสเกลที่สอบเทียบ) เบี่ยงเบน โดยการสังเกตตำแหน่งของเข็มบนสเกล สามารถกำหนดขนาดของปริมาณที่วัดได้
เครื่องมือชนิดเบี่ยงเบนสามารถจำแนกออกเป็นสามหมวด:
เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องมือกลไก เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์มักมีเวลาตอบสนองที่เร็วขึ้นอย่างมาก ความสามารถในการตอบสนองอย่างรวดเร็วนี้ทำให้สามารถตรวจจับและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของปริมาณไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการตรวจสอบและวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ เช่น ในระบบการจัดเก็บข้อมูลความเร็วสูง ระบบควบคุม และเทคโนโลยีการสื่อสารสมัยใหม่
