Класифікація вимірювальних приладів

Вимірювальні прилади: визначення, класифікація та характеристики

Вимірювальний прилад — це пристрій, який використовується для кількісного визначення фізичних та електричних величин. Концепція вимірювання фундаментально полягає у порівнянні двох величин, що мають однакову одиницю. Одна з цих величин має невідому величину, яка потім порівнюється з попередньо визначеною стандартною значенням. Через це порівняння отримується числовий результат, що представляє виміряне значення невідомої величини.

Вимірювальні прилади можна розподілити на три основні типи:

• Електричні прилади

• Електронні прилади

• Механічні прилади

Механічні прилади переважно призначаються для вимірювання фізичних величин. Вони добре підходять для застосувань, що стосуються статичних та стабільних умов. Однак, їх обмеження полягає в тому, що вони не можуть ефективно реагувати на динамічні або швидко змінюючіся умови. Наприклад, вони можуть не точно фіксувати транзиторні події або коливання фізичних параметрів.

З іншого боку, електронні прилади мають значну перевагу завдяки своїй швидкій реакції. Порівняно з електричними та механічними приладами, вони можуть швидко виявляти та реагувати на зміни вимірюваної величини. Це робить їх ідеальними для застосувань, що потребують реального часу моніторингу та вимірювання швидко змінюючихся явищ.

Електричні прилади спеціально розроблені для вимірювання електричних величин, таких як струм, напруга та потужність. Прикладами електричних вимірювальних приладів є амперметр, вольтметр та ваттметр. Амперметр використовується для вимірювання електричного струму в амперах, вольтметр використовується для вимірювання напруги, а ваттметр використовується для визначення електричної потужності. Класифікація електричних приладів часто залежить від методів, які використовуються для відображення або представлення вихідного показника. Різні прилади можуть використовувати аналогові циферблати, цифрові дисплеї або інші способи передачі виміряних значень, кожен з яких має свою власну набір переваг та застосувань, залежно від конкретних вимог до завдання вимірювання.

Типи електричних приладів

У цій статті ми розглянемо різні типи електричних приладів, кожен з яких має свої унікальні характеристики та застосування.

Абсолютні прилади

Абсолютний прилад визначає значення вимірюваної величини на основі фізичних констант. Ці фізичні константи можуть включати такі параметри, як кут відхилення, конкретні градуси або константи метра. Для отримання значення вимірюваної величини з абсолютного приладу, зазвичай, потрібні математичні розрахунки, щоб інтерпретувати зв'язок між спостереженими фізичними константами та вимірюваною величиною.

Приміром абсолютного приладу є тангенсний гальванометр. У цьому пристрої величина струму, що проходить через його катушку, розраховується за допомогою тангенса кута відхилення катушки, разом з факторами, такими як горизонтальна компонента магнітного поля Землі, радіус катушки та кількість витків проводу. Завдяки їхньої залежності від точних фізичних зв'язків та потреби у детальних розрахунках, абсолютні прилади широко використовуються в лабораторних умовах, де необхідні точні та фундаментальні вимірювання.

Другорядні прилади

Другорядні прилади відображають величину вимірюваної величини через відхилення. Для точного вимірювання важливо калібрувати ці прилади проти стандартного приладу. На відміну від абсолютних приладів, другорядні прилади надають пряме виведення, що усуває потребу у складних математичних розрахунках для визначення виміряного значення. Ця простота робить їх дуже практичними для широкого спектра повсякденних завдань вимірювання.

Цифрові прилади

Цифрові прилади представляють свій вивід у числовому форматі, що має ряд переваг по відношенню до їхніх аналогових аналогів. Одним з ключових переваг є покращена точність, оскільки цифрові показники усувають можливість людської помилки, пов'язаної з читанням аналогових шкал. Це робить цифрові прилади особливо придатними для застосувань, де точність має найвищий пріоритет, такі як наукові дослідження, інженерія та промислова контроль якості.

Аналогові прилади

Аналогові прилади характеризуються виводом, який змінюється неперервно. Вони зазвичай мають стрілку, яка переміщується вздовж каліброваної шкали, щоб вказати величину вимірюваної величини. Аналогові прилади можна поділити на два підтипу:

Прилади нульового типу

Прилади нульового типу використовують нульове або нульове відхилення для вказівки величини вимірюваної величини. Ці прилади відомі своєю високою точністю та чутливістю. Вони працюють на принципі порівняння відомої величини з невідомою величиною. Коли значення відомої та невідомої величин дорівнюють, стрілка приладу показує нульове або нульове відхилення. Прилади нульового типу широко використовуються в потенціометрах та гальванометрах для точного визначення нульових точок, які є важливими для точних вимірювань у різних електричних та електронних застосуваннях.

Прилади типу відхилення

Прилади типу відхилення визначають значення вимірюваної величини на основі відхилення стрілки. Коли вимірювана величина діє на прилад, вона призводить до відхилення стрілки рухомої системи (яка монтується на каліброваній шкалі). Спостерігаючи положення стрілки на шкалі, можна визначити величину вимірюваної величини.

Прилади типу відхилення можна поділити на три категорії:

• Індикаторні прилади: Ці прилади розроблені для прямого відображення величини вимірюваної величини. Вони зазвичай мають циферблат з стрілкою, яка переміщується по градуйованій шкалі. Прикладами індикаторних приладів є вольтметри, амперметри та коефіцієнти сили, які широко використовуються для моніторингу та вимірювання електричних параметрів у різних цепях та системах.

• Інтегруючі прилади: Інтегруючі прилади використовуються для вимірювання загальної енергії, наданої протягом певного періоду. Загальна енергія, виміряна цими приладами, розраховується як добуток часу та вимірюваної електричної величини. Звичайні приклади інтегруючих приладів — енергетичні лічильники, ватт-годинні лічильники, які є необхідними для точного розрахунку споживачів електроенергії, яку вони використовують.

• Реєстраторні прилади: Реєстраторні прилади використовуються для документування умов цепи з регулярними інтервалами. Вони зазвичай мають рухому систему, яка несе ручку або стилус, який легко торкається паперового аркуша або іншого записного середовища. Коли змінюється вимірювана електрична величина, рух катушки відслідковується на записному середовищі, створюючи криву, яка ілюструє зміну електричної величини з часом. Це графічне представлення незамінне для аналізу трендів, діагностики проблем та моніторингу продуктивності електричних систем.

Порівняно з електричними та механічними приладами, електронні прилади зазвичай демонструють значно швидші часові характеристики. Ця швидка реакція дозволяє їм швидко виявляти та реагувати на зміни електричних величин, що робить їх дуже придатними для застосувань, що потребують реального часу моніторингу та аналізу, таких як системи швидкого збору даних, системи керування та сучасні технології зв'язку.