Phân loại thiết bị đo lường

Công cụ Đo Lường: Định nghĩa, Phân loại và Đặc điểm

Công cụ đo lường là thiết bị được sử dụng để định lượng các đại lượng vật lý và điện. Khái niệm về đo lường cơ bản liên quan đến việc so sánh hai đại lượng có cùng đơn vị. Một trong số các đại lượng này có độ lớn không xác định, sau đó được so sánh với một giá trị chuẩn đã định trước. Qua so sánh này, kết quả số được thu được, đại diện cho giá trị đo của đại lượng không xác định.

Công cụ đo lường có thể được phân thành ba loại chính:

• Thiết bị Điện

• Thiết bị Điện tử

• Thiết bị Cơ khí

Thiết bị cơ khí chủ yếu được thiết kế để đo các đại lượng vật lý. Chúng phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến điều kiện tĩnh và ổn định. Tuy nhiên, hạn chế của chúng nằm ở khả năng phản ứng kém hiệu quả đối với điều kiện động hoặc thay đổi nhanh chóng. Ví dụ, chúng có thể không ghi nhận chính xác các sự kiện tạm thời hoặc biến động trong các thông số vật lý.

Ngược lại, thiết bị điện tử mang lại lợi thế đáng kể với thời gian phản ứng nhanh. So với cả thiết bị điện và cơ khí, chúng có thể nhanh chóng phát hiện và phản ứng với sự thay đổi của đại lượng được đo. Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu theo dõi và đo lường tức thì các hiện tượng thay đổi nhanh chóng.

Thiết bị điện được thiết kế đặc biệt để đo các đại lượng điện như dòng điện, điện áp và công suất. Các ví dụ về thiết bị đo điện bao gồm ampe kế, vôn kế và watt kế. Ampe kế được sử dụng để đo dòng điện bằng ampe, vôn kế được sử dụng để đo điện áp, và watt kế được sử dụng để xác định công suất điện. Phân loại thiết bị điện thường dựa trên phương pháp hiển thị hoặc biểu diễn kết quả đọc. Các thiết bị khác nhau có thể sử dụng đồng hồ analog, màn hình kỹ thuật số hoặc các phương tiện khác để truyền đạt các giá trị đo, mỗi loại có ưu điểm và ứng dụng riêng tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của nhiệm vụ đo lường.

Loại Thiết bị Điện

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các loại thiết bị điện khác nhau, mỗi loại có đặc điểm và ứng dụng riêng.

Thiết bị Tuyệt đối

Thiết bị tuyệt đối xác định giá trị của đại lượng được đo dựa trên hằng số vật lý. Các hằng số vật lý có thể bao gồm các tham số như góc lệch, độ cụ thể hoặc hằng số mét. Để lấy giá trị của đại lượng được đo từ thiết bị tuyệt đối, thường cần thực hiện các phép tính toán học để diễn giải mối quan hệ giữa hằng số vật lý được quan sát và đại lượng đang được đo.

Một ví dụ điển hình của thiết bị tuyệt đối là galvanô tiếp tuyến. Trong thiết bị này, cường độ dòng điện đi qua cuộn dây được tính toán bằng cách sử dụng tang của góc lệch cuộn dây, cùng với các yếu tố như thành phần ngang của từ trường trái đất, bán kính cuộn dây và số vòng dây. Do phụ thuộc vào các mối quan hệ vật lý chính xác và cần các phép tính chi tiết, thiết bị tuyệt đối thường được sử dụng trong môi trường phòng thí nghiệm nơi cần các phép đo chính xác và cơ bản.

Thiết bị Thứ cấp

Thiết bị thứ cấp hiển thị độ lớn của đại lượng đo thông qua lệch. Để đo chính xác, việc hiệu chỉnh các thiết bị này so với thiết bị chuẩn là rất quan trọng. Không giống như thiết bị tuyệt đối, thiết bị thứ cấp cung cấp đầu ra trực tiếp, loại bỏ nhu cầu tính toán phức tạp để xác định giá trị đo. Sự đơn giản này làm cho chúng rất thực tế cho nhiều tác vụ đo lường hàng ngày.

Thiết bị Kỹ thuật số

Thiết bị kỹ thuật số trình bày đầu ra của chúng dưới dạng số, mang lại nhiều lợi ích so với các thiết bị analog. Một trong những lợi ích chính là độ chính xác cao hơn, vì các đọc số kỹ thuật số loại bỏ khả năng lỗi do con người liên quan đến việc đọc các vạch analog. Điều này làm cho các thiết bị kỹ thuật số đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác tối đa, chẳng hạn như nghiên cứu khoa học, kỹ thuật và kiểm soát chất lượng công nghiệp.

Thiết bị Analog

Thiết bị analog được đặc trưng bởi đầu ra thay đổi liên tục. Chúng thường có một con trỏ di chuyển dọc theo một vạch được hiệu chỉnh để chỉ độ lớn của đại lượng đo. Thiết bị analog có thể được phân loại thành hai loại phụ:

Thiết bị Loại Null

Thiết bị loại null sử dụng lệch zero hoặc null để chỉ độ lớn của đại lượng được đo. Các thiết bị này nổi tiếng với độ chính xác và độ nhạy cao. Chúng hoạt động theo nguyên tắc so sánh một đại lượng đã biết với một đại lượng chưa biết. Khi giá trị của đại lượng đã biết và chưa biết bằng nhau, con trỏ của thiết bị chỉ ra lệch null hoặc zero. Thiết bị loại null thường được sử dụng trong potentiometer và galvanometer để xác định chính xác các điểm null, điều này rất quan trọng cho các phép đo chính xác trong các ứng dụng điện và điện tử khác nhau.

Thiết bị Loại Lệch

Thiết bị loại lệch xác định giá trị của đại lượng đo dựa trên lệch của con trỏ. Khi đại lượng được đo tác động lên thiết bị, nó gây ra lệch của con trỏ của hệ thống di chuyển (được gắn trên vạch hiệu chỉnh). Bằng cách quan sát vị trí của con trỏ trên vạch, độ lớn của đại lượng đo có thể được xác định.

Thiết bị loại lệch có thể được phân chia thành ba danh mục:

• Thiết bị Chỉ báo: Các thiết bị này được thiết kế để hiển thị độ lớn của đại lượng đo trực tiếp. Chúng thường có một đồng hồ với con trỏ di chuyển trên vạch chia độ. Các ví dụ về thiết bị chỉ báo bao gồm vôn kế, ampe kế và công suất nhân tố mét, được sử dụng rộng rãi để theo dõi và đo các thông số điện trong các mạch và hệ thống khác nhau.

• Thiết bị Tích hợp: Thiết bị tích hợp được sử dụng để đo tổng năng lượng cung cấp trong một khoảng thời gian cụ thể. Tổng năng lượng đo bởi các thiết bị này được tính toán là sản phẩm của thời gian và đại lượng điện được đo. Các ví dụ phổ biến về thiết bị tích hợp là đồng hồ năng lượng, watt giờ, rất quan trọng để ghi chính xác hóa đơn cho người tiêu dùng về năng lượng điện họ tiêu thụ.

• Thiết bị Ghi: Thiết bị ghi được sử dụng để ghi lại các điều kiện mạch tại các khoảng thời gian định kỳ. Chúng thường có một hệ thống di chuyển mang theo bút hoặc mực, nhẹ nhàng chạm vào tờ giấy hoặc phương tiện ghi khác. Khi đại lượng điện được đo thay đổi, chuyển động của cuộn dây được vẽ trên phương tiện ghi, tạo ra đường cong minh họa sự biến đổi của đại lượng điện theo thời gian. Biểu đồ này rất quý giá để phân tích xu hướng, chẩn đoán vấn đề và theo dõi hiệu suất của các hệ thống điện.

So với thiết bị điện và cơ khí, thiết bị điện tử thường có thời gian phản ứng nhanh hơn đáng kể. Thời gian phản ứng nhanh này cho phép chúng nhanh chóng phát hiện và phản ứng với sự thay đổi của các đại lượng điện, khiến chúng rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu theo dõi và phân tích tức thì, như trong các hệ thống thu thập dữ liệu tốc độ cao, hệ thống điều khiển và công nghệ truyền thông hiện đại.