Οι ανάγκες της επιστήμης και της τεχνολογίας περιλαμβάνουν ένα πλήθος μετρήσεων, τα μέσα και οι μέθοδοι των οποίων συνεχώς αναπτύσσονται και βελτιώνονται. Ο σημαντικότερος ρόλος σε αυτόν τον τομέα ανήκει στις μετρήσεις των ηλεκτρικών μεγεθών, που χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους κλάδους.
Η έννοια των μετρήσεων
Η μέτρηση οποιουδήποτε φυσικού μεγέθους γίνεται συγκρίνοντάς το με κάποια ποσότητα του ίδιου είδους φαινομένων, που λαμβάνεται ως μονάδα μέτρησης. Το αποτέλεσμα που προκύπτει από τη σύγκριση παρουσιάζεται αριθμητικά στις κατάλληλες μονάδες.
Αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών οργάνων μέτρησης - τεχνικών συσκευών που αλληλεπιδρούν με το αντικείμενο, ορισμένες παράμετροι των οποίων πρόκειται να μετρηθούν. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται ορισμένες μέθοδοι - τεχνικές με τις οποίες η μετρούμενη τιμή συγκρίνεται με τη μονάδα μέτρησης.
Υπάρχουν πολλά σημάδια που χρησιμεύουν ως βάση για την ταξινόμηση μετρήσεων ηλεκτρικών μεγεθών ανά τύπο:
- Ποσότηταπράξεις μέτρησης. Εδώ η εφάπαξ ή η πολλαπλότητά τους είναι απαραίτητη.
- Βαθμός ακρίβειας. Υπάρχουν τεχνικές, έλεγχοι και επαλήθευση, οι πιο ακριβείς μετρήσεις, καθώς και ίσες και άνισες μετρήσεις.
- Η φύση της αλλαγής στη μετρούμενη τιμή με την πάροδο του χρόνου. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, οι μετρήσεις είναι στατικές και δυναμικές. Μέσω δυναμικών μετρήσεων, λαμβάνονται στιγμιαίες τιμές ποσοτήτων που αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου και στατικές μετρήσεις - ορισμένες σταθερές τιμές.
- Αναπαράσταση του αποτελέσματος. Οι μετρήσεις των ηλεκτρικών μεγεθών μπορούν να εκφραστούν σε σχετική ή απόλυτη μορφή.
- Ο τρόπος για να έχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα. Σύμφωνα με αυτό το χαρακτηριστικό, οι μετρήσεις χωρίζονται σε άμεσες (στις οποίες το αποτέλεσμα προκύπτει άμεσα) και έμμεσες, στις οποίες μετρώνται άμεσα οι ποσότητες που σχετίζονται με την επιθυμητή τιμή από κάποια λειτουργική εξάρτηση. Στην τελευταία περίπτωση, η απαιτούμενη φυσική ποσότητα υπολογίζεται από τα αποτελέσματα που προκύπτουν. Έτσι, η μέτρηση του ρεύματος με ένα αμπερόμετρο είναι ένα παράδειγμα άμεσης μέτρησης και η ισχύς είναι έμμεση.
Measurements
Οι συσκευές που προορίζονται για μέτρηση πρέπει να έχουν κανονικοποιημένα χαρακτηριστικά και επίσης να διατηρούν για ορισμένο χρονικό διάστημα ή να αναπαράγουν τη μονάδα της τιμής για την οποία προορίζονται.
Τα μέσα για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με τον σκοπό:
- Μέτρα. Αυτά τα εργαλεία χρησιμεύουν για την αναπαραγωγή της αξίας ορισμένων δεδομένωνμέγεθος - όπως, για παράδειγμα, μια αντίσταση που αναπαράγει μια συγκεκριμένη αντίσταση με ένα γνωστό σφάλμα.
- Μορφοτροπείς μέτρησης που σχηματίζουν σήμα σε μορφή κατάλληλη για αποθήκευση, μετατροπή, μετάδοση. Πληροφορίες αυτού του είδους δεν είναι διαθέσιμες για άμεση αντίληψη.
- Ηλεκτρικές συσκευές μέτρησης. Αυτά τα εργαλεία έχουν σχεδιαστεί για να παρουσιάζουν πληροφορίες σε μορφή προσβάσιμη στον παρατηρητή. Μπορούν να είναι φορητές ή σταθερές, αναλογικές ή ψηφιακές, εγγραφής ή σηματοδότησης.
- Οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις μέτρησης είναι σύμπλοκα των παραπάνω εργαλείων και πρόσθετων συσκευών, συγκεντρωμένων σε ένα μέρος. Οι μονάδες επιτρέπουν πιο σύνθετες μετρήσεις (για παράδειγμα, μαγνητικά χαρακτηριστικά ή ειδική αντίσταση), χρησιμεύουν ως συσκευές επαλήθευσης ή αναφοράς.
- Τα ηλεκτρικά συστήματα μέτρησης είναι επίσης ένας συνδυασμός διαφόρων μέσων. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις εγκαταστάσεις, οι συσκευές για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών και άλλων μέσων στο σύστημα είναι διασκορπισμένες. Με τη βοήθεια συστημάτων, μπορείτε να μετρήσετε πολλές ποσότητες, να αποθηκεύσετε, να επεξεργαστείτε και να μεταδώσετε σήματα πληροφοριών μέτρησης.
Εάν είναι απαραίτητο να λυθεί ένα συγκεκριμένο σύνθετο πρόβλημα μέτρησης, σχηματίζονται συμπλέγματα μέτρησης και υπολογισμού που συνδυάζουν έναν αριθμό συσκευών και ηλεκτρονικού υπολογιστικού εξοπλισμού.
Χαρακτηριστικά οργάνων μέτρησης
Οι συσκευές εξοπλισμού μέτρησης έχουν ορισμένες σημαντικές ιδιότητεςνα εκτελούν τις άμεσες λειτουργίες τους. Αυτά περιλαμβάνουν:
- Μετρολογικά χαρακτηριστικά, όπως η ευαισθησία και το κατώφλι της, το εύρος μέτρησης μιας ηλεκτρικής ποσότητας, το σφάλμα οργάνου, η τιμή διαίρεσης, η ταχύτητα κ.λπ.
- Δυναμικά χαρακτηριστικά, όπως πλάτος (εξάρτηση του πλάτους του σήματος εξόδου της συσκευής από το πλάτος στην είσοδο) ή φάση (εξάρτηση της μετατόπισης φάσης από τη συχνότητα του σήματος).
- Χαρακτηριστικά απόδοσης που αντικατοπτρίζουν τον βαθμό στον οποίο το όργανο πληροί τις απαιτήσεις λειτουργίας υπό ορισμένες συνθήκες. Αυτές περιλαμβάνουν ιδιότητες όπως η αξιοπιστία των ενδείξεων, η αξιοπιστία (λειτουργικότητα, ανθεκτικότητα και λειτουργία χωρίς βλάβη της συσκευής), η συντήρηση, η ηλεκτρική ασφάλεια, η οικονομία.
Το σύνολο των χαρακτηριστικών του εξοπλισμού καθορίζεται από τα σχετικά κανονιστικά και τεχνικά έγγραφα για κάθε τύπο συσκευής.
Εφαρμοσμένες μέθοδοι
Η μέτρηση των ηλεκτρικών μεγεθών πραγματοποιείται με διάφορες μεθόδους, οι οποίες μπορούν επίσης να ταξινομηθούν σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:
- Είδος φυσικών φαινομένων βάσει των οποίων γίνεται η μέτρηση (ηλεκτρικά ή μαγνητικά φαινόμενα).
- Η φύση της αλληλεπίδρασης του εργαλείου μέτρησης με το αντικείμενο. Ανάλογα με αυτό, διακρίνονται μέθοδοι επαφής και μη επαφής για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών.
- Λειτουργία μέτρησης. Σύμφωνα με αυτό, οι μετρήσεις είναι δυναμικές και στατικές.
- Μέθοδος μέτρησης. Αναπτύχθηκε ως μέθοδος άμεσης εκτίμησης όταν η ζητούμενη ποσότητακαθορίζεται άμεσα από τη συσκευή (για παράδειγμα, ένα αμπερόμετρο) και πιο ακριβείς μεθόδους (μηδέν, διαφορικό, αντίθεση, αντικατάσταση), στις οποίες ανιχνεύεται σε σύγκριση με μια γνωστή τιμή. Οι αντισταθμιστές και οι ηλεκτρικές γέφυρες μέτρησης συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμεύουν ως συσκευές σύγκρισης.
Ηλεκτρικά όργανα μέτρησης: τύποι και χαρακτηριστικά
Η μέτρηση βασικών ηλεκτρικών μεγεθών απαιτεί μεγάλη ποικιλία οργάνων. Ανάλογα με τη φυσική αρχή στην οποία βασίζεται η εργασία τους, όλοι χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:
- Οι ηλεκτρομηχανικές συσκευές πρέπει να έχουν ένα κινούμενο μέρος στη σχεδίασή τους. Αυτή η μεγάλη ομάδα οργάνων μέτρησης περιλαμβάνει ηλεκτροδυναμικές, σιδηροδυναμικές, μαγνητοηλεκτρικές, ηλεκτρομαγνητικές, ηλεκτροστατικές, επαγωγικές συσκευές. Για παράδειγμα, η μαγνητοηλεκτρική αρχή, η οποία χρησιμοποιείται πολύ ευρέως, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για συσκευές όπως βολτόμετρα, αμπερόμετρα, ωμόμετρο, γαλβανόμετρα. Οι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας, οι μετρητές συχνότητας κ.λπ. βασίζονται στην αρχή της επαγωγής.
- Οι ηλεκτρονικές συσκευές διακρίνονται από την παρουσία πρόσθετων μπλοκ: μετατροπείς φυσικών μεγεθών, ενισχυτές, μετατροπείς κ.λπ. Κατά κανόνα, σε συσκευές αυτού του τύπου, η μετρούμενη τιμή μετατρέπεται σε τάση και ένα βολτόμετρο χρησιμεύει ως τη δομική τους βάση. Τα ηλεκτρονικά όργανα μέτρησης χρησιμοποιούνται ως μετρητές συχνότητας, χωρητικότητας, αντίστασης, μετρητές επαγωγής, παλμογράφοι.
- ΘερμοηλεκτρικόΟι συσκευές συνδυάζουν στο σχεδιασμό τους μια συσκευή μέτρησης μαγνητοηλεκτρικού τύπου και έναν θερμικό μετατροπέα που σχηματίζεται από ένα θερμοστοιχείο και έναν θερμαντήρα μέσω του οποίου ρέει το μετρούμενο ρεύμα. Τα όργανα αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση ρευμάτων υψηλής συχνότητας.
- Ηλεκτροχημικό. Η αρχή της λειτουργίας τους βασίζεται στις διεργασίες που συμβαίνουν στα ηλεκτρόδια ή στο υπό μελέτη μέσο στον διαηλεκτροδιακό χώρο. Όργανα αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας και ορισμένων μη ηλεκτρικών μεγεθών.
Σύμφωνα με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι οργάνων για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών:
- Ένδειξη (σήμαση) - πρόκειται για συσκευές που επιτρέπουν μόνο την άμεση ανάγνωση πληροφοριών μέτρησης, όπως βατόμετρα ή αμπερόμετρα.
- Εγγραφή - συσκευές που επιτρέπουν τη δυνατότητα εγγραφής μετρήσεων, για παράδειγμα, ηλεκτρονικοί παλμογράφοι.
Ανάλογα με τον τύπο του σήματος, οι συσκευές χωρίζονται σε αναλογικές και ψηφιακές. Εάν η συσκευή παράγει ένα σήμα που είναι συνεχής συνάρτηση της μετρούμενης τιμής, είναι αναλογικό, για παράδειγμα, ένα βολτόμετρο, οι μετρήσεις του οποίου δίνονται χρησιμοποιώντας μια κλίμακα με ένα βέλος. Σε περίπτωση που ένα σήμα δημιουργείται αυτόματα στη συσκευή με τη μορφή ροής διακριτών τιμών που εισέρχεται στην οθόνη με αριθμητική μορφή, μιλάμε για ψηφιακό όργανο μέτρησης.
Τα ψηφιακά όργανα έχουν ορισμένα μειονεκτήματα σε σύγκριση με τα αναλογικά: λιγότερη αξιοπιστία,ανάγκη για παροχή ρεύματος, υψηλότερο κόστος. Ωστόσο, διακρίνονται επίσης από σημαντικά πλεονεκτήματα που καθιστούν γενικά προτιμότερη τη χρήση ψηφιακών συσκευών: ευκολία στη χρήση, υψηλή ακρίβεια και θόρυβο, δυνατότητα καθολικότητας, συνδυασμός με υπολογιστή και απομακρυσμένη μετάδοση σήματος χωρίς απώλεια ακρίβειας.
Ακρίβειες και ακρίβεια οργάνων
Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό ενός ηλεκτρικού οργάνου μέτρησης είναι η κατηγορία ακρίβειας. Η μέτρηση των ηλεκτρικών μεγεθών, όπως και κάθε άλλη, δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς να ληφθούν υπόψη τα σφάλματα της τεχνικής συσκευής, καθώς και πρόσθετοι παράγοντες (συντελεστές) που επηρεάζουν την ακρίβεια μέτρησης. Οι οριακές τιμές των δεδομένων σφαλμάτων που επιτρέπονται για αυτόν τον τύπο συσκευής ονομάζονται κανονικοποιημένες και εκφράζονται ως ποσοστό. Καθορίζουν την κατηγορία ακρίβειας μιας συγκεκριμένης συσκευής.
Οι τυπικές κλάσεις που χρησιμοποιούνται για τη σήμανση των κλιμάκων των συσκευών μέτρησης είναι οι εξής: 4, 0; 2, 5; δεκαπέντε; δέκα; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05 Σύμφωνα με αυτά, καθιερώνεται μια διαίρεση σύμφωνα με το σκοπό: οι συσκευές που ανήκουν σε κατηγορίες από 0,05 έως 0,2 είναι υποδειγματικές, οι κλάσεις 0,5 και 1,0 έχουν εργαστηριακές συσκευές και, τέλος, οι συσκευές των κλάσεων 1, 5-4, 0 είναι τεχνικές.
Κατά την επιλογή μιας συσκευής μέτρησης, είναι απαραίτητο να αντιστοιχεί στην κατηγορία του προβλήματος που επιλύεται, ενώ το ανώτερο όριο μέτρησης θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην αριθμητική τιμή της επιθυμητής τιμής. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η απόκλιση του δείκτη του οργάνου, τόσο μικρότερο θα είναι το σχετικό σφάλμα της μέτρησης. Εάν είναι διαθέσιμα μόνο όργανα χαμηλής κατηγορίας, θα πρέπει να επιλεγεί αυτό με το μικρότερο εύρος λειτουργίας. Χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους, οι μετρήσεις των ηλεκτρικών μεγεθών μπορούν να πραγματοποιηθούν με μεγάλη ακρίβεια. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει επίσης να λάβετε υπόψη τον τύπο της κλίμακας της συσκευής (ομοιόμορφη ή ανομοιόμορφη, όπως ζυγαριές ωμόμετρου).
Βασικά ηλεκτρικά μεγέθη και οι μονάδες τους
Πιο συχνά, οι ηλεκτρικές μετρήσεις σχετίζονται με το ακόλουθο σύνολο ποσοτήτων:
- Ισχύς ρεύματος (ή απλά ρεύμα) I. Αυτή η τιμή υποδεικνύει την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που διέρχεται από το τμήμα του αγωγού σε 1 δευτερόλεπτο. Η μέτρηση του μεγέθους του ηλεκτρικού ρεύματος πραγματοποιείται σε αμπέρ (Α) χρησιμοποιώντας αμπερόμετρα, αβόμετρα (ελεγκτές, τα λεγόμενα "tseshek"), ψηφιακά πολύμετρα, μετασχηματιστές οργάνων.
- Ποσό ηλεκτρικής ενέργειας (χρέωση) q. Αυτή η τιμή καθορίζει σε ποιο βαθμό ένα συγκεκριμένο φυσικό σώμα μπορεί να είναι πηγή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Το ηλεκτρικό φορτίο μετριέται σε κουλόμπ (C). 1 C (αμπέρ-δευτερόλεπτο)=1 A ∙ 1 s. Όργανα μέτρησης είναι ηλεκτρόμετρα ή ηλεκτρονικοί μετρητές φόρτισης (κουλόμμετρα).
- Τάση U. Εκφράζει τη διαφορά δυναμικού (ενέργεια φορτίου) που υπάρχει μεταξύ δύο διαφορετικών σημείων του ηλεκτρικού πεδίου. Για μια δεδομένη ηλεκτρική ποσότητα, η μονάδα μέτρησης είναι το βολτ (V). Εάν για να μετακινηθεί ένα φορτίο 1 κουλόμπ από ένα σημείο σε άλλο, το πεδίο κάνει έργο 1 joule (δηλαδή ξοδεύεται η αντίστοιχη ενέργεια), τότεη διαφορά δυναμικού - τάση - μεταξύ αυτών των σημείων είναι 1 βολτ: 1 V \u003d 1 J / 1 C. Η μέτρηση της ηλεκτρικής τάσης πραγματοποιείται με βολτόμετρα, ψηφιακά ή αναλογικά (testers) πολύμετρα.
- Αντίσταση R. Χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός αγωγού να εμποδίζει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτόν. Η μονάδα αντίστασης είναι το Ohm. 1 ohm είναι η αντίσταση ενός αγωγού με τάση 1 volt στα άκρα σε ρεύμα 1 ampere: 1 ohm=1 V / 1 A. Η αντίσταση είναι ευθέως ανάλογη με τη διατομή και το μήκος του αγωγού. Για τη μέτρησή του χρησιμοποιούνται ωμόμετρο, αβόμετρα, πολύμετρα.
- Ηλεκτρική αγωγιμότητα (αγωγιμότητα) Το G είναι το αντίστροφο αντίστασης. Μετρημένο σε siemens (cm): 1 cm=1 ohm-1.
- Η χωρητικότητα C είναι ένα μέτρο της ικανότητας ενός αγωγού να αποθηκεύει φορτίο, επίσης ένα από τα βασικά ηλεκτρικά μεγέθη. Η μονάδα μέτρησής του είναι το φαράντ (F). Για έναν πυκνωτή, αυτή η τιμή ορίζεται ως η αμοιβαία χωρητικότητα των πλακών και είναι ίση με την αναλογία του συσσωρευμένου φορτίου προς τη διαφορά δυναμικού στις πλάκες. Η χωρητικότητα ενός επίπεδου πυκνωτή αυξάνεται με την αύξηση της επιφάνειας των πλακών και με τη μείωση της απόστασης μεταξύ τους. Εάν, με φόρτιση 1 μενταγιόν, δημιουργείται τάση 1 βολτ στις πλάκες, τότε η χωρητικότητα ενός τέτοιου πυκνωτή θα είναι ίση με 1 farad: 1 F \u003d 1 C / 1 V. Η μέτρηση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ειδικά όργανα - μετρητές χωρητικότητας ή ψηφιακά πολύμετρα.
- Power P είναι μια τιμή που αντανακλά την ταχύτητα με την οποία πραγματοποιείται η μεταφορά (μετατροπή) ηλεκτρικής ενέργειας. Ως μονάδα ισχύος συστήματος που υιοθετήθηκεwatt (W; 1 W=1J/s). Αυτή η τιμή μπορεί επίσης να εκφραστεί ως το γινόμενο της τάσης και της ισχύος ρεύματος: 1 W=1 V ∙ 1 A. Για κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, ενεργή (καταναλωμένη) ισχύς Pa, άεργος P ra (δεν συμμετέχει στη λειτουργία του ρεύματος) και πλήρης ισχύς P. Κατά τη μέτρηση, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μονάδες: watt, var (σημαίνει "volt-ampere reactive") και, κατά συνέπεια, βολτ-αμπέρ V ∙ BUT. Οι διαστάσεις τους είναι ίδιες και χρησιμεύουν για τη διάκριση μεταξύ των αναγραφόμενων ποσοτήτων. Όργανα μέτρησης ισχύος - αναλογικά ή ψηφιακά βατόμετρο. Οι έμμεσες μετρήσεις (για παράδειγμα, με χρήση αμπερόμετρου) δεν ισχύουν πάντα. Για τον προσδιορισμό μιας τόσο σημαντικής ποσότητας όπως ο συντελεστής ισχύος (εκφρασμένος ως γωνία μετατόπισης φάσης), χρησιμοποιούνται συσκευές που ονομάζονται μετρητές φάσης.
- Συχνότητα f. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό ενός εναλλασσόμενου ρεύματος, που δείχνει τον αριθμό των κύκλων αλλαγής του μεγέθους και της κατεύθυνσής του (στη γενική περίπτωση) σε διάστημα 1 δευτερολέπτου. Η μονάδα συχνότητας είναι το αντίστροφο δευτερόλεπτο ή Hertz (Hz): 1 Hz=1 s-1. Αυτή η τιμή μετράται μέσω μιας εκτεταμένης κατηγορίας οργάνων που ονομάζονται μετρητές συχνότητας.
Μαγνητικές ποσότητες
Ο μαγνητισμός σχετίζεται στενά με τον ηλεκτρισμό, αφού και οι δύο είναι εκδηλώσεις μιας ενιαίας θεμελιώδους φυσικής διαδικασίας - του ηλεκτρομαγνητισμού. Επομένως, μια εξίσου στενή σύνδεση είναι χαρακτηριστική των μεθόδων και των μέσων μέτρησης ηλεκτρικών και μαγνητικών μεγεθών. Υπάρχουν όμως και αποχρώσεις. Κατά κανόνα, κατά τον προσδιορισμό του τελευταίου, πρακτικάγίνεται ηλεκτρική μέτρηση. Η μαγνητική τιμή προκύπτει έμμεσα από τη λειτουργική σχέση που τη συνδέει με την ηλεκτρική.
Οι τιμές αναφοράς σε αυτήν την περιοχή μέτρησης είναι μαγνητική επαγωγή, ένταση πεδίου και μαγνητική ροή. Μπορούν να μετατραπούν χρησιμοποιώντας το πηνίο μέτρησης της συσκευής σε EMF, το οποίο μετράται και μετά υπολογίζονται οι απαιτούμενες τιμές.
- Η μαγνητική ροή μετράται με τη χρήση οργάνων όπως webermeters (φωτοβολταϊκά, μαγνητοηλεκτρικά, αναλογικά ηλεκτρονικά και ψηφιακά) και εξαιρετικά ευαίσθητα βαλλιστικά γαλβανόμετρα.
- Η ισχύς της επαγωγής και του μαγνητικού πεδίου μετριέται με τη χρήση τηλεμετρητών εξοπλισμένων με διάφορους τύπους μετατροπέων.
Η μέτρηση ηλεκτρικών και μαγνητικών μεγεθών, που σχετίζονται άμεσα, επιτρέπει την επίλυση πολλών επιστημονικών και τεχνικών προβλημάτων, για παράδειγμα, τη μελέτη του ατομικού πυρήνα και του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου, της Γης και των πλανητών, η μελέτη του μαγνητικές ιδιότητες διαφόρων υλικών, ποιοτικός έλεγχος και άλλα.
Μη ηλεκτρικές ποσότητες
Η ευκολία των ηλεκτρικών μεθόδων καθιστά δυνατή την επιτυχή επέκτασή τους σε μετρήσεις διαφόρων φυσικών μεγεθών μη ηλεκτρικής φύσης, όπως θερμοκρασία, διαστάσεις (γραμμικές και γωνιακές), παραμόρφωση και πολλά άλλα, καθώς και να διερευνήσει τις χημικές διεργασίες και τη σύνθεση των ουσιών.
Τα όργανα για την ηλεκτρική μέτρηση μη ηλεκτρικών μεγεθών είναι συνήθως ένα σύμπλεγμα αισθητήρα - μετατροπέα σε οποιαδήποτε παράμετρο κυκλώματος (τάση,αντίσταση) και ηλεκτρική συσκευή μέτρησης. Υπάρχουν πολλοί τύποι μετατροπέων, χάρη στους οποίους μπορείτε να μετρήσετε μια ποικιλία ποσοτήτων. Ακολουθούν μερικά μόνο παραδείγματα:
- Ρεοστατικοί αισθητήρες. Σε τέτοιους μετατροπείς, όταν εκτίθεται η μετρούμενη τιμή (για παράδειγμα, όταν αλλάζει η στάθμη του υγρού ή ο όγκος του), ο ρυθμιστής ρεοστάτη μετακινείται, μεταβάλλοντας έτσι την αντίσταση.
- Θερμίστορ. Η αντίσταση του αισθητήρα σε συσκευές αυτού του τύπου αλλάζει υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ρυθμού ροής αερίου, της θερμοκρασίας, για τον προσδιορισμό της σύνθεσης των μιγμάτων αερίων.
- Οι αντιστάσεις καταπόνησης επιτρέπουν μετρήσεις καταπόνησης σύρματος.
- Φωτοαισθητήρες που μετατρέπουν μια αλλαγή στον φωτισμό, τη θερμοκρασία ή την κίνηση σε φωτορεύμα και στη συνέχεια μετρώνται.
- Χωρητικοί μετατροπείς που χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες για τη χημεία του αέρα, τη μετατόπιση, την υγρασία, την πίεση.
- Οι πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς λειτουργούν με βάση την αρχή της εμφάνισης EMF σε ορισμένα κρυσταλλικά υλικά όταν εφαρμόζονται μηχανικά σε αυτά.
- Οι επαγωγικοί αισθητήρες βασίζονται στη μετατροπή μεγεθών όπως η ταχύτητα ή η επιτάχυνση σε επαγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα.
Ανάπτυξη ηλεκτρικών οργάνων και μεθόδων μέτρησης
Μια μεγάλη ποικιλία μέσων για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών οφείλεται σε πολλά διαφορετικά φαινόμενα στα οποία αυτές οι παράμετροι παίζουν σημαντικό ρόλο. Οι ηλεκτρικές διεργασίες και φαινόμενα έχουν εξαιρετικά ευρύ φάσμα χρήσεωνόλες οι βιομηχανίες - είναι αδύνατο να υποδειχθεί ένας τέτοιος τομέας ανθρώπινης δραστηριότητας όπου δεν θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογή. Αυτό καθορίζει το συνεχώς διευρυνόμενο εύρος προβλημάτων των ηλεκτρικών μετρήσεων φυσικών μεγεθών. Η ποικιλία και η βελτίωση των μέσων και των μεθόδων για την επίλυση αυτών των προβλημάτων αυξάνεται συνεχώς. Ιδιαίτερα γρήγορα και με επιτυχία αναπτύσσει μια τέτοια κατεύθυνση τεχνολογίας μέτρησης όπως η μέτρηση μη ηλεκτρικών μεγεθών με ηλεκτρικές μεθόδους.
Η σύγχρονη τεχνολογία ηλεκτρικών μετρήσεων αναπτύσσεται προς την κατεύθυνση της αύξησης της ακρίβειας, της θορύβου και της ταχύτητας, καθώς και της αύξησης της αυτοματοποίησης της διαδικασίας μέτρησης και επεξεργασίας των αποτελεσμάτων της. Τα όργανα μέτρησης έχουν περάσει από τις απλούστερες ηλεκτρομηχανικές συσκευές σε ηλεκτρονικές και ψηφιακές συσκευές και περαιτέρω στα πιο πρόσφατα συστήματα μέτρησης και υπολογιστών που χρησιμοποιούν τεχνολογία μικροεπεξεργαστή. Ταυτόχρονα, η αύξηση του ρόλου του στοιχείου λογισμικού των συσκευών μέτρησης είναι, προφανώς, η κύρια τάση ανάπτυξης.
