Sähkömittaukset ja sähkömittaustekniikat, mittausten rooli ja merkitys
Mikä on ulottuvuus
Mittaus on yksi vanhimmista ihmisen yhteiskunnallisessa käytännössä käyttämistä toiminnoista, ja yhteiskunnan kehittyessä se läpäisee yhä enemmän eri toiminta-aloja.
Mittaus on kognitiivinen prosessi: tietyn suuren mittaamisen jälkeen tiedämme tästä suuresta aina jotain enemmän kuin ennen mittausta: löydämme sen koon, joka on usein meille monen lisätiedon lähde, saamme käsityksen tästä määrä, sen suhde muihin määriin jne.
Mittausprosessi on fysikaalinen koe: mittausta ei voi tehdä spekulatiivisesti, vain teoreettisin laskelmin jne.
Fyysisen suuren mittaaminen on vertailua saman fyysisen suuren tiettyyn arvoon yksikkönä: esimerkiksi pituutta voidaan mitata vain vertaamalla sitä tiettyyn pituuteen.
Yllä olevasta määritelmästä seuraa, että minkä tahansa mittauksen suorittamiseen tarvitset yleensä:
-
mitta - mittayksikön todellinen kopio, esimerkiksi punnittaessa vaaditaan paino;
-
mittauslaite — tekninen väline mitatun arvon ja mittaan vertaamisen suorittamiseksi.
Mittaus on ehdottoman välttämätöntä mittauksen suorittamiseksi. On totta, että joissain tapauksissa mitta näyttää puuttuvan mittauksesta: esimerkiksi kellotaulua punnittaessa painoja ei välttämättä käytetä suoraan, mutta tämä ei tarkoita, että mitta ei ole mukana tällaisessa mittauksessa: näiden painojen asteikko on esikalibroitu sopivilla painoilla.
Siksi tällaisten painojen asteikolla asetetaan ikään kuin massamitta, joka siis osallistuu kaikkeen punnitukseen.
Samalla tavalla, kun mittaat sähkövastusta ohmimittarilla nd, vaaditaan vastusmittausten käyttöä, mutta tässä tapauksessa niistä voidaan luopua vain siksi, että ohmimittarin valmistuksen aikana sen asteikko kalibroidaan näytevastusmittauksilla, jotka sisältyvät epäsuorasti jokaiseen laitteen käyttöön.
Toisaalta mittauslaitetta ei aina tarvita mittauksen tekemiseen: yksinkertaisimpiin mittauksiin riittää pelkkä mitta, mutta laite ei välttämättä tartu kiinni.
Katso myös: Fysikaaliset suureet ja parametrit, yksiköt
Suorat, epäsuorat ja aggregaattimittaukset
Mittaustuloksen saantimenetelmän mukaan on erotettava:
-
suorat mittaukset;
-
epäsuorat mittaukset;
-
kumulatiiviset mittaukset.
Suorat mittaukset ovat mittauksia, joissa itse kiinnostava määrä mitataan suoraan: punnitaan asteikolla kappaleen massa, mitataan pituus vertaamalla suoraan tiettyä etäisyyttä vastaavaan pituusmittaan, mitataan sähkövastus ohmimittarilla, sähkövirta ampeerimittarilla jne.
Suorat mittaukset ovat hyvin yleinen tekninen mittaustyyppi. Epäsuorat mittaukset ovat sellaisia mittauksia, joissa itse kiinnostuksen määrää ei mitata suoraan, vaan joitain muita suureita, joiden kanssa mitattu määrä on tietyssä suhteessa; Kun näiden suureiden arvot on määritetty (suorilla mittauksilla) ja käytetty näiden suureiden ja mitatun suuren välistä tunnettua suhdetta, on mahdollista laskea mitatun suuren arvo.
Esimerkiksi tietyn materiaalin ominaissähkövastuksen määrittämiseksi mitataan kyseisestä materiaalista tehdyn johdon pituus, sen poikkileikkauspinta-ala ja sähkövastus. Näiden mittausten tuloksista voidaan laskea haluttu vastus.
Epäsuorat mittaukset ovat monimutkaisempia kuin suorat mittaukset, mutta niitä käytetään tekniikassa ja tieteellisessä tutkimuksessa melko usein, varsinkin kun useissa tapauksissa joidenkin suureiden suora mittaus osoittautuu käytännössä mahdottomaksi.
Kumulatiiviset mittaukset ovat sellaisia mittauksia, joissa haluttu mittaustulos johdetaan useiden yksittäisten suureiden suorien tai epäsuorien mittausten ryhmien tuloksista, funktionaalinen suhde, jonka kanssa meitä kiinnostavat suureet ilmaistaan implisiittisinä funktioina.
Useiden määrien suorien tai epäsuorien mittausten ryhmien tulosten perusteella kootaan yhtälöjärjestelmä, jonka ratkaisu antaa kiinnostavien määrien arvot.
Mittausten rooli ja metrologian merkitys nyky-yhteiskunnassa
Tieteen ja tekniikan kehitys liittyy erottamattomasti mittauslaitteiden kehittämiseen ja parantamiseen. Jokaisen uuden tieteellisen tai teknisen ongelman ilmaisu pakottaa meidät etsimään uusia mittauslaitteita, ja mittauslaitteiden parantaminen myötävaikuttaa uusien tieteen ja tekniikan alojen kehittymiseen.
Tieteellisen ja soveltavan tiedon kertyminen sähkön ja magnetismin alalla rikastutti merkittävästi mittausten teoriaa ja tekniikkaa ja johti itsenäisen ja laajan toimialan - sähkömittaustekniikan - muodostumiseen.
Sähkömittaustekniikka kattaa sähkömittausten menetelmät, tarvittavien teknisten välineiden (mittalaitteiden) suunnittelun ja valmistuksen sekä kysymykset niiden käytännön käytöstä.
Tällä hetkellä sähkömittauksen kohteita ovat ensisijaisesti kaikki sähköiset ja magneettiset suureet (virta, jännite, teho, sähköenergia, sähkön määrä, virran taajuus, materiaalien magneettiset ominaisuudet jne.).
Sähköisten mittausmenetelmien suuren tarkkuuden, herkkyyden ja suuren kokeellisen mukavuuden vuoksi kuitenkin yhä laajemmalle leviävät mittaustekniikat, jotka rajoittuvat mitattavien suureiden alustavaan muuntamiseen niihin verrannolliseksi sähkösuureksi. mitataan sitten suoraan.
Tällaisia mittausmenetelmiä ovat niin sanotut «ei-sähköisten suureiden ei-sähköiset mittaukset» (lämpötila, paine, kosteus, nopeus, kiihtyvyys, värähtelyt, elastiset muodonmuutokset jne. Etäisyydellä suorittamalla matemaattisia operaatioita helvettiin mitattavissa olevilla suureilla ja helpompi tallentaa ne ajoissa.
Sähköiset mittauslaitteet ovat tärkeä tekijä tieteellisen ja teknisen kehityksen kannalta energiajärjestelmien toiminnassa, ja voimalaitosten sähköisten parametrien mittaus on kannustin energiansäästön järkeistämiseen.
Sähkömittaustekniikat ovat myös erittäin tärkeitä eri teollisuudenalojen tuotantoprosessien ohjauksessa, materiaalien, puolivalmisteiden ja monien tuotteiden laadun hallinnassa, geologisissa tutkimuksissa ja monenlaisessa tieteellisessä tutkimuksessa, jossa sähköiset ja magneettiset mittausmenetelmiä käytetään tarkimpien tulosten saamiseksi erittäin laajalla mittausarvoalueella.
Valikoima artikkeleita erilaisista sähkömittauslaitteista ja niiden käytännön käytöstä:
Sähköisten mittauslaitteiden luokitus, laitteiden asteikkomerkit
Mittarin asteikko, asteikon jako
Sähköyksiköiden standardit ja esimerkilliset toimenpiteet