Pomiary elektryczne i technologie pomiarów elektrycznych, rola i znaczenie pomiarów
Co to jest wymiar
Pomiar jest jedną z najstarszych operacji stosowanych przez człowieka w praktyce społecznej, a wraz z rozwojem społeczeństwa coraz bardziej przenika różne dziedziny działalności.
Pomiar jest procesem poznawczym: po zmierzeniu pewnej wielkości zawsze wiemy o tej wielkości coś więcej niż przed pomiarem: odkrywamy jej wielkość, która często jest dla nas źródłem wielu dodatkowych informacji, poznajemy pojęcie o tej wielkości ilość, jej związek z innymi wielkościami itp.
Proces pomiaru jest fizycznym eksperymentem: pomiaru nie można przeprowadzić spekulatywnie, tylko poprzez obliczenia teoretyczne itp.
Pomiar wielkości fizycznej to porównanie z pewną wartością tej samej wielkości fizycznej traktowanej jako jednostka: np. długość można zmierzyć tylko porównując ją z określoną długością.
Z powyższej definicji wynika, że do wykonania dowolnego pomiaru potrzebne są:
-
miara — rzeczywiste odwzorowanie jednostki miary, na przykład przy ważeniu wymagana jest waga;
-
urządzenie pomiarowe — środek techniczny służący do przeprowadzenia procesu porównania wartości mierzonej z miarą.
Posiadanie miarki jest absolutnie niezbędne do wykonania pomiaru. Prawdą jest, że w niektórych przypadkach wydaje się, że brakuje miary w pomiarze: na przykład podczas ważenia tarczy odważniki mogą nie być używane bezpośrednio, ale to nie znaczy, że miara nie jest zaangażowana w taki pomiar: Skala tych odważników jest wstępnie skalibrowana za pomocą odpowiednich odważników.
Dlatego w skali takich odważników umieszczona jest niejako miara masy, która w ten sposób uczestniczy we wszystkich ważeniach.
W ten sam sposób, gdy mierzy się opór elektryczny omomierzem nd, wymagane jest użycie miar rezystancji, ale w tym przypadku można z nich zrezygnować tylko dlatego, że podczas produkcji omomierza jego skala jest kalibrowana za pomocą miar rezystancji próbki, które są pośrednio uwzględniane przy każdym użyciu urządzenia.
Z drugiej strony przyrząd pomiarowy nie zawsze jest niezbędny do wykonania pomiaru: do najprostszych pomiarów wystarczy mieć tylko przyrząd pomiarowy, ale przyrząd może się nie kleić.
Zobacz też: Wielkości i parametry fizyczne, jednostki
Pomiary bezpośrednie, pośrednie i agregatowe
Zgodnie ze sposobem uzyskania wyniku pomiaru należy rozróżnić:
-
pomiary bezpośrednie;
-
pomiary pośrednie;
-
pomiary zbiorcze.
Pomiary bezpośrednie to takie pomiary, w których sama wielkość będąca przedmiotem zainteresowania jest mierzona bezpośrednio: ważenie na wadze w celu określenia masy ciała, pomiar długości poprzez bezpośrednie porównanie danej odległości z odpowiednią miarą długości, pomiar oporu elektrycznego za pomocą omomierza, prąd elektryczny z amperomierzem itp.
Pomiary bezpośrednie są bardzo powszechnym rodzajem pomiarów technicznych. Pomiary pośrednie to pomiary, w których sama kwota odsetek nie jest mierzona bezpośrednio, ale niektóre inne wielkości, z którymi mierzona kwota jest w pewnym związku; Po wyznaczeniu wartości tych wielkości (poprzez bezpośrednie pomiary) i wykorzystaniu znanej zależności między tymi wielkościami a wielkością mierzoną, możliwe jest obliczenie wartości wielkości mierzonej.
Na przykład, aby określić opór elektryczny określonego materiału, mierzy się długość drutu wykonanego z tego materiału, jego pole przekroju poprzecznego i jego opór elektryczny. Na podstawie wyników tych pomiarów można obliczyć żądaną rezystancję.
Pomiary pośrednie są bardziej skomplikowane niż pomiary bezpośrednie, ale są dość często wykorzystywane w technice i badaniach naukowych, zwłaszcza że w wielu przypadkach bezpośredni pomiar niektórych wielkości okazuje się praktycznie niemożliwy.
Pomiary skumulowane to takie pomiary, w których pożądany wynik pomiaru pochodzi z wyników kilku grup bezpośrednich lub pośrednich pomiarów poszczególnych wielkości, związek funkcjonalny, z jakim interesujące nas wielkości są wyrażone w postaci funkcji niejawnych.
Na podstawie wyników grup bezpośrednich lub pośrednich pomiarów szeregu wielkości zestawiany jest układ równań, którego rozwiązanie daje wartości interesujących nas wielkości.
Rola pomiarów i znaczenie metrologii we współczesnym społeczeństwie
Rozwój nauki i techniki jest nierozerwalnie związany z rozwojem i doskonaleniem przyrządów pomiarowych. Stwierdzenie każdego nowego problemu naukowego czy technicznego zmusza nas do poszukiwania nowych przyrządów pomiarowych, a doskonalenie przyrządów pomiarowych przyczynia się do rozwoju nowych dziedzin nauki i techniki.
Kumulacja wiedzy naukowej i stosowanej w dziedzinie elektryczności i magnetyzmu znacznie wzbogaciła teorię i technikę pomiarów oraz doprowadziła do powstania samodzielnej i rozległej gałęzi — elektrotechniki pomiarowej.
Technika pomiarów elektrycznych obejmuje metody pomiarów elektrycznych, projektowanie i wytwarzanie niezbędnych środków technicznych (urządzeń pomiarowych), a także zagadnienia dotyczące ich praktycznego wykorzystania.
Obecnie przedmiotem pomiarów elektrycznych są przede wszystkim wszelkie wielkości elektryczne i magnetyczne (prąd, napięcie, moc, energia elektryczna, ilość prądu, częstotliwość prądu, właściwości magnetyczne materiałów itp.).
Jednak ze względu na dużą dokładność, czułość i dużą wygodę eksperymentalną metod pomiaru elektrycznego, coraz powszechniejsze stają się techniki pomiarowe, które sprowadzają się do wstępnego przeliczenia mierzonych wielkości na proporcjonalną do nich wielkość elektryczną. następnie zmierzyć bezpośrednio.
Takie metody pomiarowe, tzw. „nieelektryczne pomiary wielkości nieelektrycznych” (temperatura, ciśnienie, wilgotność, prędkość, przyspieszenie, drgania, odkształcenia sprężyste itp. Na odległość, wykonywanie operacji matematycznych do diabła z mierzalnymi wielkościami i większa wygoda nagrywania ich na czas.
Elektryczne urządzenia pomiarowe pełnią rolę ważnego czynnika postępu naukowo-technicznego w eksploatacji systemów energetycznych, a pomiar parametrów elektrycznych elektrowni stanowi zachętę do racjonalizacji oszczędności energii.
Elektryczne technologie pomiarowe są również niezwykle ważne w kontroli procesów produkcyjnych w różnych gałęziach przemysłu, w kontroli jakości materiałów, półproduktów i wielu wyrobów, w badaniach geologicznych oraz w szeroko rozumianych badaniach naukowych, gdzie elektryczne i magnetyczne Metody pomiarowe służą do uzyskiwania jak najdokładniejszych wyników w bardzo szerokim zakresie mierzonych wartości.
Wybór artykułów na temat różnych elektrycznych przyrządów pomiarowych i ich praktycznego zastosowania:
Klasyfikacja elektrycznych przyrządów pomiarowych, oznaczenia skalowe przyrządów
Normy dla jednostek elektrycznych i przykładowe środki