Instrument de masurare

Căpitanul Nemo și profesorul Aronnax contemplă instrumentele de măsurare în Douăzeci de mii de leghe sub mare

În metrologie, un instrument de măsurare este un instrument care are funcția specifică de a face o măsurare , adică, în fizică și inginerie , procesul de legare a unei mărimi fizice la evenimente, fenomene sau obiecte din lumea reală .

Poate apărea ca un singur obiect sau poate fi compus din două sau mai multe elemente care, atunci când sunt combinate în mod adecvat, permit efectuarea măsurătorilor ( sistem de măsurare). De obicei, înainte de a fi utilizat, instrumentul de măsurare este calibrat sau calibrat utilizând un eșantion al unității de măsură care urmează să fie măsurată sau prin stabilirea unui nivel de măsurare ca referință.

Obiectele și / sau evenimentele de referință stabilite anterior sunt utilizate ca unitate de măsură, a cărei măsurare are ca rezultat un număr real care este relația dintre obiectul măsurat și unitatea de referință.

Descriere

Având în vedere marea varietate de instrumente de măsurare, este imposibil să se enumere specific caracteristicile acestora. Cu toate acestea, este posibil să generalizați și să împărțiți caracteristicile într-un număr limitat de tipuri:

funcțional (cantitatea măsurată, domeniul de măsurare , principiul de funcționare, limitele de temperatură);
fizic (dimensiuni, greutate);
metrologic ( precizie , rezoluție , linearitate , repetabilitate );
electric (tensiunea de alimentare, caracteristicile ieșirilor).
setare și / sau programare (posibilitate de setare, funcții de programare, compatibilitate cu protocoale de comunicații).

Format de citire

Instrumentele pot avea practic două tipuri de format de citire, care corespunde unei prime diviziuni tipologice fundamentale:

instrumente analogice , unde formatul de ieșire este astfel încât să ofere valori de măsurare infinit contigue , limitate doar de rezoluția obținută la citirea scalei gradate ;
instrumente digitale , unde formatul de ieșire este astfel încât să ofere întotdeauna valori de măsurare discrete , egale cu variația unei cifre .

Este important să specificați că definițiile de mai sus se referă la tipul de afișare al citirii sau la forma semnalului de ieșire, nu la tehnologia utilizată pentru a face instrumentul. De exemplu, se poate aminti că există micrometre cu șurub în care citirea se efectuează pe totalizatoare mecanice (pentru care sunt instrumente digitale, deși nu utilizează electronice).

Tipuri

Există o mare varietate de instrumente de măsurare, variind de la cele mai simple obiecte, cum ar fi rigle sau cronometre , până la cele mai sofisticate, cum ar fi microscopurile electronice sau acceleratoarele de particule .

Referindu-ne la VIM ( Vocabularul internațional al termenilor fundamentali și generali ai metrologiei ), câteva tipuri de instrumente de bază vor fi enumerate mai jos.

Probele de material

Prelucrarea grafică pe computer a eșantionului de un kilogram stocat în Sèvres

Un eșantion de material este un obiect sau echipament conceput pentru a reproduce o anumită dimensiune, cu precizie cunoscută.

Câteva exemple de probe de material:

Același subiect în detaliu: Eșantion (metrologie) .

Traductoare de măsurare

Un traductor este un dispozitiv care citește o cantitate prezentă la intrare și generează alta la ieșire , proporțională cu prima. De obicei, un traductor detectează o cantitate fizică și generează un semnal electric proporțional. Semnalele de intrare și ieșire sunt legate printr-o lege cunoscută (caracteristica trans a traductorului).

În limbajul comun, aceste dispozitive sunt numite senzori , dar într-un câmp strict metrologic, ultimul termen se referă doar la elementul care efectuează fizic transformarea de la o cantitate la alta. Multe dispozitive traductoare , pe lângă elementul senzor , integrează surse de alimentare pentru același, amplificatoare de semnal, dispozitive de comunicație la distanță etc. Exemplu: un traductor de presiune, pe lângă faptul că are o membrană de tensiune care acționează ca un senzor , ar putea integra un amplificator pentru semnalul de ieșire electrică.

Câteva exemple de traductoare:

Același subiect în detaliu: Traductor .

Instrumente indicatoare

Un instrument indicator este un dispozitiv care afișează direct valoarea măsurandului . Afișajul poate avea un format de ieșire analogic sau digital.

În mod obișnuit, aceste dispozitive sunt numite și afișaje , dar într-un câmp strict metrologic, acest termen se referă la elementul de afișare al unui instrument și nu la dispozitivul în ansamblu.

Câteva exemple de instrumente pentru indicatori:

Același subiect în detaliu: instrument pentru indicatori .

Instrumente de înregistrare

Un seismograf folosit de Departamentul de Interne al Statului SUA

Un instrument de înregistrare este un dispozitiv care oferă o înregistrare a valorii măsurandului sau a unei valori aferente acestuia (de obicei un semnal electric). Apoi poate face ca valorile înregistrate să fie disponibile pentru analiză.

Înregistrarea se poate face pe diferite tipuri de suporturi (de obicei pe hârtie, magnetice sau electronice).

Câteva exemple de instrumente de înregistrare:

Același subiect în detaliu: instrumentul Recorder .

Instrumente totalizatoare

Un instrument totalizator este un dispozitiv care determină valoarea măsurandului făcând suma valorilor parțiale sau măsurând numărul de evenimente specifice care alcătuiesc obiectul măsurării sale.

Câteva exemple de instrument totalizator:

Sisteme de măsurare

Un sistem de măsurare este un set de instrumente și alte echipamente, utilizate împreună pentru a efectua o măsurare specifică. Această categorie include o mulțime de instrumente destinate măsurătorilor mai complexe, care necesită o precizie extremă sau în condiții extreme.

Un sistem de măsurare include, de asemenea, o serie de instrumente și echipamente destinate verificării și controlului condițiilor limită, cel puțin cele care au o influență asupra măsurării în sine sau asupra valorii măsurandului (de exemplu, temperatura, umiditatea și presiunea atmosferică).

Cea mai simplă structură a unui sistem de măsurare este lanțul de măsurare .

Același subiect în detaliu: Sistem de măsurare .

Lanțuri de măsurare

Un lanț de măsurare este o succesiune de instrumente și alte echipamente, conectate în așa fel încât să poată procesa semnalul începând de la cantitatea de intrare ( măsurare ) până la obținerea citirii de ieșire (măsurarea).

Câteva exemple de lanțuri de măsurare:

manometru format dintr-un traductor de presiune, un amplificator de semnal și un voltmetru;
contor de zgomot acustic format dintr-un microfon, un preamplificator, un înregistrator și un analizor de spectru.

Instrumente suplimentare

Un instrument de integrare este un dispozitiv care citește două sau mai multe cantități și le combină, pentru a afișa o a treia care derivă din celelalte conform unei anumite reguli.

Câteva exemple de instrumente de integrare:

Dispozitive de detectare

Un instrument detector este un dispozitiv sau substanță care detectează prezența unei cantități, fără a furniza neapărat o valoare precisă. În unele cazuri, aceste dispozitive sunt proiectate să semnaleze depășirea unei valori date (numite și instrumente de prag ).

Câteva exemple de dispozitive detectoare: