Čo sú meracie prístroje a ich typy

Pokrok vo vede a technológiách je sprevádzaný paralelným pokrokom v oblasti merania. V skutočnosti možno povedať, že najrýchlejším spôsobom, ako posúdiť stav vedy a techniky v danej krajine, je preskúmať vykonávané merania a spôsob, akým sa údaje získané meraním používajú. Dôvody sú jednoduché. S rozvojom vedy a techniky sa objavujú nové javy a vzťahy, ktoré si vyžadujú nové typy meraní. Pokrok vo vede a technike zároveň poskytuje prostriedky na vykonávanie nových druhov meraní, ktoré prispievajú k porozumeniu. To následne vedie k objavom, ktoré umožňujú ešte viac meraní a sú žiaduce. Je teda samozrejmé, že sofistikovaná veda a technológia sú spojené so sofistikovanými meraniami.

Postupom času sa technológie merania čoraz viac spoliehali na elektrické a elektronické metódy. Stalo sa tak z dvoch dôvodov. Po prvé, keď sa informácie prevedú do elektrickej podoby, možno ich ľahko spracovať rôznymi spôsobmi, aby vyhovovali potrebám mnohých individuálnych situácií. Po druhé, väčšinu javov, ako sú teplota, rýchlosť, vzdialenosť, svetlo, zvuk a tlak, možno ľahko previesť na elektrické údaje, ktoré sa ďalej spracúvajú a interpretujú.

Za posledných 50 rokov sa vyvinul pozoruhodný svet elektronických zariadení, ktoré podporujú a napájajú stále sa posúvajúce hranice poznania a okrem toho umožňujú jednoduchšie a presnejšie vykonávanie starých úloh. Moderné elektronické prístroje sú zvyčajne jednoduché, takže nie je potrebné používať kalibračné krivky. Ich výstupy sú k dispozícii v digitálnej forme. Okrem toho digitálne údaje môže spracovať počítač, ktorý môže okamžite vykonať potrebné dodatočné výpočty, čím sa eliminuje možnosť chýb a šetrí sa cenný čas personálu. Vďaka použitiu záznamníkov a osciloskopov je teraz možné vykresliť konečné výsledky vo forme grafov, čo ďalej urýchľuje celý proces zberu a analýzy údajov.

Pred polstoročím sa väčšina elektronických meraní vykonávala pomocou prístrojov, ktoré si experimentátor zostrojil vlastnými rukami. Tieto prvé prístroje boli zvyčajne nepraktické a väčšinou nepoužiteľné, pokiaľ ich neobsluhoval vysoko kvalifikovaný personál, ideálne osoba, ktorá ich zostrojila. Táto situácia sa teraz úplne zmenila. Dnes si človek zvyčajne môže kúpiť oveľa lepší prístroj, ako by si mohol sám zostrojiť, a nemusí mať odborné znalosti o konkrétnom prístroji, aby ho udržal nastavený a správne fungujúci. Napriek tomu aj pri širokej ponuke profesionálne vyrobeného náradia, ktoré sa dnes ponúka v katalógoch, musí používateľ zabezpečiť vlastný vstup, aby mohol plne využiť možnosti, ktoré má k dispozícii. Musí vedieť, čo konkrétne prístroje, ktoré používa, merajú a čo nie, aké ťažkosti môžu vzniknúť pri meraní za špeciálnych alebo neobvyklých podmienok, aké sú možnosti a obmedzenia a aké chyby môžu byť spôsobené skreslením priebehu, šumom, bludnými elektrickými prúdmi atď.

Ak dokážete zmerať to, o čom hovoríte, a vyjadriť to v číslach, potom ste na začiatku cesty objavovania.

Meracie prístroje a ich typy

Osciloskopy

Osciloskopy sú prístroje používané na vizualizáciu elektrických signálov. Umožňujú sledovať zmeny napätia v čase a sú nevyhnutné na analýzu signálov v elektronike. Moderné osciloskopy ponúkajú vysokú vzorkovaciu frekvenciu a širokú šírku pásma, čo umožňuje podrobnú analýzu rýchlych signálov.

MSO4TBS2000BMSO24 2-BW-70-03.jpeg

Digitálne multimetre (DMM)

Digitálne multimetre sú univerzálne meracie prístroje, ktoré dokážu merať napätie, prúd a odpor. Niektoré modely merajú aj kapacitu, frekvenciu a teplotu. DMM sú nevyhnutné na základnú diagnostiku a údržbu elektronických zariadení.

Wattmetre

Wattmetre merajú elektrický výkon v obvodoch. Sú veľmi dôležité na analýzu spotreby energie a účinnosti elektrických zariadení. Moderné wattmetre dokážu merať činný aj jalový výkon, čo je dôležité pre komplexnú analýzu energetického systému.

RLC metre

RLC metre merajú odpor (R), indukčnosť (L) a kapacitu (C) elektronických komponentov. Tieto prístroje sú nevyhnutné na charakterizáciu pasívnych komponentov a analýzu ich správania v obvodoch. Ak uvažujete o kúpe RLC merača, prečítajte si náš článok Ako postupovať pri výbere RLC merača.

Analyzátory spektra

Spekrálne nalyzátory sú nástroje na analýzu frekvenčného spektra signálov. Umožňujú identifikáciu a meranie jednotlivých frekvenčných zložiek signálu, čo je veľmi dôležité pre rádiofrekvenčnú analýzu, telekomunikácie a iné aplikácie.

Zdroje

Napájacie zdroje zabezpečujú stabilné napájanie elektronických zariadení počas testovania a vývoja. Môžu generovať konštantné napätie alebo prúd a niektoré modely ponúkajú programovateľné výstupy na simuláciu rôznych podmienok.

Elektronické záťaže

Elektronické záťaže sú zariadenia, ktoré simulujú záťaže v elektrických obvodoch. Používajú sa na testovanie napájacích zdrojov a iných zariadení pri rôznych podmienkach zaťaženia. Môžu byť programovateľné a umožňujú presné riadenie parametrov záťaže.

Polovodičové analyzátory

Polovodičové analyzátory sú špecializované prístroje na charakterizáciu polovodičových zariadení, ako sú tranzistory a diódy. Umožňujú meranie parametrov, ako sú prechodové charakteristiky, kapacita a ďalšie dôležité vlastnosti. Polovodičové analyzátory sa používajú najmä na testovanie materiálov.

Meranie impedancie

Impedancia je komplexná veličina, ktorá zahŕňa odpor aj reaktanciu (indukčné a kapacitné zložky). Meranie impedancie je dôležité na charakterizáciu elektronických súčiastok a obvodov. Na meranie impedancie sa používajú tieto prístroje:

  • impedančné analyzátory: tieto prístroje merajú impedanciu v širokom frekvenčnom rozsahu, čo umožňuje analýzu veľkosti aj fázy impedancie, ktorá je rozhodujúca pre podrobnú charakteristiku súčiastok a obvodov
  • LCR metre: merajú indukčnosť (L), kapacitu (C) a odpor (R) komponentov; niektoré pokročilé modely môžu merať aj impedanciu a ďalšie parametre
  • vektorové analyzátory obvodov (VNA): tieto prístroje merajú parametre rozptylu (S-parametre) obvodov a umožňujú podrobnú analýzu ich frekvenčnej charakteristiky a impedancie

Generátory signálov

Generátory signálov sú pokročilé nástroje na generovanie rôznych typov signálov s ľubovoľným tvarom. Sú nevyhnutné na testovanie a vývoj elektronických zariadení, kde je potrebné simulovať špecifické signály alebo podmienky. Ľubovoľné generátory umožňujú vytvárať zložité signály, ktoré môžu byť vopred definované používateľom alebo generované na základe matematických funkcií.

Význam merania elektrických veličín

Presné meranie elektrických veličín má zásadný význam pre:

  • vývoj a testovanie: pomoc inžinierom a technikom pri vývoji a testovaní nových elektrických a elektronických zariadení
  • údržba a diagnostika: umožňuje identifikovať a opraviť problémy v elektrických obvodoch a zariadeniach
  • bezpečnosť: zabezpečuje bezpečnú a spoľahlivú prevádzku elektrických zariadení

Meranie teploty

Teplota je jednou z najčastejšie meraných fyzikálnych veličín. Na meranie teploty sa používajú rôzne typy snímačov, ako napr:

  • termočlánky: využívajú termoelektrický efekt, pri ktorom sa na spoji dvoch rôznych kovov vytvára napätie úmerné teplote.
  • odporové teplomery (RTD): merajú zmenu odporu kovového vodiča s teplotou
  • termistory: polovodičové zariadenia, ktorých odpor sa mení s teplotou
  • infračervené teplomery: merajú infračervené žiarenie vyžarované objektom a prevádzajú ho na teplotu

Meranie tlaku

Tlak je ďalšou dôležitou veličinou, ktorú možno merať pomocou rôznych typov snímačov:

  • manometre: merajú tlak kvapalín alebo plynov deformáciou pružného prvku
  • piezoelektrické snímače: využívajú piezoelektrický efekt, pri ktorom sa mechanický tlak mení na elektrický signál
  • kapacitné snímače: merajú zmenu kapacity spôsobenú deformáciou membrány pod tlakom

Meranie vlhkosti

Vlhkosť vzduchu má zásadný význam pre mnohé aplikácie, od meteorológie až po priemyselné procesy. Na meranie vlhkosti sa používajú tieto prístroje:

  • kapacitné vlhkomery: merajú zmenu kapacity spôsobenú absorpciou vlhkosti
  • odporové vlhkomery: merajú zmenu odporu hygroskopického materiálu
  • psychrometre: merajú vlhkosť pomocou rozdielu teplôt medzi suchým a vlhkým teplomerom

Meranie rýchlosti

Rýchlosť pohybujúcich sa objektov možno merať rôznymi spôsobmi:

  • anemometre: merajú rýchlosť vetra alebo prúdenie vzduchu
  • Dopplerove radary: využívajú Dopplerov efekt na meranie rýchlosti pohybujúcich sa objektov
  • laserové rýchlomery: používajú laserový lúč na meranie rýchlosti na základe zmeny frekvencie odrazeného svetla

Meranie zrýchlenia

Zrýchlenie je dôležité pre analýzu pohybu a vibrácií. Na meranie zrýchlenia sa používajú:

  • akcelerometre: merajú zrýchlenie pomocou piezoelektrických alebo kapacitných snímačov
  • gyroskopy: merajú uhlové zrýchlenie a orientáciu

Meranie sily

Sila je základná fyzikálna veličina, ktorú používame na jej meranie:

  • tenzometre: merajú deformáciu materiálu spôsobenú silou
  • piezoelektrické snímače: premieňajú mechanickú silu na elektrický signál

Meranie vzdialenosti a polohy

Na meranie vzdialenosti a polohy objektov slúžia:

  • ultrazvukové senzory: používajú ultrazvukové vlny na meranie vzdialenosti na základe času návratu odrazeného signálu
  • laserové diaľkomery: používajú laserový lúč na presné meranie vzdialenosti
  • optické snímače: merajú polohu a pohyb objektov pomocou svetelných lúčov

Meranie prietoku

Prietok kvapalín a plynov možno merať rôznymi metódami:

  • Turbínové prietokomery: merajú prietok na základe otáčok turbíny
  • ultrazvukové prietokomery: na meranie prietoku používajú ultrazvukové vlny
  • elektromagnetické prietokomery: merajú prietok na základe indukovaného napätia v pohybujúcej sa kvapaline

Ako si vybrať správny merací prístroj?

Pri výbere meracieho prístroja je dôležité zvážiť:

  • presnosť a rozsah merania - musí zodpovedať požiadavkám aplikácie
  • použitie v špecifickom prostredí - napríklad odolnosť voči prachu, vlhkosti alebo teplotným výkyvom
  • funkčnosť a jednoduchosť používania - moderné prístroje často ponúkajú digitálne rozhrania a automatický záznam
  • kalibrácia a údržba - pravidelná kalibrácia je kľúčom k presnosti merania

Záver

Meracie prístroje sú kľúčovými nástrojmi na zabezpečenie presnosti, kontroly kvality a bezpečnosti v mnohých priemyselných odvetviach. Správny výber prístroja závisí od konkrétnej aplikácie a požiadaviek na meranie. Ak hľadáte kvalitnú meracie techniku, pozrite si náš široký sortiment profesionálnych prístrojov pre rôzne odvetvia.