קשה להפריז בחשיבותן של מדידות בחייו של אדם מודרני. ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, שאלת הצורך בהם כלל אינה, אך עולים על הפרק העקרונות והשיטות המאפשרים להגביר את דיוק המדידות. גם מגוון התחומים בהם נעשה שימוש במערכות ושיטות מדידה הולך ומתרחב. במקביל, לא רק גישות טכניות וטכנולוגיות ליישום פעולות אלו מפותחות, אלא גם מושגי היישום שלהן. נכון להיום, שיטת המדידה היא מכלול של טכניקות או טכניקות המאפשרות ליישם עיקרון כזה או אחר לקביעת הערך הרצוי.
עקרונות שיטות המדידה
הבסיס של כל שיטת מדידה הוא חוק פיזיקלי מסוים, אשר, בתורו, מבוסס על תופעת טבע מסוימת. במטרולוגיה, תופעות פיזיקליות מוגדרות לרוב כתופעות הגורמות לדפוס. חוקים ספציפיים חלים למדידת כמויות שונות. לדוגמה, מדידת הזרם נעשית על ידי אפקט ג'וזפסון. תופעה זו, לפיה הזרם המוליך עובר דרך השכבה הבין-דיאלקטרית,הפרדת מוליכים. כדי לקבוע את מאפייני האנרגיה הנקלטת, נעשה שימוש באפקט נוסף - פלטייר, ולחישוב המהירות - חוק השינוי בתדר הקרינה, שהתגלה על ידי דופלר. דוגמה פשוטה יותר לקביעת המסה של עצם משתמשת בכוח הכבידה, שמתבטא בתהליך השקילה.
סיווגים של שיטות מדידה
לרוב משתמשים בשני סימני הפרדה של שיטות מדידה - לפי אופי השינוי בערכים בהתאם לזמן ולפי אופן קבלת הנתונים. במקרה הראשון, מבדילים בין שיטות סטטיסטיות ודינמיות. שיטות מדידה סטטיסטיות מאופיינות בכך שהתוצאה המתקבלת אינה משתנה בהתאם לרגע בו הן מיושמות. אלו יכולות להיות, למשל, השיטות העיקריות למדידת המסה והגודל של עצם. טכניקות דינמיות, להיפך, מאפשרות בתחילה אפשרות של תנודות בביצועים. שיטות כאלה כוללות את השיטות המאפשרות לך לעקוב אחר המאפיינים של לחץ, גז או טמפרטורה. שינויים מתרחשים בדרך כלל בהשפעת הסביבה. ישנם סיווגים נוספים של שיטות, בשל ההבדל בדיוק המדידה ותנאי הפעולה. אבל הם בדרך כלל משניים. עכשיו כדאי לשקול את שיטות המדידה הפופולריות ביותר.
שיטת השוואה של מדידה
במקרה זה, המדידה מתרחשת על ידי השוואת הערך הרצוי לערכים המשוחזרים על ידי המידה. דוגמה לשיטה זו היא חישוב המסה עםבאמצעות מאזניים מסוג מנוף. המשתמש עובד בתחילה עם הכלי, המכיל ערכים מסוימים עם מדדים. בפרט, באמצעות מערכת האיזון עם משקולות, הוא יכול לקבע משקל של חפץ במידה מסוימת של דיוק. מכשיר מדידת הלחץ הקלאסי, בחלק מהשינויים, כרוך גם בקביעת הערך בהשוואה לקריאות בסביבה שבה כבר פועלים ערכים ידועים בתחילה. דוגמה נוספת נוגעת למדידת זרם המתח. במקרה זה, למשל, המאפיינים של המפצה יושוו לכוח האלקטרו-מוטיבי הידוע של אלמנט רגיל.
שיטת מדידה בתוספת
גם טכניקה נפוצה למדי שנמצאת בשימוש במגוון תחומים. שיטת מדידת ערך התוספת מספקת גם את הערך הרצוי ומידה מסוימת, הידועה מראש. רק, בשונה מהשיטה הקודמת, המדידה מתבצעת ישירות בהשוואה לא לערך המחושב, אלא בתנאי הוספה שלו עם ערך דומה. ככלל, שיטות ומכשירי מדידה על פי עיקרון זה משמשים לעתים קרובות יותר בעבודה עם אינדיקטורים פיזיים למאפיינים של אובייקט. במובן מסוים, טכניקה זו דומה לשיטת קביעת הכמויות באמצעות החלפה. רק במקרה זה, מקדם התיקון מסופק לא על ידי ערך הדומה לערך הרצוי, אלא על ידי הקריאות של אובייקט הייחוס.
שיטת מדידה אורגנולפטית
זה יפהכיוון יוצא דופן של מטרולוגיה, המבוסס על שימוש בחושים אנושיים. ישנן שתי קטגוריות של מדידות אורגנולפטיות. לדוגמה, שיטת אלמנט אחר אלמנט מאפשרת להעריך פרמטר ספציפי של אובייקט מבלי לתת תמונה מלאה של מאפייניו ואיכויות תפעול אפשריות. הקטגוריה השנייה מייצגת גישה משולבת, שבה שיטת המדידה בעזרת החושים נותנת תמונה מלאה יותר של הפרמטרים השונים של האובייקט. חשוב להבין שניתוח מורכב לרוב שימושי לא רק כדרך לקחת בחשבון קבוצה שלמה של מאפיינים, אלא ככלי להערכת ההתאמה הכוללת של אובייקט במונחים של שימוש אפשרי למטרה מסוימת. באשר ליישום המעשי של שיטות אורגנולפטיות, ניתן להשתמש בהן כדי להעריך, למשל, את הסגלגלות או איכות החיתוך של חלקים גליליים. במדידה מורכבת בשיטה זו, אתה יכול לקבל מושג על היציאה הרדיאלית של הפיר, שרק יתגלה לאחר ניתוח אותה סגלגלות ומאפיינים של המשטח החיצוני של האלמנט.
שיטות מדידה ליצירת קשר וללא מגע
לעקרונות המגע והמדידה ללא מגע יש הבדל משמעותי. במקרה של התקני מגע, הערך קבוע בסמיכות לאובייקט. אבל, מכיוון שזה לא תמיד אפשרי בגלל נוכחות של מדיה אגרסיבית וגישה קשה לאתר המדידה, העיקרון ללא מגע של חישוב ערכים הפך גם הוא לנפוץ. נעשה שימוש בשיטת מדידת המגעבקביעת כמויות כמו מסה, זרם, פרמטרים כלליים וכו'. עם זאת, כאשר מודדים טמפרטורות גבוהות במיוחד, זה לא תמיד אפשרי.
ניתן לבצע מדידה ללא מגע עם דגמים מיוחדים של פירומטרים ומצלמים תרמיים. במהלך הפעולה, הם אינם נמצאים ישירות בסביבת מדידת המטרה, אלא מקיימים אינטראקציה עם הקרינה שלה. ממספר סיבות, שיטות מדידת טמפרטורה ללא מגע אינן מדויקות במיוחד. לכן, הם משמשים רק כאשר אתה צריך לקבל מושג לגבי המאפיינים של אזורים או אזורים מסוימים.
מדידות
מגוון כלי המדידה נרחב מאוד, גם אם מדברים על אזור ספציפי בנפרד. לדוגמה, כדי למדוד טמפרטורה לבד, נעשה שימוש במדי חום, פירומטרים, באותם צילומים תרמיים ותחנות רב תכליתיות עם פונקציות של מד לחות וברומטר. לאחרונה נעשה שימוש בקומפלקס בכורים מצוידים בבדיקות רגישות לתיעוד קריאות לחות וטמפרטורה. בעת הערכת תנאים אטמוספריים, נעשה שימוש לעתים קרובות גם במנומטר - זהו מכשיר למדידת לחץ, אשר ניתן להשלים עם חיישנים לניטור מדיה גזית. קבוצה רחבה של מכשירים מיוצגת גם בקטע של מכשירי מדידה למאפיינים של מעגלים חשמליים. כאן תוכלו לבחור מכשירים כמו מד מתח ומד זרם. שוב, כמו במקרה של תחנות מזג אוויר, האמצעים להתחשבות בפרמטרים של השדה החשמלי יכולים להיות אוניברסליים - כלומר לקחת בחשבון מספר פרמטרים בו-זמנית.
מכשירמכשירים ואוטומציה
במובן המסורתי, מכשיר מדידה הוא כלי המספק מידע על ערך מסוים המאפיין אובייקט מסוים ברגע נתון. במהלך הפעולה, המשתמש רושם קריאות ולאחר מכן מקבל החלטות מתאימות על סמך אותן. אבל לעתים קרובות יותר ויותר, אותם מכשירים משולבים במכלול של ציוד עם אוטומציה, אשר, בהתבסס על אותן קריאות מוקלטות, מקבל באופן עצמאי החלטות, למשל, על תיקון פרמטרים תפעוליים. בפרט, מכשור ואוטומציה של ציוד משולבים בהצלחה במתחמי צינורות גז, במערכות חימום ואוורור וכו' גז.
מדידות ואי-ודאות
כמעט כל תהליך מדידה כרוך במידה מסוימת של שונות בתוצאות המדווחות ביחס לערכים בפועל. השגיאה יכולה להיות 0.001% או 10% או יותר. במקרה זה, מבדילים סטיות אקראיות ושיטתיות. השגיאה האקראית של תוצאת המדידה מאופיינת בכך שהיא לא מצייתת לדפוס מסוים. לעומת זאת, סטיות שיטתיות מערכים בפועל נבדלות בכך שהן שומרות על ערכן גם לאחר מדידות חוזרות ונשנות רבות.
מסקנה
יצרנים של מכשירי מדידה וציוד מטרולוגי מיוחד מאוד שואפים לפתח דגמים פונקציונליים יותר ובו בזמן סבירים יותר. וזה חל לא רק על ציוד מקצועי, אלא גם על מכשירי חשמל ביתיים. לדוגמה, מדידת זרם יכולה להתבצע בבית באמצעות מולטימטר המתעד מספר פרמטרים בו זמנית. אותו הדבר ניתן לומר על מכשירים הפועלים עם קריאות של לחץ, לחות וטמפרטורה, שניחנו בפונקציונליות רחבה ובארגונומיה מודרנית. נכון, אם המשימה היא לרשום ערך מסוים, אז מומחים עדיין ממליצים להשתמש במכשירים מיוחדים שעובדים רק עם פרמטר היעד. הם נוטים להיות בעלי דיוק מדידה גבוה יותר, שלעתים קרובות הוא חיוני בהערכת ביצועי הציוד.
