سيستم هاي اندازه گيري
1.1 اندازه گيري هر كميت مفروض ، اصولا عبارت است از عمل يا حاصل مقايسه آن كميت ( كه اندازه اش نامعلوم است ) با يك استاندارد از پيش تعريف شده.از آنجا كه دو كميت مقايسه مي شوند ؛ نتيجه به صورت مقدار عددي بيان مي شود.براي اينكه نتايج اندازه گيري ، معني داشته باشد اساسا دو چيز لازم است: 1-استاندارد به كار رفته براي مقايسه بايد دقيقا تعريف شده باشد و پذيرش عام يافته باشد. 2-دستگاه به كار رفته و وروش پذيرفته شده بايد موجه باشد.
2.1 اهميت اندازه گيري
پيشرفت علم و تكنولوژي مستلزم پيشرفت همزمان روش هاي اندازه گيري است.با اطمينان مي توان گفت كه سريعترين راه ارزيابي پيشرفت هر ملت در علم و تكنولوژي ، بررسي نوع اندازه گيري هايي است كه انجام مي دهد و روشي كه با آن داده ها را از اندازه گيري به دست مي آورد و پردازش مي كند.
اين امر دلايل روشني دارد.همراه پيشرفت علوم و تكنولوژي ، پديده ها و معاملات جديدي كشف مي شود و اين پيشرفت ها اندازه گيري هاي نوع جديدي را ضروري مي سازد.كشفيات جديد اگر با اندازه گيري هايي عملي پشتيباني نشوند ، ارزش عملي نخواهند داشت.
اندازه گيري ، بي شك نه تنها اعتبار يك فرضيه را تاييد مي كند ، بلكه به فهم آن نيز ياري مي رساند.حاصل ، زنجير بي انتهايي است كه به كشفيات جديدي مي انجامد كه خود ، روش هاي اندازه گيري نو و پيچيده تري مي طلبد.بنابراين علم و تكنولوژي جديد با روش هاي پيچيده اندازه گيري همراه است.در حالي كه علم و تكنولوژي قديمي تنها به روش هاي معمولي اندازه گيري نياز دارد.
هر رشته مهندسي دو وظيفه مهم به عهده دارد: 1-طراحي لوازم و فرآينده ها 2-عملكرد و نگهداري درست لوازم و فرآيند ها
هر دوي ين وظايف به اندازه گيري نياز دارند.زيرا طراحي ، كار با دستگاه و نگهداري درست و با صرفه ، نيازمند برگشت اطلاعات است و اين اطلاعات از اندازه گيري مناسب بدست مي آيد.
3.1 روش هاي اندازه گيري
روش هاي اندازه گيري به طور كلي بر دو نوع اند
3.1.1 روش هاي مستقيم
در اين روش ها كميت نامعلوم ( يا كميت اندازه گيري شونده ) مستقيما با يك استاندارد مقايسه و حاصل با يك عدد و يك يكا بيان مي شود.استاندارد در حقيقت،تجسم فيزيكي يكاي كميت است.روش مستقيم اندازه گيري براي كميت هاي فيزيكي مانند طول و جرم و زمان ، روش كاملا معمول است.
فرض كنيد مي خواهيم طول ميله اي را اندازه گيري بگيريم و يكاي طول متر است.در اين صورت "ميله فلان مقدار طول دارد" به اين معني است كه همان مقدار يكاي استاندارد با ميله هم طول است.انسان مي تواند مقايسه مستقيم طول را با دقتي حدود 0.25 ميلي متر انجام دهد.يعني به علت عوامل انساني ، اندازه گيري بسيار دقيق ممكن نيست.براي اندازه گيري طول با دقت زياد مي توان روش مستقيم را به كار برد ولي براي اندازه گيري جرم مسئله پيچيده تر مي شود.چون انسان نمي تواند تفاوت هاي زياد جرم را ازهم باز شناسد.
3.1.2 روش هاي غير مستقيم
اندازه گيري به روش مستقيم هميشه نه ممكن ، نه قابل اجرا و نه عملي است . اين روش در بسياري از موارد به واسطه دخالت عوامل انساني نه دقيق است و نه زياد حساس.ازين رو روش هاي مستقيم ، مزيتي ندارند و به ندرت به كار مي روند.
در كاربرد هاي مهندسي از سيستم هاي اندازه گيري استفاده مي شود.اين سيستم ها براي اندازه گيري از روش هاي غير مستقيم سود مي جويند.
سيستم اندازه گيري در واقع شامل يك عنصر تراگردان است كه كميت اندازه گيري شونده را به صورت قياسي تبديل مي كند.سپس يك وسيله ميانجي ، اين سيگنال قياسي را پردازش مي كند و به قسمت نهايي كه نتيجه اندازه گيري را ارائه مي دهد ، مي رساند.
4.1 اسباب
در اندازه گيري معمولا براي مشخص كردن يك كميت يا متغير از يك اسباب استفاده مي شود.اين اسباب ، توانايي هاي انسان را توسعه مي دهد و او را قادر به تعيين مقدار نامعلوم كميتي مي كند كه اندازه گيريش در توان انسان بدون وسيله نيست.هر اسباب را مي توان به صورت وسيله اي براي تعيين مقدار يا اندازه گيري يك كميت يا متغير تعريف كرد.
5.1 اسباب هاي مكانيكي ، الكتريكي و الكترونيكي
نخستين اسباب ها ، ماهيت مكانيكي داشتند و اصولي كه بر مبناي آن كار مي كردند هنوز هم متداول است.اولين اسباب هاي عملي نيز مانند اسباب هاي امروزي داراي اين سه عنصر بودند: 1- آشكارساز 2-عنصر ميانجي انتقال 3-باز نمودن ، ثبات يا حافظه
در تاريخ توسعه اسباب ها به سه گونه اسباب بر مي خوريم: 1-اسب باب هاي مكانيكي، 2-اسباب هاي الكتريكي ، 3-اسباب هاي الكترونيكي
5.1.1 اسباب هاي مكانيكي
اين اسباب ها در حالت هاي ايستا و مانا بسيار اطمينان بخش اند، ولي عيب بسيار عمده اي دارند كه نمي توانند در اندازه گيري حالت هاي پويا و گذرا سريع پاسخ دهند ، علت آن است كه قسمت هاي متحرك اين اسباب ها صلب ، سنگين و پر حجم اند و در نتيجه جرم زيادي دارند.از آنجا كه جرم در اندازه گيري پويا را دنبال كنند.براي مثال نمي توان يك ولتاژ 50 هرتزي را با روش مكانيكي اندازه گرفت، ولي اندازه گيري فشار هاي با تغييرات آرام ، نسبتا ساده است.عيب ديگر اسباب هاي مكانيكي اين است كه بيشتر آن ها استعداد توليد صدا دارند و سكوت را به هم مي زنند.
5.1.2 روش هاي الكتريكي
داراي باز نمود خروجي آشكارساز سريعتري نسبت به روش هاي مكانيكي را دارا مي باشند.متاسفانه سيستم هاي الكتريكي ، معمولا براي باز نمود ، از جزء متحرك مكانيكي استفاده مي كنند.
5.1.3 اسباب هاي الكترونيكي
امروزه در بسياري از اندازه گيري هاي علمي و صنعتي به پاسخ هاي بسيار سريع احتياج دارند.اسباب ها و سيستم هاي مكانيكي و الكتريكي نمي توانند از عهده اين كار بر آيند.احتياج به بهبود زمان پاسخ و همچنين تشخيص تغييرات پوياي بعضي پارامتر ها ، كه نيازمند زمان نظارت حدود ميلي ثانيه و در بسياري اوقات ميكرو ثانيه است ، منجر به طراحي اسباب هاي اكترونيكي امروزي و مدارهاي وابسته بدان ها شده است.در اين اسباب ها عناصر لامپي يا نيم رسانا به كار مي رود.اخيرا استفاده از عناصر نيمرسانا به علت مزاياي فراواني كه بر معادل لامپي خود دارند ، رواج يافته است.از آنجا كه در عناصر الكترونيكي تنها حركت ، حركت الكترون هاست ، به سبب لختي بسيار كم الكترون ها ، زمان پاسخ بسيار كوتاه است.براي مثال نوسان نماي پرتو كاتدي ( CRO ) قادر است تغييرات پويا و گذرايي از مرتبه چند نانو ثانيه را دنبال كند.
براي تهيه ولتاژ هاي پايدار ، براي مطالعه در زمينه واكنش هاي شيميايي و ابزار دقيق هسته اي از منابع تغذيه با كنترل الكترونيكي استفاده مي شود.به علت پيشرفت هاي فرآيندهاي ساخت و طراحي لوازم نيمرسانا ، اسباب هاي الكترونيكي ، اطمينان بخشي روز افزوني يافته اند.مزيت ديگر به كار گيري لوازم الكترونيكي اين است كه با استفاده از پيش تقويت كننده ها تشخيص سيگنال هاي بسيار ضعيف امكانپذير مي شود.اهميت عمده اسباب هاي الكترونيكي در تقويت تواني است كه تقويت كننده هاي الكترونيكي فراهم مي كنند.براي تامين توان هاي خروجي بيشتر از توان ورودي ، ممكن است توان اضافي به سيستم وارد كرد.اين كار ، تنها با استفاده از تقويت كننده هاي الكترونيكي ميسر شده است كه مشابه مكانيكي مهمي ندارند.وقتي كه در لوازم ارائه دهنده داده ها ثبات هاي شوزني ، گالوانومتر ، نوسان نماي پرتو كاتدي و ثبات هاي با نوار مغناطيسي به كار مي رود ، اين امر اهميت خاصي مي يابد.
در حقيقت براي تقويت توان سيگنالها مي توان از سيستم هاي هيدروليكي و بادي استفاده كرد.ولي استفاده از آن ها منحصر به كاربردهاي با كنترل آرام مثل سرو مكانيزم، فرآيندهاي شيميايي و سيستم هاي قدرت است.اسباب هاي الكترونيكي در تشخيص سيگنال هاي الكترومغناطيسي براي مثال در راديو، ويدئو ميكروموج،كاربرد وسيعي مي يابند.اسباب هاي الكتريكي و الكترونيكي به خصوص در طبقه تغيير دهنده سيگنال ميانجي مفيدند.اسباب هاي الكترونيكي،كم حجم اند و اطمينان بخشي زيادي دارند.مصرف توانشان نيز بسيار كم اند.
مخابرات ، زمينه اي است كه كاملا به اسباب هاي الكترونيكي و دستگاه هاي مربوط به آن متكي است.خصوصا در مخابرات فضايي ، كه فرستنده ها و گيرنده ها متحرك اند، كار تعبير سيگنال ها منحصرا به اسباب هاي الكترونيكي سپرده مي شود.
اسباب هاي الكترونيكي، ساخت كامپيوتر هاي قياسي و رقمي را كه پيشرفت جديد علم و تكنولوژي بدون آن ها عملا غير ممكن بوده ميسر ساخته است.كامپيوتر ها به پاسخ زماني بسيار سريعي نياز دارند كه تنها با استفاده از اسباب هاي الكترونيكي ميسر است.
6.1 طبقه بندي اسباب ها
اسباب ها را مي توان به طرق گوناگون طبقه بندي كرد.به طور كلي به دو دسته تقسيم مي شوند.1-اسباب هاي مطلق ، 2-اسباب هاي ثانوي
1.اسباب هاي مطلق.اين اسباب ها اندازه كميت اندازه گيري شونده را بر حسب ثابت هاي فيزيكي اسباب پيدا مي كنند.گالوانومتر تانژانتي و پل جريان ريلي نمونه هاي اسباب هاي مطلق اند.
2.اسباب هاي ثانوي.اين اسباب ها چنان ساخته شده اند كه كميت اندازه گيري شونده را تنها با مشاهده خروجي باز نموده اسباب مي توان اندازه گييري گرفت.كاليبره كردن اين اسباب ها از راه مقايسه با يك اسباب مطلق و يا يك اسباب ثانوي ديگري كه با اسباب مطلقي كاليبره شده ، صورت ميگرد.
كار با اسباب هاي مطلق براي كاربرد هاي روزمره وقت گير است،زيرا پس از هر اندازه گيري براي محاسبه اندازه گيري كميت اندازه گيري شونده مقدار زياديوقت لازم است، ازين رو اسباب هاي ثانوي كاربرد عامتري دارند.اسباب هاي مطلق ، گذشته از موسسه هاي استاندارد به ندرت به كار مي روند، در حالي كه اسباب هاي ثانوي ، تقريبا در همه زمينه هاي اندازه گيري كاربرد دارند.ولت سنج ، دماسنج شيشه اي و فشار سنج ، ارت سنج ، رنگ سنج ، ديتالاگر دما و رطوبت نمونه هاي اسباب هاي ثانوي اند.
برچسب: ،
ادامه مطلب