Что такое измерительный прибор?
Измерительный прибор — это техническое устройство, предназначенное для определения значений физических величин и представления этой информации пользователю. Конструктивно он представляет собой измерительный механизм, помещенный в корпус, и может включать дополнительные элементы и принадлежности. Основная задача прибора — преобразовать измеряемую величину (или связанные с ней величины) в понятное показание на шкале, дисплее или в виде сигнала для компьютерных систем.
Классификация и виды измерительных приборов
Приборы можно классифицировать по различным признакам. По принципу действия и конструкции выделяют электроизмерительные приборы, которые работают с электрическими величинами или преобразуют неэлектрические величины в электрические сигналы. Они, в свою очередь, делятся на приборы непосредственной оценки и более сложные электронные приборы.
По способу представления информации различают:
- Показывающие — отображают текущее значение.
- Регистрирующие — фиксируют данные во времени (например, самописцы).
- Интегрирующие — суммируют значения за определенный период (счетчики).
- Контактные — выдают сигнал при достижении величиной заданного порога.
По мобильности приборы бывают стационарными (жестко закрепленными на месте) и переносными (транспортируемыми к объекту измерения). Эти устройства нашли широчайшее применение во всех отраслях промышленности и хозяйственной деятельности.
Основные типы измерительных приборов
1. Астатические измерительные приборы
Особенность их конструкции — наличие двух одинаковых, механически связанных измерительных механизмов. Это позволяет компенсировать влияние внешних однородных магнитных полей. Токи в катушках создают два складывающихся вращающих момента, а паразитное поле создает дополнительные, но взаимно уничтожающиеся моменты. В итоге показания пропорциональны только измеряемому току. Такие приборы часто интегрируются в системы автоматического управления через компьютерные сети.
2. Контактные измерительные приборы
Их ключевая функция — изменение состояния выходной цепи (например, замыкание или размыкание контакта) при достижении измеряемой величиной заданного значения. Срабатывание может происходить напрямую или косвенно — через рассогласование контура или прерывание светового луча, воздействующего на фотоэлемент.
3. Электронные измерительные приборы
В основе их работы лежат электронные схемы на базе полупроводниковых элементов (диодов, транзисторов, интегральных микросхем), работающих в вакууме или газовой среде. Они питаются от внешних источников (сети или батарей), что позволяет практически не потреблять энергию из измеряемой цепи, в отличие от приборов непосредственной оценки.
4. Комбинированные измерительные приборы (тестеры, мультиметры)
Это универсальные устройства, способные измерять различные электрические величины (ток, напряжение, сопротивление, емкость) в нескольких диапазонах. Основу классического аналогового тестера составляет магнитоэлектрический измерительный механизм с выпрямителем, набором шунтов, добавочных сопротивлений и переключателей. Современные модели оснащены усилителями, схемами защиты и цифровой индикацией.
Особенности комбинированных приборов:
- Измерение переменного тока возможно при синусоидальной форме сигнала.
- Для измерения сопротивления и емкости используется встроенный или внешний источник напряжения.
- Для защиты от перенапряжений из-за ошибок при подключении применяются быстродействующие отключатели и электронные схемы защиты.
- Современные цифровые мультиметры (с полностью цифровой индикацией) практически вытеснили аналоговые шкалы.
Благодаря своей универсальности, мультиметры широко используются не только в электротехнике и радиоэлектронике, но и в сервисных центрах по ремонту бытовой техники.
Другие виды измерительных приборов
Помимо описанных, существует множество других специализированных приборов:
- Измерительные клещи — комбинация токоизмерительных клещей с измерителем тока для бесконтактных измерений.
- Интегрирующие приборы (счетчики) — суммируют входную величину за время измерения (например, счетчики электроэнергии).
- Измерители нелинейных искажений (мосты гармоник) — анализируют чистоту сигнала.
- Переносные и стационарные приборы — различаются по способу монтажа и подключения к объекту измерения.
- Прецизионные (точные) приборы — обеспечивают высокий класс точности измерений.
- Показывающие приборы — индицируют значение с помощью стрелки на шкале или цифрового дисплея.
- Приборы с регистрацией в коде — выводят информацию в цифровом, машиночитаемом виде для дальнейшей обработки на компьютере или принтере.
Интересно отметить, что многие приборы, выпущенные в СССР во второй половине 1980-х годов и отмеченные Знаком качества, оставались в эксплуатации еще долгое время (по состоянию на 2007 год), что свидетельствует о высоком качестве их изготовления и надежности.