اندازه‌گیری

تعاریف اساسی اندازه‌گیری

اندازه‌گیری: یک کمیت، اساساً مقایسه این کمیت با مقداری از همان نوع است که به‌عنوان واحد انتخاب شده است. نتیجه اندازه‌گیری شده با عددی بیان می‌شود که نمایشگر نسبت کمیت نامشخص به واحد اندازه‌گیری انتخاب شده است.

استانداردها، واحدها و نگهداری آن‌ها

استانداردها و وسایل اندازه‌گیری به دو دسته “اولیه” و “ثانویه” تقسیم می‌شوند. استانداردهای اولیه برای حفظ و تولید واحدهای اندازه‌گیری استفاده می‌شوند، درحالی‌که استانداردهای ثانویه در اندازه‌گیری‌های مستقیم و آزمایشگاهی به کار می‌روند.

اهمیت اندازه‌گیری

پیشرفت علوم و فناوری نیازمند روش‌های دقیق اندازه‌گیری است. بدون اندازه‌گیری، کشفیات علمی نمی‌توانند تأیید شوند و توسعه فناوری امکان‌پذیر نخواهد بود. همچنین، مهندسان برای طراحی، نگهداری و بهینه‌سازی فرآیندها به اندازه‌گیری وابسته هستند.

کاربردهای مختلف اندازه‌گیری

• نمایش اطلاعات: مانند دماسنج‌ها، فشارسنج‌ها و دستگاه‌های اندازه‌گیری برق، آب و گاز.
• کنترل فرآیندها: در سیستم‌های صنعتی، حسگرها داده‌ها را برای کنترل خودکار جمع‌آوری می‌کنند.
• تحلیل تجربیات مهندسی: برای بررسی و آزمایش نتایج در علوم مهندسی.

خطا در اندازه‌گیری

خطاهای اندازه‌گیری شامل سه دسته اصلی هستند:

• خطای واضح (وابسته به شخص اندازه‌گیرنده)
• خطای اصولی و مداوم (سیستماتیک – وابسته به شرایط محیطی)
• خطای اتفاقی (مثلاً اثر القائی ترانس‌ها در محیط)

روش‌های اندازه‌گیری

روش‌های اندازه‌گیری به دو دسته مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شوند. در روش مستقیم، کمیت به‌طور مستقیم اندازه‌گیری می‌شود (مانند اندازه‌گیری جریان با آمپرمتر). در روش غیرمستقیم، مقدار کمیت از روی محاسبات و اندازه‌گیری سایر کمیت‌ها محاسبه می‌شود.

اجزاء تشکیل‌دهنده یک سیستم اندازه‌گیری

یک سیستم اندازه‌گیری شامل طبقات حس‌کننده، تغییر متغیر، پردازشگر، انتقال داده، نمایشگر و ذخیره‌سازی است. حس‌کننده‌ها می‌توانند فعال یا غیرفعال باشند. در دستگاه‌های مدرن، پردازش اطلاعات توسط میکروکنترلرها انجام می‌شود.

دستگاه‌های اندازه‌گیری از نظر روش اندازه‌گیری

• روش انحرافی: تغییر کمیت ورودی موجب تغییر خروجی دستگاه می‌شود (مانند عقربه‌های نشان‌دهنده).
• روش تعادلی: هر تغییر کمیت ورودی با عامل خارجی خنثی می‌شود و سیستم در حالت تعادل قرار می‌گیرد.

مزایای استفاده از سیستم‌های اندازه‌گیری الکتریکی

• سرعت پاسخ بالا
• اندازه‌گیری از راه دور (تله‌متری)
• انتقال آسان داده‌ها از طریق کابل، فیبر نوری یا امواج رادیویی
• مصرف کم و جذب انرژی بسیار پایین
• امکان ساخت سیستم‌های اندازه‌گیری در ابعاد میکرو