Fyzikální přístroje pro měření

Přestože jsou senzorické orgány lidského těla extrémně citlivé a citlivé, moderní věda a technologie se opírají o vývoj mnohem přesnějších nástrojů pro měření fyzikálních veličin. Je nezbytné pro studium, sledování a kontrolu všech druhů přírodních jevů.

První měřicí přístroje

Nejstarší fyzikální nástroje používané v astronomii a navigaci. Například armillary koule - nejstarší známý astronomický nástroj. Byl to míč, jehož prstence zobrazovaly nejdůležitější kruhy nebeské sféry.

Starověcí Řekové jej upravili tak, aby vytvořili astroláb, který určuje čas nebo denní i noční dobu, a také měří sluneční a měsíční výšky.

Kompas - nejranější nástroj pro hledání směru, který se netýkal hvězd, byl úžasně úspěšný mezi nástroji v XI. Století.

Dalekohled byl vynalezen v roce 1608 holandskou optikou Johann Lippersgey a nejprve byl široce používán Galileo.

První instrumentální kontrolní systém byl tepelné relé a termostatickou pec, kterou vyvinul holandský vynálezce Cornelius Drebelbel (1572-1634), v němž teploměr řídil teplotu pece se systémem tyčí a páček.

Přístroje pro měření a regulaci tlaku par uvnitř kotle se objevily přibližně ve stejnou dobu. V roce 1788 Scot James Watt vynalezl odstředivý regulátor pro udržení dané rychlosti parního stroje.

Elektrická a fyzická zařízení

Vývoj měřicí přístroje rychle se pohybuje v čase průmyslová revoluce XVIII. A XIX. Století, zejména v oblasti měření elektřiny. Výrobní procesy času vyžadovaly fyzické přístroje schopné dosáhnout nových standardů pro lineární přesnost. To bylo částečně dosaženo mikrometrem, jehož speciální modely dosáhly přesnosti 0.000025 mm (0.000001 palce).

Průmyslové použití elektřiny potřebných nástrojů pro měření proudu, napětí a odporu. Analytické metody používající nástroje jako mikroskop se staly důležitějšími. Spektroskop například analyzuje vlnovou délku světla z žárovek. To bylo také používáno k určení složení chemikálií a hvězd.

Revoluce v přístrojové technice

Ve 20. století vyvolalo růst moderního průmyslu, zavedení automatizace a vznik kosmického výzkumu další vývoj fyzických nástrojů, zejména elektronických zařízení. Často je převodník, tj. Nástroj, který mění energii z jedné formy na druhou (například fotobuňka, termočlánek nebo mikrofon), a slouží k přeměně vzorku měřené energie na elektrické impulsy.

Zavedení elektronického počítače v padesátých letech s jeho schopností zpracovávat a uchovávat informace přetvořilo metody tvorby nástrojů, neboť umožnilo porovnávat a analyzovat velké množství informací současně. Systémy zpětné vazby byly vylepšeny, protože data z monitorovacích stádií zařízení byla okamžitě vyhodnocena a použita k nastavení parametrů ovlivňujících proces. Systémy zpětné vazby jsou kritické pro provoz automatizovaných procesů.

Příklady moderních fyzických zařízení

Přístroje se používají k měření fyzikálních vlastností látek, jako je zákal nebo množství pevných částic v roztoku. Procesy čištění a rafinace vody jsou řízeny turbidimetrem, který měří, jak velké množství světla jedné vlnové délky absorbuje roztok. Hustota kapalné látky se určí pomocí hydrometru, který určuje vztlak objektu se známým objemem ponořeným do měřené kapaliny. Průtoková rychlost látky se měří pomocí turbínového měřícího přístroje, ve kterém se vypočítají otáčky pro volně rotující turbínu ponořenou do kapaliny a viskozita kapaliny se měří řadou metod, včetně toho, kolik tlumí vibrace ocelových listů.

Fyzické nástroje také zahrnují zařízení pro vysílání signálů na dlouhé vzdálenosti. Všechny měřicí systémy (i vysoce automatizované) zahrnují určitý způsob zobrazení signálu pozorovateli. Systémy vizuálního zobrazení mohou obsahovat kalibrovaný diagram a ukazatel, vestavěný displej na obrazovce s katodou nebo digitální displej.

Chyby měření

Přesnost měřidel je ovlivněna řadou vnějších a vnitřních faktorů. Mezi prvními jsou šum a rušení, které maskují nebo deformují měřicí signál. Mezi vnitřní faktory patří linearita, rozlišení a přesnost specifická pro určitou jednotku fyzické veličiny nebo fyzického zařízení. Proto by mělo být pro jakékoli měření pochopeno, že neexistuje absolutní přesný nástroj. Z tohoto důvodu neexistují žádné potíže při řešení většiny úkolů, protože odchylky na stotinu procent nejsou zanedbatelné.