Физички инструменти за мерење

Иако су сензорни органи људског тела изузетно осетљиви и осетљиви, савремена наука и технологија се ослањају на развој много прецизнијих инструмената за мерење физичких величина. Неопходан је за проучавање, праћење и контролу свих врста природних феномена.

Први мерни инструменти

Најранији физички инструменти који се користе у астрономији и навигацији. На пример армиллари спхере - најстарији познати астрономски инструмент. Била је то лопта, чији су прстенови приказивали најважније кругове небеске сфере.

Стари Грци модификовали су га да би створили астролаб, који одређује време или дужину дана и ноћи, као и да мери сунчеве и лунарне висине.

Компас - најстарији инструмент за проналажење правца, који се није односио на звезде, био је запањујуће успешан међу инструментима у КСИ веку.

Телескоп је изумио холандска оптика Јоханн Липперсгеи 1608. године и први пут га је Галилео често користио.

Први инструментални контролни систем је био термални релеј и термостатску пећ коју је развио холандски изумитељ Цорнелиус Дребелбел (1572-1634), у којој је термометар контролисао температуру пећи са системом шипки и полуга.

Уређаји за мерење и регулацију притиска паре унутар котла појавили су се отприлике у исто вријеме. 1788. Шкот Јамес Ватт је изумио центрифугални регулатор да би одржао задану брзину парне машине.

Струја и физички уређаји

Развој мерни инструменти брзо се креће у времену индустријска револуција КСВИИИ и КСИКС века, посебно у области мерења електричне енергије. Производни процеси тог времена су захтевали физичке инструменте који су били у стању да достигну нове стандарде за линеарну прецизност. Ово је делимично постигнуто микрометром, чији су специјални модели достигли тачност од 0.000025 мм (0.000001 инча).

За индустријску употребу електричне енергије потребни су инструменти за мјерење струје, напона и отпора. Аналитичке методе које користе алате попут микроскопа постале су важније. На пример, спектроскоп анализира таласну дужину светлости из сијалица са жарном нити. Такође је коришћена за одређивање састава хемикалија и звезда.

Револуција у техникама инструментације

У 20. веку раст модерне индустрије, увођење компјутеризације и појава свемирских истраживања стимулисали су даљи развој физичких инструмената, посебно електронских уређаја. Често се претварач, тј. Алат који мења енергију из једног облика у други (на пример, фотоћелија, термоелемент или микрофон), користи за претварање узорка мерене енергије у електричне импулсе.

Увођење електронског компјутера педесетих година прошлог века са својом способношћу да обрађује и чува информације револуционисало је методе израде инструмената, јер је омогућило поређење и анализирање великих количина информација у исто време. Системи повратне спреге су побољшани јер су подаци из фаза мониторинга уређаја одмах процењени и коришћени за постављање параметара који утичу на процес. Системи повратних информација су критични за рад аутоматизованих процеса.

Примери модерних физичких уређаја

Инструменти се користе за мерење физичких својстава супстанци, као што је замућеност или количина чврстих честица у раствору. Процеси за пречишћавање и пречишћавање воде се контролишу турбидиметром, који мери колико светлости једне одређене таласне дужине апсорбује раствор. Густина течне материје одређена је хидрометром, који одређује узгон објекта са познатом запремином уроњеном у измерену течност. Брзина протока супстанце се мери турбинским мерачем, у којем се израчунавају завоји слободно ротирајуће турбине уроњене у течност, а вискозност течности се мери бројним методама, укључујући и то колико пригушује осцилације челичних ножева.

Физички инструменти такође укључују уређаје за пренос сигнала на велике удаљености. Сви мерни системи (чак и високо аутоматизовани) укључују неки начин приказивања сигнала посматрачу. Системи за визуелни приказ могу да садрже калибрирану карту и показивач, уграђени дисплеј на катодној цеви или дигитални дисплеј.

Грешке мерења

На тачност мјерних уређаја утјечу бројни вањски и унутарњи фактори. Међу првима су бука и сметње које маскирају или изобличују мјерни сигнал. Унутрашњи фактори укључују линеарност, резолуцију и тачност специфичне за одређену јединицу физичке величине или физичког уређаја. Према томе, за свако мерење треба схватити да не постоји апсолутно тачан инструмент. Због тога нема потешкоћа у рјешавању већине задатака, јер су одступања до стотинке процента незнатна.