מדידות חשמל וטכנולוגיות מדידת חשמל, תפקידן וחשיבותן של המדידות
מהו מימד
מדידה היא אחת הפעולות העתיקות ביותר שבהן השתמש האדם בפרקטיקה החברתית, ועם התפתחות החברה היא מחלחלת יותר ויותר לתחומי פעילות שונים.
מדידה היא תהליך קוגניטיבי: לאחר מדידת כמות מסוימת, אנו תמיד יודעים משהו יותר על כמות זו מאשר לפני המדידה: אנו מגלים את הגודל שלה, שלעתים קרובות הוא מקור למספר מידע נוסף עבורנו, אנו לומדים רעיון על כך. כמות, הקשר שלה עם כמויות אחרות וכו'.
תהליך המדידה הוא ניסוי פיזיקלי: לא ניתן לבצע מדידה באופן ספקולטיבי, רק באמצעות חישובים תיאורטיים וכו'.
מדידת כמות פיזיקלית היא השוואה עם ערך מסוים של אותה כמות פיזיקלית שנלקחת כיחידה: אפשר למדוד, למשל, אורך רק על ידי השוואתו עם אורך מסוים.
מההגדרה לעיל נובע שכדי לבצע כל מדידה אתה בדרך כלל צריך:
-
מידה - שכפול אמיתי של יחידת מידה, למשל, בעת שקילה, נדרשת משקל;
-
מכשיר מדידה - אמצעי טכני לביצוע תהליך השוואת ערך נמדד עם מידה.
יש מידה הכרחי לחלוטין כדי לבצע את המדידה. נכון שבמקרים מסוימים נראה שהמידה חסרה במדידה: למשל, כששוקלים חוגה, אסור להשתמש במשקולות ישירות, אבל אין זה אומר שהמידה אינה מעורבת במדידה כזו: קנה המידה של המשקולות הללו מכויל מראש באמצעות משקלים מתאימים.
לכן בסולם של משקלים כאלה מונחת כביכול מידה של מסה, שמשתתפת כך בכל השקילה.
באותו אופן, כאשר מודדים התנגדות חשמלית עם אוהםמטר nd, נדרש שימוש באמצעי התנגדות, אך במקרה זה ניתן לנטוש אותם רק בגלל שבמהלך ייצור האוהם מד, קנה המידה שלו מכויל באמצעות מדדי התנגדות לדוגמה, אשר כלולים בעקיפין בכל שימוש במכשיר.
מצד שני, מכשיר מדידה לא תמיד נחוץ כדי לבצע מדידה: למדידות הפשוטות ביותר מספיק שיש רק מידה, אבל ייתכן שהמכשיר לא ידבק.
ראה גם: כמויות ופרמטרים פיזיים, יחידות
מדידות ישירות, עקיפות ומצטברות
על פי שיטת השגת תוצאת המדידה, יש צורך להבחין:
-
מדידות ישירות;
-
מדידות עקיפות;
-
מדידות מצטברות.
מדידות ישירות הן אותן מדידות שבהן כמות העניין עצמה נמדדת ישירות: שקילה על סולם לקביעת המסה של גוף, מדידת אורך על ידי השוואה ישירה של מרחק נתון עם מידת אורך מתאימה, מדידת התנגדות חשמלית באמצעות אוהםמטר, זרם חשמלי עם מד זרם וכו'.
מדידות ישירות הן סוג נפוץ מאוד של מדידה טכנית. מדידות עקיפות הן אותן מדידות שבהן סכום הריבית עצמו אינו נמדד ישירות, אלא כמה כמויות אחרות שהסכום הנמדד איתן נמצא בקשר מסוים; לאחר קביעת ערכי הכמויות הללו (באמצעות מדידות ישירות) ושימוש בקשר הידוע בין כמויות אלו לבין הכמות הנמדדת, ניתן לחשב את ערך הכמות הנמדדת.
לדוגמה, כדי לקבוע את ההתנגדות החשמלית הספציפית של חומר מסוים, מודדים את אורך החוט העשוי מאותו חומר, שטח החתך שלו וההתנגדות החשמלית שלו. מתוצאות המדידות הללו ניתן לחשב את ההתנגדות הרצויה.
מדידות עקיפות הן מסובכות יותר ממדידות ישירות, אבל הן משמשות בטכנולוגיה ובמחקר מדעי לעתים קרובות למדי, במיוחד מכיוון שבמקרים רבים מדידות ישירות של כמה כמויות מתגלות כבלתי אפשריות.
מדידות מצטברות הן אותן מדידות שבהן תוצאת המדידה הרצויה נגזרת מתוצאות של מספר קבוצות של מדידות ישירות או עקיפות של כמויות בודדות, הקשר הפונקציונלי איתו באות לידי ביטוי הכמויות שאנו מעוניינים בהן בצורה של פונקציות מרומזות.
בהתבסס על תוצאות של קבוצות מדידות ישירות או עקיפות של מספר כמויות, מורכבת מערכת משוואות, שפתרונה נותן את ערכי הכמויות המעניינות.
תפקיד המדידות וחשיבות המטרולוגיה בחברה המודרנית
התפתחות המדע והטכנולוגיה קשורה קשר בל יינתק לפיתוח ושיפור מכשירי מדידה. ההצהרה על כל בעיה מדעית או טכנית חדשה מאלצת אותנו לחפש מכשירי מדידה חדשים, ושיפור מכשירי המדידה תורם לפיתוח ענפים חדשים של מדע וטכנולוגיה.
צבירת הידע המדעי והיישומי בתחום החשמל והמגנטיות העשירה משמעותית את התיאוריה והטכניקה של המדידות והובילה להיווצרות ענף עצמאי ונרחב - טכנולוגיית מדידה חשמלית.
טכנולוגיית מדידה חשמלית מכסה את שיטות המדידות החשמליות, התכנון והייצור של האמצעים הטכניים הדרושים (מכשירי מדידה), וכן שאלות לגבי השימוש המעשי שלהם.
נכון להיום, האובייקטים של מדידות חשמליות הם בעיקר כל הכמויות החשמליות והמגנטיות (זרם, מתח, הספק, אנרגיה חשמלית, כמות החשמל, תדר הזרם, תכונות מגנטיות של חומרים וכו').
עם זאת, בשל הדיוק הגבוה, הרגישות והנוחות הניסיונית הרבה של שיטות מדידה חשמליות, טכניקות מדידה הופכות לנפוצות יותר ויותר, אשר מצטמצמות להמרה ראשונית של הכמויות שיש למדוד לכמות חשמלית פרופורציונלית להן. לאחר מכן נמדד ישירות.
שיטות מדידה כאלה, מה שנקרא "מדידות לא חשמליות של כמויות לא חשמליות" (טמפרטורה, לחץ, לחות, מהירות, תאוצה, רעידות, עיוותים אלסטיים וכו'. מרחוק, ביצוע פעולות מתמטיות לעזאזל עם כמויות מדידות ו נוחות רבה יותר עבורך להקליט אותם בזמן.
ציוד מדידה חשמלי ממלא תפקיד של גורם חשוב להתקדמות מדעית וטכנית בתפעול מערכות אנרגיה, ומדידה של פרמטרים חשמליים של תחנות כוח מהווה תמריץ לרציונליזציה של חיסכון באנרגיה.
טכנולוגיות מדידה חשמליות חשובות ביותר גם בבקרת תהליכי ייצור בתעשיות שונות, בבקרת איכות החומרים, במוצרים חצי מוגמרים ומוצרים רבים, בסקרים גיאולוגיים ובמגוון רחב של מחקרים מדעיים, בהם חשמל ומגנטי. שיטות מדידה משמשות כדי להשיג את התוצאות המדויקות ביותר במגוון רחב מאוד של ערכים נמדדים.
מבחר מאמרים על מכשירי מדידה חשמליים שונים והשימוש המעשי שלהם:
סיווג מכשירי מדידה חשמליים, סמלי קנה מידה של מכשירים