Dispositivo di misurazione

I dispositivi di misura (chiamati anche strumenti di misura ) vengono utilizzati per determinare grandezze geometriche o fisiche . Nel contesto di una misurazione , di solito portano a un'affermazione quantitativa sulla variabile da misurare mediante una scala o un display numerico . Questa affermazione, il valore misurato , è dato come il prodotto del valore numerico e l' unità . I metodi di misurazione di base sono forniti in tecnologia di misurazione . Le caratteristiche generali degli strumenti di misura secondo DIN 1319-1 sono elencate sotto Strumenti di misura . Al posto di un display leggibile, un dispositivo di misurazione può anche emettere un segnale, preferibilmente un segnale elettrico ; oppure può memorizzare dati , in formato elettronico o cartaceo (es. come registratore di misura o dispositivo di registrazione ).

Un dispositivo di misurazione è definito nelle "Nozioni di base della tecnologia di misurazione" nella DIN 1319 come "l'insieme di tutti i dispositivi di misurazione e dispositivi aggiuntivi per ottenere un risultato di misurazione" e nel caso più semplice è costituito da un unico strumento di misurazione.

I dispositivi di misurazione per eseguire misurazioni appartengono generalmente al gruppo dei dispositivi di misurazione. Se questi vengono utilizzati per le prove , sono anche denominati strumenti di prova secondo DIN 1319-2 .

Il dispositivo di misurazione può funzionare in modo errato o il valore misurato può contenere errori di misurazione ; questi devono essere sottratti o la loro dimensione stimata. Dispositivi di misurazione particolarmente precisi possono essere utilizzati per la calibrazione , la regolazione o la verifica di altri dispositivi di misurazione (vedi anche monitoraggio degli strumenti di misurazione ). Per determinati valori è possibile specificare un'incertezza di misura .

Vedi anche l' elenco dei dispositivi di misurazione e l' elenco delle grandezze fisiche comprese le loro unità

Misura di grandezze non elettriche

Strumenti di misura di base

Senza i misuratori di base per la determinazione del tempo, la misurazione delle lunghezze e il semplice conteggio , non è possibile realizzare o utilizzare altri misuratori. Altre grandezze, comprese le grandezze di base , vengono derivate o i dispositivi di misurazione vengono determinati utilizzando queste grandezze.

tempi

Orologio da parete con meccanismo a pendolo

Il tempo viene misurato con diversi orologi :

Misura della lunghezza

Stadia di livellamento: distanza 15,7 m (sezione tra linea superiore e linea inferiore × 100)
Dimensione pulsante (primo calibro)
Righello in metallo pollici/millimetro
Ruota di misurazione semplice

In linea di massima, distinguiamo tra due semplici forme di strumenti di misura per la misurazione della lunghezza : la misura della linea, che incarna la misura attraverso la distanza tra due linee , e la misura finale (il metro originale, per esempio), in cui questa avviene attraverso il distanza tra due superfici.

Sensori di distanza come:

Contare

Contapezzi
Contapezzi vista interna

Il conteggio è il principio di misurazione più elementare : anche quando si misura il tempo o la lunghezza, spesso viene semplicemente contato. Con la penetrazione della tecnologia di misurazione da parte dei metodi digitali, il principio di misurazione ha acquisito un'importanza enorme.

Il conteggio in senso metrologico è la determinazione del numero (vedi anche quantità ). I contatori misurano il numero di oggetti o eventi, con un conteggio limitato ne determinano la frequenza :

Ulteriori dispositivi di misurazione di dimensioni elementari

Misurazione dell'area

Dispositivi di misurazione per la misurazione dell'area (pianificazione)

Misurazione del volume

La determinazione sia del volume cavo che del volume di corpi solidi , liquidi o gas è stata storicamente realizzata utilizzando corpi cavi o recipienti di misura in scala , ma principalmente tramite calcolo del volume .

Determinazione della posizione, misurazione dell'angolo e della direzione

Teodolite (intorno al 1820) per la triangolazione
Secondo teodolite DKM2-A

Geodesia : Tutti i dispositivi per la misurazione dell'angolo sul campo sono anche (a vari gradi) adatti per determinare la posizione. A tal fine, sono necessarie mappe o coordinate. Con la misurazione dell'angolo e il tasso di radiazione può essere l' altezza o la differenza di altezza per calcolare gli oggetti.

Massa, peso, densità, ecc.

La misurazione del peso è un campo della metrologia di massa . Mentre in passato le bilance erano determinate principalmente dalla costruzione intelligente di elementi meccanici come leve , pesi e/o molle , oggi la tecnologia di pesatura è plasmata dall'elettronica .

Bilanciamento del fascio

temperatura

La misurazione della temperatura è discussa in modo più dettagliato in un articolo separato, questo elenco è solo una panoramica.

Termografia: macchina da caffè e riflessione termica

La termometria è la scienza della misurazione della temperatura, che utilizza diversi tipi di termometri .

Termometro precoce

Termometro moderno

Misura di grandezze elettromagnetiche

Grandezze elettriche

Oscilloscopio digitale , uno degli strumenti di misura più universali per grandezze elettriche
  • Frequenzimetro per la frequenza di una tensione alternata
  • Dispositivo di misurazione della posizione del guasto del cavo per la distanza tra il punto di misurazione e la posizione del guasto
  • Multimetro per più grandezze misurate

    • Campo magnetico

    Dispositivo di misurazione del campo magnetico

    Radioattività e radiazioni

    Contatore Geiger-Müller

    Dispositivi di misura derivati

    Gli indicatori derivati ​​sono emersi dagli indicatori originali.

    velocità

    La velocità è il quoziente di distanza e tempo .

    velocità di rotazione

    • Contagiri : dispositivo di misurazione meccanico o elettronico, applicazione più comune nel settore automobilistico e aeronautico, fornisce informazioni sui giri di un'unità (motore, ...). Se il rapporto di trasmissione è noto, può essere utilizzato anche per determinare la velocità e la distanza.
    • Giroscopio : struttura meccanica (storica) per la determinazione della velocità
    • Sensore di Hall : per la determinazione della velocità tramite l'effetto Hall

    accelerazione

    L' accelerazione è la variazione di velocità in un periodo di tempo.

    • I sensori di accelerazione di solito misurano la forza che agisce su un provino nel sistema accelerato (K = mb).

    Distanza percorsa

    potenza

    • I misuratori di potenza misurano secondo principi meccanici o elettrici.

    Misure su liquidi e gas

    Flussometro con girante
  • I contatori dell'acqua sono disponibili in diversi modelli come girante , Woltmann o contatori d'acqua composti . Sono utilizzati per il conteggio e sono quindi calibrati solo su una quantità come litri, ma possono essere utilizzati anche per la misurazione del flusso differenziando un segnale di scansione.
  • Laser Doppler - anemometro per la misura senza contatto della portata di gas o liquidi.
  • I manometri , comunemente noti come manometri , misurano la pressione di gas e liquidi.
  • I vacuometri sono dispositivi di misurazione per determinare la pressione del gas nel vuoto .
  • Gli idrometri misurano la densità di un liquido (vedi anche: mosto scala vino, lattodensimetro latte, fuso di birra, birra, ...).
  • I reometri misurano il comportamento del flusso e della deformazione della materia.
  • I viscosimetri misurano la viscosità dei liquidi.
  • Il misuratore di livello misura lo spessore di un liquido in un contenitore o in un corpo idrico, inclusa la misurazione del livello .
    • Metodi comuni: sensori radar , sensori a ultrasuoni , sensori capacitivi , conductometry , galleggiante interruttore solo uno o due punti di commutazione e termografia .
    • Ecoscandaglio per determinare la profondità dell'acqua o per trovare oggetti sonori attivi nell'acqua (meno spesso in aviazione) vedere a. Procedura di controllo a barre per la calibrazione di un ecoscandaglio.
    • I tensiometri misurano la tensione superficiale di un liquido.
    • I potetometri misurano il consumo di acqua di una pianta.
    • pHmetro che misura il pH ( acido , salamoia ) di un liquido.
    • Trasmissometro nella tecnologia ambientale Determinazione del contenuto di polvere/quantità di un gas nell'aria di scarico.
    • I torbidimetri (nefelometri) determinano la proporzione di particolato solido in un liquido.
    • Gli esplosivi misurano un'atmosfera gassosa per rilevare un pericolo di esplosione (miscela di gas infiammabile).

    Misure su solidi

    Tutti i dispositivi di misurazione per la determinazione della lunghezza e della densità, i dispositivi di misurazione del peso e della durezza nonché i dispositivi a raggi X possono essere utilizzati anche per i solidi .

    Strumenti meteorologici

    I seguenti dispositivi di misurazione sono utilizzati in meteorologia e, naturalmente, anche in altre aree tecniche.

    Misurazione dei parametri fotometrici e delle proprietà del colore

    luxmetro analogico
    • La fotometria è il termine generico per la misurazione dei parametri fotometrici e dei metodi di misurazione da essi derivati ​​(ad es. misurazione dell'assorbimento della luce in biologia, chimica, medicina)
    • I luxmetri misurano l' illuminamento a cui è esposta la cella di misura.
    • I densitometri sono dispositivi di misurazione del colore che misurano i valori di tonalità del colore delle superfici.
    • I misuratori FV sono dispositivi multimisura per impianti solari. Solitamente vengono misurate l' intensità della luce e la temperatura e viene calcolata la resa energetica prevista.

    Misurazione del suono e del livello sonoro

    Fonometro, analogico

    Nella maggior parte dei casi, i fonometri misurano il livello di pressione sonora . A tale scopo, contengono un microfono preciso , un circuito amplificatore ad alta precisione e un display logaritmico. Il livello di pressione sonora viene ricevuto ugualmente bene da tutte le direzioni, motivo per cui la posizione e l'orientamento del dispositivo sono irrilevanti. Nella maggior parte dei casi, i dispositivi di misurazione vengono utilizzati per determinare l'esposizione al rumore sul posto di lavoro e nel traffico stradale. Un altro scopo è la determinazione delle vibrazioni e dei rumori di marcia su dispositivi tecnici e l'indagine di contromisure per la loro efficacia.

    I fonometri devono essere regolarmente calibrati dall'utente per verificarne il funzionamento e per compensare le variazioni delle condizioni atmosferiche quali temperatura, umidità e pressione atmosferica.

    Dispositivi combinati

    Misuratori universali per diverse grandezze elettriche

    Multimetro digitale

    Questi dispositivi non sono progettati per un'applicazione specifica:

    • Multimetro : Misuratori universali per tensione (~ / =, con relativo puntale anche per misure ad alta tensione), corrente (~ / =), resistenza (in parte anche resistenza di isolamento e test di continuità), test diodi, fattore di amplificazione di PNP / NPN transistor, visualizzazione dell'andamento temporale di una taglia elettrica (multis con display grafico), visualizzazione del valore min/max/medio, capacità del condensatore, temperatura (con apposito encoder), tester logico (livello regolabile), specifica di una tensione/livello/ corrente (sink) (è possibile specificare anche l'andamento temporale di una delle variabili). Era la tecnologia digitale che combinava tutte le misurazioni e i test in un unico dispositivo. I multimetri industriali devono essere calibrati entro un certo periodo di tempo.
    • Le schede di misura per PC vengono utilizzate per visualizzare e registrare digitalmente grandezze fisiche.
    • Ponti di tensione CA per determinare la capacità o l'induttanza
    • Le SMU combinano i multimetri con un alimentatore da laboratorio per alimentare e stimolare l' oggetto da testare
    • Gli SMMU combinano SMU con un multiplexer che alimenta le tensioni/correnti dell'alimentatore nel DUT e stabilisce la connessione tra il DUT e il sistema di misura.
    • I registratori di misurazione stanno registrando dispositivi di misurazione della tensione o valori che possono essere rappresentati dalla tensione, che generano immediatamente una registrazione cartacea dei loro risultati.

    Qualità delle misurazioni

    I produttori di dispositivi di misurazione dovrebbero fornire informazioni sui limiti di errore (quantità massime della deviazione del dispositivo di misurazione del valore visualizzato dal valore corretto).

    Nel caso di misuratori elettrici con indicatore di scala (es. multimetri analogici), tali limiti sono preferibilmente specificati in % del fondo scala (percentuale del valore finale), spesso mediante un simbolo di classe . Ciò significa la massima deviazione assoluta della misura ; viene calcolato utilizzando il valore di fondo scala . Un dispositivo di misurazione con un valore finale del campo di misurazione di z. B. 100 V e una classe 1.5 possono deviare dal valore corretto anche nel migliore dei casi fino all'1,5% ∙ 100 V = 1,5 V sul display. Questa informazione vale per l'intero campo di misura, indipendentemente dal valore misurato.

    Per i dispositivi di misurazione con display numerico, vedere la deviazione del dispositivo di misurazione , anche multimetro digitale .

    Il limite di errore relativo di un valore misurato è definito come il limite di errore assoluto diviso per il valore corretto; più piccolo è il valore misurato, maggiore è. Con i dispositivi di misurazione commutabili, quindi, dovrebbe essere sempre selezionato il campo di misurazione con il quale si ottiene la massima deflessione possibile.

    Esempio: Con un valore misurato di 19 V con il dispositivo di misura citato, si ottiene (se sono rispettate le condizioni specificate come temperatura o posizione)
    Risultato = 19 V ± 1,5 V = 19 V (1 ± 8%)
    cioè limite di errore relativo = 8% nel campo di misura di 100 V; in un campo di misura di 30 V il risultato sarebbe del 2,4%.

    Ulteriori scostamenti di misura, ad esempio causati da consumi interni o da andamento non sinusoidale nel caso di variabili alternate, non possono essere registrati con le informazioni fornite e devono essere determinati separatamente.

    Dispositivi di misurazione analitica

    Metrologia industriale, metrologia di produzione e metrologia commerciale

    Foto di una macchina di prova universale

    Questi dispositivi vengono utilizzati o nella maggior parte dei casi per produrre un prodotto utilizzato ad esempio nei materiali per testare la qualità dei prodotti o la fatturazione dei servizi.

    Misurazione delle proprietà dei materiali

    Prova di durezza

    Durante la misurazione della durezza , un'azione di forza definita porta alla deformazione permanente del corpo di prova o alla penetrazione di una geometria di prova nel corpo di prova. I dispositivi di misurazione sono denominati in base al metodo utilizzato. Esempio: dispositivo di misurazione Brinell.

    • Il Poldihammer viene utilizzato per misurare la durezza dei materiali duri mediante un test di durezza all'urto
    • Prova di durezza secondo Johan August Brinell : Una palla viene premuta nel campione. Il diametro dell'impronta della sfera è la misura del valore di durezza Brinell HB.
    • Test di durezza Rockwell : una sfera o un cono di diamante vengono premuti nel campione. Si misura la restante profondità di penetrazione e da questo valore si ricava la durezza Rockwell HRx (x sta per C (cono) se testato con un cono di diamante e per B (sfera = palla) se testato con una palla diamantata).
    • Test di durezza Vickers : la punta di una piramide a quattro lati viene premuta nel campione. Si misurano le diagonali dell'impronta permanente e dalla loro lunghezza si ricava il valore di durezza Vickers HV.

    I vari metodi si adattano bene a vari gradi a seconda del tipo e della durezza del materiale da testare.

    Dispositivi di misurazione standard

    Dispositivi di misurazione standard : sono dispositivi di misurazione che eseguono una serie di misurazioni specificate in uno standard . Solitamente vengono anche registrate al fine di consentire di fornire elementi di prova in caso di perizie.

    La designazione dei dispositivi di misurazione si basa sulla norma.

    Esempio: VDE113 (EN60204) con test del conduttore di protezione da 10 A, test dell'alta tensione, misurazione della resistenza e rilevamento del campo limite, test di isolamento

    Importanti dispositivi di misurazione standard:

    • VDE100 test generale per dispositivi elettrici
    • Test VDE113 ( EN60204 ) per l'equipaggiamento elettrico delle macchine
    • Funzionalità del dispositivo di prova di messa a terra della messa a terra della fondazione
    • Tester per prese Connessione conforme allo standard (piccola parte di VDE100)
    • Dispositivo di misura della corsa ad inerzia Per presse idrauliche per determinare il percorso coperto dopo un arresto di emergenza.

    Tecnologia dei dati e della comunicazione

    Questi misuratori standard indagano la corretta esecuzione dei collegamenti dei cavi (connessione tra connettore e cavo ) e/o la fisica della tecnologia dei dati, ovvero il livello del segnale e l' interferenza . Nel settore industriale, questi dispositivi sono principalmente utilizzati per bus di campo o Ethernet . Oltre ai tester, ovvero dispositivi che esaminano la fisica, esistono anche dispositivi di analisi del protocollo che esaminano il contenuto dei dati. L'elenco fornisce solo esempi di alcuni dispositivi tipici.

    Autobus locali
    Autobus di campo
    • Tester Profibus : altezza del livello, velocità di trasmissione dati, tempo di ciclo, terminazione, elenco degli slave
    • Tester CAN bus: frame di errore, velocità di trasmissione dati,
    • Tester bus AS-Interface : altezza livello, lista slave, slave n. assegnare
    Ethernet

    A causa della sua ampia diffusione, è il sistema per il quale esiste il maggior numero di programmi di analisi. Ecco una piccola selezione senza valutazione ...

    • Tester per il controllo del cavo Ethernet : Thin Ethernet (RG98U), Thick Ethernet (cavo giallo), RJ45
    • Analisi MRTG : grafico del traffico multi-router che rappresenta il traffico di rete tra gli altri
    • Analisi Ethereal o WireShark : canali di dati utilizzati in una rete, dati, protocolli
    • analisi nmap : scanner di rete con molte funzioni

    Normale

    Gli standard sono misure materiali, dispositivi di misurazione, materiali di riferimento o dispositivi di misurazione che hanno lo scopo di definire, incorporare, preservare o riprodurre un'unità o uno o più valori al fine di trasmetterli ad altri dispositivi di misurazione mediante confronto. Standard di lavoro a caldo normalmente utilizzati di routine. Gli standard di riferimento , invece, vengono utilizzati solo per la calibrazione occasionale degli standard di lavoro, eventualmente anche tramite altri standard intermedi, che vengono poi chiamati standard superiori (secondo, terzo) ordine . Ciò riduce al minimo l'onere per gli standard di qualità più elevati. Gli standard di riferimento sono inoltre ricondotti ad uno standard primario che soddisfa i più elevati requisiti metrologicitramite un'ulteriore gerarchia di calibrazione. Di solito si tratta di uno standard nazionale gestito da un istituto metrologico nazionale o da uno standard internazionale. All'interno della gerarchia di calibrazione, l'accuratezza degli standard aumenta costantemente verso l'alto.

    I banchi di prova vengono utilizzati per il controllo degli errori per l' assicurazione della qualità o la calibrazione dei dispositivi di misurazione (ad es. per contatori d'acqua ).

    Dispositivi di misurazione legali per il commercio

    I dispositivi di misurazione i cui risultati di misurazione vengono utilizzati per calcolare i servizi commerciali ( ad es. bilance per negozi , contatori dell'acqua) devono soddisfare i requisiti di calibrazione legali . Ciò significa che il loro design deve essere approvato dal Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) e i dispositivi devono essere calibrati, per cui una calibrazione deve essere aggiornata dopo un certo tempo da centri di prova approvati dallo stato con uno standard approvato dall'autorità di calibrazione . La legge di calibrazione definisce i limiti di errore di calibrazione che non possono essere superati per diversi intervalli di carico.

    Esempi: scale , contatori acqua , contatori gas , contatori elettrici , contatori di calore , combustibile metri , misuratori di portata

    Esempio di un dispositivo di misurazione non legale per il commercio eccezionalmente consentito: ripartitore dei costi di riscaldamento

    La Direttiva Europea sugli Strumenti di Misura (MID) è stata pubblicata nell'aprile 2004 e deve essere recepita nel diritto nazionale entro il 20 ottobre 2006.

    Dispositivi di misura a sicurezza intrinseca

    Il principio di misura dei dispositivi di misura a sicurezza intrinseca o antideflagranti è il suddetto. lo stesso, ma questi dispositivi devono soddisfare requisiti speciali per la loro applicazione, che z. B. trovato nelle miniere sotterranee o nell'industria (chimica). Direttive come 94/9/CE o ATEX determinano i requisiti che vengono verificati per quanto riguarda le specifiche elettriche, meccaniche e dei materiali. I centri di prova autorizzati rilasciano un certificato dopo l'approvazione, che è un requisito fondamentale per la messa in servizio di dispositivi di misurazione nelle aree speciali potenzialmente esplosive.

    Dispositivi di misurazione medici

    Norme speciali si applicano ai dispositivi di misurazione in medicina . È necessario attenersi alle norme del MedGV , l'Ordinanza sui dispositivi medici. Tuttavia, questo vale solo per i dispositivi di misurazione che a) sono classificati come dispositivi medici eb) sono utilizzati nella medicina riconosciuta. Il campo della medicina alternativa rimane inalterato. Il Teslametro, un dispositivo di misurazione del biocampo o la scala del grasso corporeo non sono coperti dalle normative.

    Ausili tecnici per misurazioni in medicina

    Gli ausili tecnici per le misurazioni in medicina non sono in realtà dispositivi di misurazione, ma vengono utilizzati per le misurazioni:

    Osservazioni

    • La classificazione secondo il principio tecnico secondo il quale il dispositivo di misura visualizza è trattata nell'articolo Display (tecnologia) ; qui viene solo indicato quale taglia viene misurata.
    • In singoli casi, il termine sensore o encoder (la parte che esegue la misurazione) è equiparato al dispositivo di misurazione. Quando si seleziona un dispositivo o un metodo, potrebbe essere necessario guardare anche sotto questo riferimento.
    • Fuori specifica (OOS) significa che un valore misurato è al di fuori dell'intervallo calibrato del dispositivo di misurazione.

    Guarda anche

    letteratura

    • HR Tränkler: Libro tascabile della tecnologia di misurazione . Oldenbourg, Monaco di Baviera 1992.
    • Jörg Hoffmann: Libro tascabile della tecnologia di misura . Fachbuchverlag, Lipsia 2004.
    • Wolfgang Schmusch: Tecnologia di misurazione elettronica . Vogel Buchverlag, Würzburg 1991.
    • Jörg Hoffman: Manuale della tecnologia di misurazione . Hanser, Monaco di Baviera 2005.

    link internet

    Commons : Dispositivi di misurazione  - raccolta di immagini, video e file audio
    Wikizionario: strumento di misura  - spiegazioni di significati, origini delle parole, sinonimi, traduzioni

    fonti

    1. ↑ a b Norma DIN 1319-1, gennaio 1995: Fondamenti della tecnologia di misura - Parte 1: Termini di base.
    2. ↑ Norma DIN 1319-2, ottobre 2005: Nozioni di base sulla tecnologia di misurazione - Parte 2: Termini per gli strumenti di misurazione.
    3. ↑ DIN ISO 10012-1