Co jsou měřicí přístroje a jejich druhy

Pokrok ve vědě a technice je doprovázen paralelním pokrokem také v měření. Ve skutečnosti lze říct, že nejrychlejším způsobem, jak zhodnotit stav vědy a techniky v zemi, je zkoumat prováděná měření a způsob, jakým jsou data nashromážděná měřeními využívána. Důvody jsou jednoduché. Jak věda a technika postupují vpřed, jsou objevovány nové jevy a vztahy, které vyžadují nové typy měření. Současně pokroky ve vědě a technologii poskytují prostředky k provádění nových druhů měření, které přispívají k porozumění. To zase vede k objevům, které činí ještě více měření možnými a žádoucími. Je tedy samozřejmé, že sofistikovaná věda a technologie jsou spojeny se sofistikovanými měřeními.

S postupem doby se technologie měření stále více spoléhaly na elektrické a elektronické metody. K tomu dochází ze dvou důvodů. Za prvé, jakmile je informace převedena do elektrické formy, může být snadno zpracována různými způsoby, které splňují potřeby mnoha jednotlivých situací. Za druhé, většinu jevů, jako jsou teplota, rychlost, vzdálenost, světlo, zvuk a tlak, lze snadno převést na elektrické indikace pro další zpracování a interpretaci.

Za posledních 50 let se vyvinul pozoruhodný svět elektronických přístrojů, které podporují a napájí stále se posouvající hranice poznání, a navíc umožňují snadnější a přesnější plnění starých úkolů. Moderní elektronické přístroje jsou typicky přímočtecí, takže není nutné používat kalibrační křivky. Jejich výstupy jsou dostupné v digitální podobě. Data v digitální podobě lze navíc zpracovávat prostřednictvím počítače, který může okamžitě provádět nezbytné doplňkové výpočty, což eliminuje možnost chyb a šetří čas drahého personálu. Díky použití záznamníků a osciloskopů je nyní možné vykreslit konečné výsledky ve formě grafů, což dále zrychluje celý proces shromažďování a analýzy dat.

Před půlstoletím byla většina elektronických měření prováděna pomocí přístrojů, které experimentátor sestrojil vlastními rukama. Tyto rané nástroje byly obvykle nepraktické a většinou k ničemu, pokud je neobsluhoval vysoce kvalifikovaný personál, ideálně osoba, která je sestrojila. Tato situace se nyní zcela změnila. Dnes si člověk obvykle může koupit mnohem lepší nástroj, než by sám dokázal postavit, a nemusí mít odborné znalosti o konkrétním nástroji, aby jej udržoval v seřízení a správně fungoval. Přesto i s širokým rozsahem profesionálně vyrobených nástrojů, které jsou dnes nabízeny v katalozích, musí uživatel poskytnout svůj vlastní vstup, aby mohl plně využít možnosti, které má k dispozici. Musí vědět, co konkrétní nástroje, které používá, měří a co ne, jaké obtíže mohou nastat při provádění měření za zvláštních nebo neobvyklých podmínek, jaké jsou možnosti a omezení  a jaké chyby mohou být způsobeny zkreslením tvaru vlny, šumem, bludnými elektrickými proudy atd.

Když můžete měřit to, o čem mluvíte, a vyjádřit to v číslech, pak jste na začátku cesty poznání.

Měřicí přístroje a jejich druhy

Osciloskopy

Osciloskopy jsou nástroje používané k vizualizaci elektrických signálů. Umožňují sledovat změny napětí v čase a jsou nezbytné pro analýzu signálů v elektronice. Moderní osciloskopy nabízejí vysoké vzorkovací frekvence a široké pásmo, což umožňuje detailní analýzu rychlých signálů.

MSO4TBS2000BMSO24 2-BW-70-03.jpeg

Digitální multimetry (DMM)

Digitální multimetry jsou univerzální měřicí přístroje, které mohou měřit napětí, proud a odpor. Některé modely také měří kapacitu, frekvenci a teplotu. DMM jsou nezbytné pro základní diagnostiku a údržbu elektronických zařízení.

Wattmetry

Wattmetry měří elektrický výkon v obvodech. Jsou klíčové pro analýzu spotřeby energie a účinnosti elektrických zařízení. Moderní wattmetry mohou měřit jak činný, tak jalový výkon, což je důležité pro komplexní analýzu energetických systémů.

RLC metry

RLC metry měří odpor (R), indukčnost (L) a kapacitu (C) elektronických součástek. Tyto přístroje jsou nezbytné pro charakterizaci pasivních součástek a analýzu jejich chování v obvodech. Uvažujete-li o pořízení RLC metru, přečtěte si náš článek Jak postupovat při výběru RLC metru.

Spektrální analyzátory

Spektrální analyzátory jsou nástroje pro analýzu frekvenčního spektra signálů. Umožňují identifikovat a měřit jednotlivé frekvenční složky signálu, což je klíčové pro analýzu rádiových frekvencí, telekomunikací a dalších aplikací.

Zdroje

Zdrojové jednotky poskytují stabilní napájení pro elektronická zařízení během testování a vývoje. Mohou generovat konstantní napětí nebo proud a některé modely nabízejí programovatelné výstupy pro simulaci různých podmínek.

Elektronické zátěže

Elektronické zátěže jsou zařízení, která simulují zátěž v elektrických obvodech. Používají se k testování napájecích zdrojů a dalších zařízení pod různými podmínkami zatížení. Mohou být programovatelné a umožňují přesnou kontrolu zatěžovacích parametrů.

Polovodičové analyzátory

Polovodičové analyzátory jsou specializované přístroje pro charakterizaci polovodičových součástek, jako jsou tranzistory a diody. Umožňují měřit parametry, jako je přechodová charakteristika, kapacita a další důležité vlastnosti. Polovodičové analyzátory se používají především pro testování materiálů.

Měření impedance

Impedance je komplexní veličina, která zahrnuje jak odpor, tak reaktanci (induktivní a kapacitní složky). Měření impedance je důležité pro charakterizaci elektronických součástek a obvodů. K měření impedance se používají:

  • impedanční analyzátory: tyto přístroje měří impedanci v širokém frekvenčním rozsahu, umožňují analyzovat jak velikost, tak fázi impedance, což je klíčové pro detailní charakterizaci součástek a obvodů
  • LCR metry: měří indukčnost (L), kapacitu (C) a odpor (R) součástek., některé pokročilé modely mohou také měřit impedanci a další parametry
  • vektorové obvodové analyzátory (VNA): tyto přístroje měří rozptylové parametry (S-parametry) obvodů, což umožňuje detailní analýzu jejich frekvenční odezvy a impedance

Generátory signálu

Arbitrární generátory jsou pokročilé nástroje pro generování různých typů signálů s libovolným tvarem. Jsou nezbytné pro testování a vývoj elektronických zařízení, kde je potřeba simulovat specifické signály nebo podmínky. Arbitrární generátory umožňují vytvářet složité signály, které mohou být předem definovány uživatelem nebo generovány na základě matematických funkcí.

Význam měření elektrických veličin

Přesné měření elektrických veličin je klíčové pro:

  • vývoj a testování: pomáhá inženýrům a technikům vyvíjet a testovat nové elektrické a elektronické zařízení
  • údržbu a diagnostiku: umožňuje identifikovat a opravit problémy v elektrických obvodech a zařízeních
  • bezpečnost: zajišťuje, že elektrická zařízení fungují bezpečně a spolehlivě

Měření teploty

Teplota je jednou z nejčastěji měřených fyzikálních veličin. K měření teploty se používají různé typy senzorů, jako jsou:

  • termočlánky: využívají termoelektrický jev, kdy se na spoji dvou různých kovů generuje napětí úměrné teplotě
  • odporové teploměry (RTD): měří změnu odporu kovového vodiče s teplotou
  • termistory: polovodičové součástky, jejichž odpor se mění s teplotou
  • infračervené teploměry: měří infračervené záření vyzařované objektem a převádějí ho na teplotu

Měření tlaku

Tlak je další důležitou veličinou, kterou lze měřit pomocí různých typů senzorů:

  • manometry: měří tlak kapalin nebo plynů pomocí deformace pružného prvku
  • piezoelektrické senzory: využívají piezoelektrický jev, kdy se mechanický tlak převádí na elektrický signál
  • kapacitní senzory: měří změnu kapacity způsobenou deformací membrány pod tlakem

Měření vlhkosti

Vlhkost vzduchu je klíčová pro mnoho aplikací, od meteorologie po průmyslové procesy. K měření vlhkosti se používají:

  • kapacitní vlhkoměry: měří změnu kapacity způsobenou absorpcí vlhkosti
  • odporové vlhkoměry: měří změnu odporu hygroskopického materiálu
  • psychrometry: měří vlhkost pomocí rozdílu teplot mezi suchým a vlhkým teploměrem

Měření rychlosti

Rychlost pohybu objektů lze měřit různými způsoby:

  • anemometry: měří rychlost větru nebo proudění vzduchu
  • dopplerovské radary: využívají Dopplerův efekt k měření rychlosti pohybujících se objektů
  • laserové měřiče rychlosti: používají laserový paprsek k měření rychlosti na základě změny frekvence odraženého světla

Měření zrychlení

Zrychlení je důležité pro analýzu pohybu a vibrací. K měření zrychlení se používají:

  • akcelerometry: měří zrychlení pomocí piezoelektrických nebo kapacitních senzorů
  • gyroskopy: měří úhlové zrychlení a orientaci

Měření síly

Síla je základní fyzikální veličina, pro její měření používáme:

  • tenzometry: měří deformaci materiálu způsobenou silou
  • piezoelektrické senzory: převádějí mechanickou sílu na elektrický signál

Měření vzdálenosti a polohy

Pro měření vzdálenosti a polohy objektů existují:

  • ultrazvukové senzory: využívají ultrazvukové vlny k měření vzdálenosti na základě doby návratu odraženého signálu
  • laserové dálkoměry: používají laserový paprsek k přesnému měření vzdálenosti
  • optické senzory: měří polohu a pohyb objektů pomocí světelných paprsků

Měření průtoku

Průtok kapalin a plynů lze měřit různými metodami:

  • turbínové průtokoměry: měří průtok na základě rychlosti otáčení turbíny
  • ultrazvukové průtokoměry: využívají ultrazvukové vlny k měření rychlosti průtoku
  • elektromagnetické průtokoměry: měří průtok na základě indukovaného napětí v pohybující se kapalině

Jak vybrat správný měřicí přístroj?

Při výběru měřicího přístroje je důležité zvážit:

  • přesnost a rozsah měření – musí odpovídat požadavkům aplikace
  • použití v konkrétním prostředí – například odolnost vůči prachu, vlhkosti či teplotním výkyvům
  • funkčnost a jednoduchost ovládání – moderní přístroje často nabízejí digitální rozhraní a automatické záznamy
  • kalibraci a údržbu – pravidelná kalibrace je klíčová pro přesnost měření

Závěr

Měřicí přístroje jsou klíčovými nástroji pro zajištění přesnosti, kontroly kvality a bezpečnosti v mnoha oborech. Správný výběr přístroje závisí na konkrétním použití a požadavcích na měření. Pokud hledáte kvalitní měřicí techniku, podívejte se na naši širokou nabídku profesionálních přístrojů pro různá odvětví.