Warto przeczytać

„Przyrząd pomiarowy to urządzenie lub układ pomiarowy, przeznaczone do wykonywania pomiarów samodzielnie lub w połączeniu z jednym lub wieloma urządzeniami dodatkowymi. Wzorce miary i materiały odniesienia są traktowane jako przyrządy pomiarowe.” (źródło: Ustawa z dnia 11 maja 2001 r. Prawo o miarach, nowelizacja w Dz. U. z 2019 r.)

Pomiar polega na porównaniu mierzonej wielkości z wzorcem tej wielkości,

czyli na wykonaniu doświadczenia, którego celem jest wyznaczenie wartości mierzonej wielkości w przyjętych jednostkach miary.

Sposobami dokonywania pomiarów oraz zasadami interpretacji uzyskanych wyników zajmuje się metrologiaMetrologiametrologia, której podstawą są jednostki miar pogrupowane w układy. W Polsce i w większości krajów stosuje się międzynarodowy układ jednostek SI. Krajową instytucją metrologiczną jest Główny Urząd Miar (GUM), który zapewnia jednolitość miar i wymaganą dokładność pomiarów wielkości w Polsce poprzez  badania w dziedzinie metrologii i utrzymywanie wzorców pomiarowych i rozpowszechnianie jednostek miarWzorzec jednostki miary (etalon, standard)wzorców pomiarowych i rozpowszechnianie jednostek miar (w układzie SI). W specjalistycznych laboratoriach GUM przechowywane są państwowe wzorce pomiarowe oraz wykonywane są usługi metrologiczne dotyczące wzorcowaniaWzorcowaniewzorcowania przyrządów pomiarowych, wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia oraz wykonywania ekspertyz.

Przyrządy pomiarowe powinny być wykalibrowane, tzn. ich wskazania powinny być porównywane ze wzorcemWzorzec jednostki miary (etalon, standard)wzorcem. Jest to zadanie producenta, więc w instrukcji przyrządu często spotykamy informację, że przyrząd został wykalibrowany fabrycznie. Jeśli jednak zauważymy, że dany przyrząd pomiarowy przekracza dopuszczalny błąd pomiaru, należy dokonać jego wzorcowaniaWzorcowaniewzorcowania.

Niektóre przyrządy pomiarowe podlegają legalizacji, czyli prawnej kontroli metrologicznej. Dotyczy to w szczególności przyrządów pomiarowych używanych w handlu i usługach. Przykładowe urządzenia podlegające legalizacji to: wagi, przyrządy do pomiarów długości, taksometry elektroniczne, wodomierze, gazomierze, przyrządy do pomiaru prędkości pojazdów.

Stosuje się różne klasyfikacje przyrządów pomiarowych, a w szczególności podział przyrządów ze względu na:

• spełniane funkcje,

• mierzone wielkości fizyczne,

• sposób prezentacji wskazań,

• obszar zastosowań.

Przy klasyfikacji przyrządów pomiarowych ze względu na spełniane funkcje wyróżnia się:

• mierniki,

• rejestratory,

• detektory,

• charakterografy.

Mierniki to przyrządy pozwalające określić wartość mierzonej wielkości za pomocą podziałki i wskazówki lub cyfrowego wyświetlacza. Przykładem są mierniki elektryczne takie jak: amperomierz, woltomierz, galwanometr, miernik uniwersalny, watomierz. Są stosowane w różnych laboratoriach i warsztatach, a także w pracowniach szkolnych i akademickich.

R1dZtJV2zll8W

Rys. 1a. Na zdjęciu są 3 amperomierze. Każdy z nich ma tarczę z podziałką umieszczoną na łuku okręgu oraz wskazówkę, która może obracać się na tle tarczy.

R12jFu9uyiaVf

Rys. 1b. Na zdjęciu jest elektryczny miernik uniwersalny z ekranem, na którym wyświetlają się cyfry stanowiące wynik pomiaru. Pod ekranem znajduje się pokrętło, którym można wybrać rodzaj pomiaru (np. napięcie lub natężenie) oraz zakres wartości pomiarowych.

Do monitorowania warunków atmosferycznych stosuje się mierniki meteorologiczne takie jak: termometr, barometr, anemometr, deszczomierz.

R1SmZDFhZ283e

Rys. 2. Na zdjęciu jest anemometr, czyli przyrząd do pomiaru prędkości wiatru. Na pionowej osi obrotu umieszczony jest krzyżak, na ramionach którego umieszczone są półkuliste czasze, wprawiane w ruch obrotowy przez wiatr.

Rejestratory to urządzenia służące do zapisu i prezentacji informacji o zmienności w czasie parametrów kontrolowanych procesów technologicznych lub pomiarów laboratoryjnych.

Ze względu na rodzaj nośnika zapisu wyróżnia się:

• rejestratory papierowe – w których dane są zapisywane na taśmie papierowej, najczęściej za pomocą pisaka,

• rejestratory cyfrowe – w których dane są zapisywane na nośnikach pamięci cyfrowej, np. karty pamięci FLASH, dyski twarde, taśmy magnetyczne itp.

Detektory to urządzenia do wykrywania i ewentualnej rejestracji różnych sygnałów. Są to na przykład: detektory cząstek elementarnych, detektory promieniowania elektromagnetycznego, detektory wykrywające zmiany parametrów fizycznych, czy zmiany składu chemicznego. W Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN koło Genewy znajduje się wiele detektorów do wykrywania cząstek elementarnych i badania struktury materii. Detektor ALICE (ang. A Large Ion Collider Experiment) jest jednym z siedmiu detektorów zbudowanych przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC).

R1PS69T7nPxLg

Rys. 3. Na zdjęciu widać grubą rurę przechodząca przez środek wielkiego okręgu z prętami umocowanymi promieniście. Na rurze umocowana jest skomplikowana aparatura.

W pomieszczeniach mieszkalnych coraz częściej stosuje się detektory tlenku węgla i dymu, wyposażone w urządzenia generujące sygnały dźwiękowe, które ostrzegają mieszkańców przy pojawieniu się czadu lub pożaru.

Rh7CQqmKu28Nz

Rys. 4. Na zdjęciu jest detektor dymu w kształcie płaskiego cylindra z zakratowanym, małym otworkiem na wierzchu.

Charakterografy to urządzenia służące do przeprowadzenia szybkich pomiarów elementów elektronicznych. Przyrządy te umożliwiają prawie natychmiastowe wykreślanie charakterystyk prądowo‑napięciowych elementów półprzewodnikowych, np. złącza p‑n.

Sposób prezentacji wskazań jest kryterium podziału przyrządów na:

• przyrządy pomiarowe z odczytem analogowym,

• przyrządy pomiarowe z odczytem elektronicznym (cyfrowym).

Przykładem są mierniki elektryczne z odczytem analogowym i cyfrowym (Rys. 1.) oraz suwmiarki: noniuszowa (Rys. 5a.) i cyfrowa (Rys. 5b.). Noniusz to pomocnicza podziałka zwiększająca dokładność odczytu na głównej podziałce kreskowej.

RpTHp4S62peTu

Rys. 5a. Na zdjęciu jest suwmiarka, która składa się z długiej linijki z podziałką milimetrową, po której przesuwa się dodatkowa krótka podziałka. Obie części suwmiarki mają wystające elementy, których powierzchnie stykają się, gdy wskazanie suwmiarki wynosi 0 i oddalają się od siebie, gdy przesuwamy dodatkową podziałkę

R1dBhPvadjQc6

Rys. 5b. Na zdjęciu jest suwmiarka cyfrowa, zaopatrzona w ekran, na którym wyświetlają się cyfry stanowiące wynik pomiaru.

Przy klasyfikacji przyrządów pomiarowych ze względu na mierzone wielkości fizyczne wyróżnia się następujące grupy przyrządów:

• przyrządy do pomiaru wielkości geometrycznych,

• przyrządy do pomiaru czasu,

• przyrządy do pomiaru siły i masy,

• przyrządy do pomiaru temperatury,

• przyrządy do pomiaru ciśnienia,

• przyrządy do pomiaru wielkości elektrycznych,

• przyrządy do pomiaru promieniowania,

• itp.

Przyrządy pomiarowe stosowane w różnych obszarach nauki i przemysłu można podzielić na wiele grup. Należą do nich:

• przyrządy do pomiarów medycznych,

• przyrządy do pomiarów w telekomunikacji,

• przyrządy do pomiarów w budownictwie,

• przyrządy do pomiarów meteorologicznych,

• przyrządy do pomiaru warunków środowiskowych,

• przyrządy geodezyjne,

• przyrządy fizyczne,

• przyrządy astronomiczne,

• itp.

Poszczególne rodzaje przyrządów można też klasyfikować ze względu na dokładność, zasadę działania czy zastosowanie. Jeden przyrząd pomiarowy może być przydzielony do kilku grup.

Słowniczek