انواع ابزار اندازه گیری

ابزار دقیق چیست؟

در اکثر صنایعی که کمیت دقیق فیزیکی و شیمیایی از اهمیت بالایی برخوردار است، اسم ابزار و وسایلی برای اندازه گیری دقیق این کمیت ها به میان خواهد آمد. در واقع باید گفت که ابزار دقیق اندازه گیری پیشرفته به تنهایی یکی از مهم ترین دروس حوزه ی مهندسی به نام مهندسی کنترل است؛ زیرا با توجه به گسترگی صنایع، بررسی پارامترهای مختلف برای تولید و پایش ازعوامل حیاتی تلقی می شوند.

پارامترهای موجود در هر صنعتی متفاوت است و برای این طیف گسترده ابزاری متناسب با نیاز آن صنعت، تولید و ساخته شده است. دلیل نام گذاری ابزار دقیق اندازه گیری، مسلماً به علت دقت عمل آن با توجه به کوچکی پارامتر موجود است. برای مثال عمق، نیرو، دما، رطوبت، تراز و … شاخص های کلی هستند اما هنگام کار در صنایع بزرگ تغییر مقدار ناچیزی از هر کدام می تواند در کل فرآیند تأثیر به سزایی داشته باشد.

انواع ابزار دقیق اندازه گیری

بعضی از مهم ترین تجهیزات ابزار دقیق اندازه گیری عبارتند از:

• ترانسمیتر
• آمپرسنج یا آمپرمتر، مولتی متر
• کالیبراتور
• رطوبت سنج
• فرکانس متر
• نورسنج
• ضخامت سنج
• گازسنج
• دماسنج
• صوت سنج
• لرزش یا ارتعاش سنج
• متر لیزری

مولتی فانکشن ها

هر کدام از این ابزارها پارامترهای مشخصی را بررسی می کنند؛ برای مثال میزان فشار و رطوبت مایعات در مخازن از کمیت های مورد بررسی این ابزارهاست.

ترانسمیتر

ترانسمیتر ابزاری است که پارامتر مشخص شده ی فیزیکی را اندازه گرفته و توسط سیگنالی نیوماتیکی یا الکتریکی مقدار اندازه گیری را به اتاق کنترل هدایت می کند. این ابزار دقیق مشخصه هایی مانند فشار، رطوبت، گازهای محیطی، دما، فلو و مواردی از این قبیل را توسط جریان الکتریکی در بازه ای مشخص به اتاق کنترل ارسال می کند و نتیجه ی حاصله روی همه ی تجهیزات کنترلی قابل استفاده است.

انواع ترانسمیتر

• ترانسمیتر وزن
• ترانسمیتر رطوبت
• تراسمیتر دما
• ترانسمیتر فشار
• ترانسمیتر فلو
• ترانسمیتر سطح

و نمونه های دیگری وجود دارند که امروزه در صنایع فولاد، پتروشیمی، گاز، نفت، مهندسی پزشکی، سیمان، داروسازی و تمام صنایع دارای اتوماسیون صنعتی کاربرد دارد.

آمپرسنج

آمپر سنج یا آمپرمتر که در ترکیب انگلیسی آن نیز از مخفف کلمه ی آمپر و کلمه ی متر استفاده شده، ابزاری برای اندازه گیری شدت جریان در مدارهای الکتریکی است. برای درک بهتر لامپی را تصور کنید که اگر شدت جریان عبوری برای روشن کردن آن زیاد باشد، می سوزد و در صورتی که کم باشد روشن نمی شود.

برای نشان دادن مقدار شدت جریان از واحد آمپر استفاده می شود و به ابزاری که مقدار آمپر را اندازه گیری می کند آمپرمتر یا همان آمپرسنج می گویند. امروزه با توجه به نیاز مخاطب دستگاهی به نام مولتی متر دیجیتال در صنعت وجود دارد که به شما این امکان را می دهد که تمامی مشخصه ها از جمله مقاومت، آمپر، ولتاژ و … را با یک دستگاه اندازه گیری کنید.

انواع آمپرمتر

آمپرمتر انواع مختلفی دارند که در ادامه به معرفی هرکدام می پردازیم:

آمپرمتر سیم پیچ متحرک

از این آمپرسنج برای محاسبه کمیت های dc استفاده می کنند و در صورتی می توان در مدار ac از آن استفاده شود که از رکتیفابرها کمک بگیرند.

آمپرمتر آهنربای متحرک

مکانیزم آمپرمتر آهنربای متحرک مانند سیم پیچ متحرک است، با این تفاوت که برای اندازه گیری جریان های بالاتر استفاده می‍شود. سیم پیچ در این نوع آمپرسنج در داخل قرار گرفته و به صورت مداوم عقربه ای به وسیله ی آهنربا حرکت می کند.

آمپرمتر الکترودینامیکی

در این نوع از آمپرسنج، عقربه ها بر خلاف آمپرمترها از نوع آهنربای متحرک، با استفاده از یک آهنربای الکتریکی حرکت می کند و توانایی اندازه گیری کمیت های dc و ac را دارد.

آمپرمتر آهن متحرک

در این آمپر سنج هر دو جریان ac و dc قابل اندازه گیری توسط تکه ای آهن است، که از نیروی الکترو مغناطیس حاصل از سیم پیچ کمک می گیرد.

آمپرمتر سیم داغ

این آمپرسنج به دلیل کندی و دقت پایین، بیشتر برای اندازه گیری فرکانس رادیویی استفاده می شود. مکانیزم عملکرد این آمپرسنج به وسیله ی حرارتی است که از عبور جریان به وجود می آید.

آمپرمتر دیجیتالی

در این آمپرسنج ابتدا جریان مورد نظر که قصد اندازه گیری آن را دارند، از داخل یک مقاومت اهمی عبور می دهند و در ادامه توسط دستگاه اندازه گیری افت دو سر ولتاژ آن سنجیده شده و نمایش داده می شود.

آمپرمتر انتگرالی

بیشترین تجهیزات اندازه گیری بر پایه ی آمپرمترهای انتگرالی است. این آمپرمتر در مدت زمان مشخصی که در حال کار است جریان را جمع کرده و نتیجه ی حاصله، زمان و جریان را مشخص می کند مثلاً برای تعیین شارژ خازن و باتری از این آمپرمتر استفاده می شود.

کالیبراتور

کالیبراتور دستگاهی است که میزان خطا ابزارهای دقیق اندازه گیری را محاسبه می کند. تمامی دستگاه های دقیق اندازه گیری ممکن است در طول زمان یا به جهت استفاده ی غلط یا حتی ضرب دیدن (فیزیکی) دچار درصدی خطا شوند، که در این صورت ما به دستگاهی مرجع یعنی کالیبراتور برای اندازه گیری شدت خطا و کالیبره کردن دستگاه احتیاج داریم.از همین رو تمامی ابزار دقیق ها باید گواهی مبنی بر کالیبراسیون شدن را دارا باشند تا اطمینان خاطر کاربر را فراهم کنند.کالیبراتورها با توجه به پارامترهای اندازه گیری انواع مختلفی دارند و دو نوع پرتابل و رومیزی دارند.

انواع کالیبراتور و نحوه ی کارکرد آن

کالیبراتور جریان و ولتاژ

این کالیبراتور سیگنال ولتاژ یا جریان را شبیه سازی کرده یا به عبارتی تزریق ولتاژ انجام می دهد.

کالیبراتور چند کاره (مولتی فانکشن کالیبراتور)

مولتی کالیبراتور ابزاری است که قابلیت اندازه گیری اکثر مشخصه های لازم از قبیل دما، ولتاژ، آمپر، فرکانس و … را دارد؛ به همین علت از این دستگاه اکثراً در آزمایشگاه های کالیبراسیون استفاده می شود.

کالیبراتور فشار

کالیبراتور فشار بر نحوه اندازه گیری فشار در دستگاه های مختلف مانند فشارسنج و … نظارت دارد که در انواع دستی و رومیزی، آنالوگ و دیجیتال در بازار موجود است.

کالیبراتور دما و ترموکوپل

کالیبراتور دما دستگاهی است که وظیفه ی کنترل و اطمینان از صحت اندازه های گرفته شده توسط ابزار اندازه گیری دقیق دما را دارد. در این دستگاه از روش مقایسه ای استفاده می شود؛ به این صورت که کالیبراتور دمای اندازه گیری شده توسط سنسورهای ترموکوپل را با دمای واقعی مقایسه می کند. دقت در این کالیبراتور نقش اساسی دارد به همین علت هرچه میزان دقت بالاتر باشد دستگاه گران تر خواهد بود.

رطوبت سنج

رطوبت سنج دستگاهی است که مقدار رطوبت (نم) موجود در هوا را اندازه گیری می کند. رطوبت سنج ها در دو نوع نفوذی و محیطی موجود هستند که از مصارف کوچک در خانه مانند اندازه گیری رطوبت گلخانه تا مصارف صنعتی مانند تولید کاغذ یا تولید محصولات چوبی کاربرد دارند.

امروزه رطوبت سنج های دیجیتالی در دسترس عموم است و اکثراً قابلیت اندازه گیری دما و رطوبت را دارند. رطوبت سنج های محیطی، رطوبت را در محیط اندازه می گیرند و در دو نوع دیجیتالی رومیزی و صنعتی عرضه می شوند. رطوبت سنج نفوذی پین های سوزنی داشته که با استفاده از خواص الکتریکی، رطوبت را در جامداتی چون گچ، چوب، سیمان، غلات و جامدات دیگر اندازه گیری می کنند. برای مثال از این ابزار در صنایع چوب و مصنوعات چوبی برای تشخیص خشک و تر بودن انواع چوب یا حتی برای تشخیص خاک حاصلخیز در صنعت کشاورزی استفاده می کنند.رطوبت سنج جامدات هم در دو نوع نفوذی و غیر نفوذی (پراب مخرب و پراب غیر مخرب) به فروش می رسند.

نور سنج

نور سنج یا لوکس متر دستگاهی برای محاسبه ی شدت نور در محیط است. از نورسنج در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی، غذایی، داروسازی، عکاسی و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می شود. نورسنج های دیجیتالی، امروزه دارای سنسوری هستند که بر اساس شدت نور، ولتاژ تولید می کنند و بعد توسط پردازشگرهای دیجیتالی آن را محاسبه و تبدیل به واحد شدت نور یعنی لوکس می کنند.

شدت نور یا مقدار تفاوت نور در محیط بر پایه ی لوکس سنجیده می شود؛ برای مثال از این دستگاه برای سنجش نور ادارات و مدارس جهت جلوگیری از خسته شدن چشم کارمندان و دانش آموزان استفاده می شود.

فرکانس متر

فرکانس متر یکی دیگر از ابزار دقیق های پر استفاده در صنعت است. این دستگاه فرکانس یا بسامد یک سیگنال تناوبی را اندازه می گیرد که در صنایع مخابراتی و الکتریکی بسیار پر کاربرد و حیاتی است.فرکانس مترها انواع مختلفی دارند که برای اندازه گیری فرکانس های بالا و پایین استفاده شده و به صورت آنالوگ و دیجیتال عمل می کنند.فرکانس مترهای پر فروش و پر استفاده در بازار، فرکانس متر ارتعاشی و فرکانس متر دیسک چرخان هستند.

ضخامت سنج

ضخامت سنج عمدتا در صنعت خودرو سازی و ساختمان سازی کاربرد دارد. این دستگاه ضخامت اجسام و نوع پوشش دهی آن ها را برای جلوگیری از خوردگی، زنگ زدگی و هر نوع آسیبی که با توجه به ضخامت و پوشش قطعه اتفاق می افتد، بررسی، ثبت و تعیین می کند.عوامل بسیاری از جمله جنس و شکل قطعه، میزان زبری سطح مورد نظر، میزان رسانا بودن، نفوذ پذیری و عواملی از این دست در تعیین ضخامت موثرند که بهتر است هنگام کالیبراسیون در نظر گرفته شوند.

انواع ضخامت سنج

ضخامت سنج فلز به روش اولتراسونیک

از قابلیت های ضخامت سنج اولتراسونیک توانایی اندازه گیری، بدون برداشتن پوشش و از روی روکش است. قبل از به وجود آمدن این سیستم برای اندازه گیری ضخامت محصولاتی مانند لوله مجبور بودند قسمتی از آن را برش دهند، که در پروژه های سنگین ضایعات فراوانی به بار می آورد، به همین علت امروزه از این روش در صنعت لوله سازی بسیار استفاده می شود. به طورکلی این روش در صنایع تولیدی سطوحی مانند کامپوزیت، پلاستیک، فلز، سرامیک و … استفاده می کنند.

ضخامت سنج رنگ و پوشش

این دستگاه برای اندازه گیری ضخامت انواع رنگ و پوشش اپوکسی، رنگ، گالوانیزه و … استفاده می شود و دارای دو مدل پراب خارجی و پرای داخلی(پراب جدا و پراب سرخود) است، که هر کدام باتوجه به نوع کار طراحی و ساخته شده اند. از این ضخامت سنج برای انواع رنگ های خشک و تر استفاده می کنند، که قابلیت اندازه گیری تا چندین میکرون را داراست.البته لازم به ذکر است که امروزه ضخامت سنج های چندکاره در بازار موجود است. این ابزارها عموماً توانایی ثبت و ذخیره ی اعداد و نشان دادن بالاترین، پایین ترین و میانگین آن را دارند.

گازسنج

یکی از مهم ترین ابزار های دقیق اندازه گیری گاز سنج است. این دستگاه قابلیت شناسایی انواع گازهای سمی، گازهای قابل اشتعال، گازهای قابل انفجار و تمامی گازهای خطرناک را داشته و یکی از حیاتی ترین ابزارهای دقیق اندازه گیری موجود در صنعت است. سنسورهای به کار رفته در گازسنج با توجه به نوع گازی که تشخیص می دهد متفاوت است.گازسنج ها در تقسیم بندی به دو دسته ی پرتابل (قابل حمل) و ثابت تقسیم می شوند.

دماسنج

دماسنج از آن دسته ابزار دقیق هایی است که، از کودکی با نوع پزشکی آن برای اندازه گیری میزان دمای بدن آشنا شدیم. این دستگاه ابزاری است برای اندازه گیری میزان دما در واحد های مختلف. از این ابزار نیز در صنایع مختلفی استفاده می شود، همچنین گاهی به عنوان ابزاری مکمل، کنار دیگر ابزار به کار برده می شود.دماسنج ها انواع مختلفی داشته که مکانیزم هر کدام با توجه به صنعت مورد استفاده، ساخته و پرداخته می شود.

انواع دماسنج

• دماسنج گازی
• دماسنج معمولی
• دماسنج ترموکوپلی

پیرومتر

پیرومتر نوعی دماسنج است که به صورت غیر تماسی عمل می کند. مکانیسم این ابزار بر پایه ی اندازه گیری دما با استفاده از نور انتشار یافته از جسم مورد نظر است. در خیلی از صنایع مانند صنایع شیمیایی، ریخته گری، فولاد، کاشی و سرامیک به دلیل دمای بسیار بالا امکان استفاده از دماسنج های تماسی وجود ندارد زیرا موجب آب شدن آن می شود؛ به همین علت در اکثر این صنایع از پیرومتر برای اندازه گیری دما استفاده می کنند.

دماسنج مقاوت الکتریکی

این دماسنج دارای مقاومت الکتریکی است که با تأثیرپذیری از دما، تغییر می کند. در این دماسنج تغییر دما و تغییر مقاومت در فلزاتی که به عنوان سنسور در آن جای گذاری شده ثابت و پایدار است. از این دماسنج در بسیاری از صنایع و آزمایشگاه ها برای اندازه گیری دما استفاده می شود.

• انواع دماسنج پزشکی (جیوه ای، دیجیتالی دهانی، گوشی، غیر تماسی پزشکی)
• دماسنج آزمایشگاهی (الکلی) و …

صوت سنج

مطمئناً تا کنون کلمه ی آلودگی صوتی به گوشتان خورده است. در صنعت برای جلوگیری از ایجاد هر نوع آلودگی صوتی که مشکلات شنوایی مختلفی را در پی دارد، از صوت سنج استفاده می کنند. این دستگاه با تعیین یک استاندارد مشخص، صوت را در واحد دسیبل اندازه گیری می کند. از این ابزار برای اندازه گیری میزان نویزهای موجود در تمامی ماشین آلات صنعتی هم استفاده می شود.

لرزش سنج

لرزش یا ارتعاش سنج دارای حس گرهایی بسیار قوی برای تشخیص هر نوع لرزش یا ارتعاش در صنعت است. استفاده از این دستگاه باعث می شود خرابی دستگاه ها و ماشین آلات خیلی زود تشخیص داده شود و در نتیجه با تعمیر زودهنگام، عمر دستگاه طولانی تر شود.لرزش سنج های پیشرفته ی موجود در بازار چند کاره بوده و قابلیت اندازه گیری همزمان چند پارامتر را دارا هستند.

متر لیزری

متر لیزری یکی دیگر از ابزار دقیق های پر مصرف در دنیای امروز است. این ابزار یک فاصله یاب دیجیتال است که توسط نور لیزر و عدسی، فاصله ی مورد نظر شما را بدون خطا اندازه گیری می کند. امروزه مترهای لیزری جای مترهای قدیمی را گرفته و کار را برای کاربران صنایعی چون ساختمان سازی، تأسیسات و تمامی پروژه های عمرانی راحت کرده اند.