1.8 Narzędzia pomiarowe 

      

Narzędzia pomiarowe są to środki techniczne przeznaczone do wykonywania pomiarów. Należą 

do nich: 

- wzorce 

– są to narzędzia pomiarowe odtwarzające jednostki miary lub ich wielokrotności, 

- 

przyrządy pomiarowe – są to narzędzia pomiarowe przeznaczone do wykonywania pomiarów, 

- przetworniki pomiarowe, 

to podzespoły, które przetwarzają wielkość mierzoną na łatwiej 

 

  

mierzalną wielkość, 

- 

układy pomiarowe – zbiory przyrządów i przetworników pomiarowych umożliwiających pomiar

 

  

wielkości mierzonej    określonej  na podstawie innych wielkości, pomiarowe 

- 

zbiory funkcjonalne przyrządów i przetworników pomiarowych objęte wspólnym sterowaniem

 

  

umożliwiającym pobieranie i przetwarzanie informacji.

 

 

 

 

1.8.1. Mierniki ws

kazówkowe

 

      

Są  to  mierniki  analogowe,  w  których  zmieniający  się  w  sposób  ciągły  sygnał  wejściowy  jest 

odwzorowany  na  odczyt  ciągły,  mogący  przyjmować  w  teorii  nieskończenie  wiele  wartości.  W  tym 
przypadku są to  wychylenia  wskazówki miernika określane  względem skali przyrządu. W zależności 
od  zasady  funkcjonowania  możemy  spotkać  mierniki  magnetoelektryczne,  elektromagnetyczne  i 

elektrodynamiczne.

 

W  miernikach  magnetoelektrycznych 

mierzony  prąd  elektryczny  płynie  przez  ruchomą, 

umieszczoną  w  polu  magnesu  stałego  cewkę.  Zależny  od  natężenia  prądu  moment  sił 
elektrodynamicznych  obraca  cewkę  a  wraz  z  nią  wskazówkę  miernika.  Te  mierniki  służą  jedynie  do 
pomiarów prądu stałego.

 

Mierniki elektrodynamiczne 

są odmianą mierników magnetoelektrycznych. Magnes stały jest w nich 

zastąpiony  elektromagnesem,  przez  cewkę  którego  płynie  ten  sam  prąd  co  przez  ruchomy  rdzeń. 
Mierniki te można wykorzystać do pomiarów zarówno prądów stałych jak i przemiennych.

 

W  miernikach  elektromagnetycznych 

mierzony  prąd  płynie  przez  uzwojenia  elektromagnesu  w 

szczelinie  którego  zawieszone  są  dwa  rdzenie  ferromagnetyczne  (ruchomy  i  nieruchomy).  Pod 
wpływem powstałego pola magnetycznego rdzenie magnesują się i oddziałują na siebie. Moment siły 
działającej  na  ruchomy  rdzeń  obraca  go  i  zespoloną  z  rdzeniem  wskazówkę.  Mierniki 
elektromagnetyczne można wykorzystywać zarówno do pomiarów prądu stałego jak i przemiennego.

 

  

Dla poprawnego odczytania zmierzonej wartości w mierniku wskazówkowym należy:

  

- 

dokonać wyboru skali,

 

- zakresu pomiarowego

 

- 

dokładność odczytu

 

  

1) Wybór skali

 

      

Wybór  skali  podyktowany  jest  w  pierwszej  kolejności  rozdzielczością  i  łatwością  dokonywania 

przeliczeń  wartości  z  uwzględnieniem  zakresu.  Zwykle  skale  odpowiadają  dostępnym  zakresom 

miernika  w   

ten  sposób,  że  liczba  końcowa  skali  odpowiada  wielokrotności  (2x;  3x;  5x;  l0x;l00x)  lub 

podwielokrotności (1/2; 1/3; 1/5) zakresów. 

 

      

W  niektórych  wypadkach  skale  są  dodatkowo  opisane  wskazując  na  ich  użycie  w  określonym 

trybie  pracy  miernika  (np.  jako  omomierza  czy  amperomierza,  dla  pomiarów  prądu  stałego  lub 

zmiennego.  W  przypadku  wielozakresowych  mierników  wskazówkowych  wyposażonych  w  kilka 
podziałek należy podjąć decyzję, z której skali dokonywany będzie odczyt.

 

  

2) Zakres pomiarowy 

 

      

Zakres powinien być tak wybrany by wychylenie wskazówki znajdowało się w obszarze 50 - 90 % 

skali, co zapewni optymalne wykorzystanie rozdzielczości i dokładności przyrządu,

 

  

3) Dokładność odczytu 

 

      

Pomiary  przyrządami  analogowymi  wymagają  starannych  odczytów  położenia  wskazówki 

względem  podziałki.  Mierniki  wielozakresowe  wyposażone  są  w  zasadzie  w  kilka  skal  o  różnych 
podziałkach  ułatwiających  uzyskanie  optymalnej  rozdzielczości  odczytu  i  określenie  wartości 

mierzonej. 

 

      

Oprócz  podziałek  skale  wyposażone  są  w  lusterko  pozwalające  na  eliminacje  efektu  paralaksy, 

który prowadzi do różnych, zależnych od kąta obserwacji, odczytów położenia wskazówki względem 

skali.  W  

celu  uniknięcia  efektu  należy  tak  dobrać  pozycję  obserwatora  aby  obraz  wskazówki  w 

lusterku znajdował się na jednej linii wzroku ze wskazówką.

 

  

  

1.8.2.Mierniki cyfrowe 

 

      

Mierniki  cyfrowe  opierają  swe  funkcjonowanie  na  przetwarzaniu  ciągłego  sygnału  wejściowego 

na  

wartość liczbową wielkości mierzonej,  zapisaną w odpowiednim kodzie cyfrowym. Ze względu na 

stosowaną metodę przetwarzania rozróżniamy przyrządy cyfrowe z miarą czasu lub miarą napięcia. 

 

      

Mierniki  cyfrowe  pozwalają  na  bezpośredni  odczyt  wartości  wielkości  mierzonej  ze  wskaźnika 

c

yfrowego  lub  z  rejestratorów,  dzięki  czemu  unika  się  błędu  popełnianego  przy  odczycie 

wskazań.   Stąd  główną  zaletą  mierników  cyfrowych  jest  ich  duża  dokładność.  Cyfrowe  metody 
pomiarowe  mogą  być  zastosowane  do  pomiaru  niemal  wszystkich  wielkości  fizycznych  zarówno 

elektrycznych, jak i nieelektrycznych.

 

   

 

Rozdzielczość i dokładność mierników cyfrowych

 

      

Spotykamy  dwa  rozwiązania  wyświetlaczy:  pełne,  w  których  na  wszystkich  miejscach mogą  być 

wyświetlane wszystkie cyfry od 0 do 9 oraz niepełne, na których na najwyższej pozycji (pierwsza cyfra 
z  lewej  strony)  może  być  wyświetlana  jedynie  1  lub nie  wyświetlana  żadna  cyfra.  Dla  wyświetlaczy 
pełnych rozdzielczość odczytu obliczamy korzystając z zależności: 

 

  

  

 

 

gdzie:

 

N 

– ilość wyświetlonych cyfr,

 

Z 

– wybrany zakres pomiarowy.

 

  

  

      

Np. dla woltomierza z pełnym wyświetlaczem 4 miejsc na zakresie 100 mV możemy dokonywać 

pomiarów w przedziale 0- 99,99 mV z rozdzielczością odczytów:

 

  

  

 

  

      

Dla  wyświetlaczy  niepełnych  przy  określaniu  rozdzielczości  bierzemy  pod  uwagę  jedynie  liczbę 

cyfr w pełni wyświetlanych jednocześnie zamiast pełnej wartości  zakresu do rozważań bierzemy rząd 

wybranego zakresu np. przy wybranym zakresie 20, bierzemy Z = 10.