ابزار اندازه گیری کمیت های فیزیکی و محیطی

ابزار اندازه گیری فیزیکی و محیطی

اندازه‌گیری از مهم‌ترین ارکان هر فعالیتی است. در طی روز، ما مدام در حال اندازه‌گیری بسیاری از کمیت‌های فیزیکی هستیم. این مسئله در صنایع بسیار پررنگ‌تر و حتی ضروری می‌شود. در ادامه به بررسی چند رکن فیزیکی و ابزار اندازه‌گیری آن‌ها خواهیم پرداخت.

آشنایی با انواع ابزار اندازه گیری و کاربرد آنها

هر کمیت فیزیکی را نمی‌توان به‌صورت مستقیم و بی‌واسطه محاسبه کرد. برخی از آن‌ها با داشتن مقدار سایر کمیت‌ها به‌دست می‌آیند که به آن‌ها کمیت‌های فرعی گفته می‌شود. کمیت‌های اصلی شامل هفت مورد هستند که همگی به‌صورت مستقیم اندازه‌گیری می‌شوند. اما برای کمیت‌های فرعی، با داشتن مقدار کمیت‌های اصلی و جایگذاری آن‌ها در فرمول‌های مربوطه، به اندازه‌گیری آن‌ها می‌پردازیم. در زیر به بررسی چند کمیت اصلی و فرعی رایج و نحوه اندازه‌گیری آن‌ها اشاره کرده‌ایم.

کمیت‌های اصلی

 طول

کمیت طول، کمیتی بسیار گسترده است که پایه اندازه‌گیری سطح و حجم نیز محسوب می‌شود. این کمیت از اندازه‌گیری طول محیط و اندازه لباس‌ها در مصارف روزمره گرفته تا اندازه‌گیری بردهای الکترونیکی یا قطعات ماشین در صنایع، پرکاربرد و ضروری است. واحد این کمیت، کسری از یک سال نوری می‌باشد که در زیر به برخی از آنان اشاره کردیم:

• خط‌کش: ابزار دستی ساده با واحدهای مشخص جهت اندازه‌گیری فواصل کوتاه به‌صورت مستقیم
• کولیس: دستگاهی دقیق جهت اندازه‌گیری ابعاد و فاصله‌های میکرونی با قابلیت خواندن ارقام کوچک
• متر نوار: نوار انعطاف‌پذیر برای اندازه‌گیری طول‌های بزرگ، منحنی یا نامنظم در محیط‌های مختلف

جرم

جرم، مقدار ماده موجود در یک جسم است که در هر نقطه از فضا یکسان بوده و به آن جرم گفته می‌شود. شاید بتوان گفت جرم، رایج‌ترین کمیت فیزیکی در بین مردم و صنعت است. این کمیت از مقدار مواد غذایی گرفته تا مقدار مواد شیمیایی، مهم، پرکاربرد و ضروری است. در زیر به برخی از ابزار های اندازه‌گیری این کمیت پرداختیم:

• ترازو دیجیتال: دستگاه الکترونیکی با سنسورهای حساس که جرم اشیاء را به‌صورت عددی دقیق نمایش می‌دهد.
• ترازو مکانیکی: وسیله سنتی مبتنی بر اهرم‌ها و شاخص‌های بی‌وزن جهت مقایسه و تعیین جرم.
• ترازو تعادلی: ابزار کلاسیک استفاده‌شده در آزمایشگاه‌ها برای تعیین جرم با برقراری تعادل وزنی دقیق.

 زمان

زمان یکی از کمیت‌های روزمره و کاربردی است. این کمیت در اندازه‌گیری مدت واکنش‌ها، مدت عملیات تولیدی در خطوط تولید انواع محصولات یا حتی مدت پخت یک غذا مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای اندازه‌گیری زمان ابزارهای متفاوتی استفاده می‌شود که در زیر به برخی از آنان اشاره کردیم:

• ساعت دیجیتال: سیستم نمایش عددی زمان با الگوریتم‌های پیشرفته جهت دقت بالا در زمان‌بندی.
• ساعت مکانیکی: دستگاه سنتی مجهز به چرخ‌دنده‌ها و فنرها که زمان را از طریق حرکت مکانیکی اندازه‌گیری می‌کند.
• ساعت اتمی: ابزار پیشرفته که با استفاده از نوسانات فرکانسی اتم‌ها دقت بی‌نظیری در زمان‌بندی ارائه می‌دهد.

 دما

دما، کمیتی است که پیش از معرفی مقیاس کلوین، درجه‌بندی و واحد مشخصی نداشت. هرچند که امروزه دما همچنان به‌عنوان یک کمیت نسبی در نظر گرفته می‌شود، اما مقیاس مشخصی برای آن وجود دارد. دما در اندازه‌گیری سردی یا گرمی محیط‌های واکنش، ابزارهای مورد استفاده در خطوط تولید مانند صنایع پالایشی، یا اندازه‌گیری محیط یک اتاق، رایج و مهم است. در زیر به برخی از ابزارهای اندازه‌گیری دما اشاره کردیم:

• دماسنج جیوه‌ای: ابزار کلاسیک که دمای محیط یا مایعات را بر اساس انبساط جیوه در داخل لوله‌ای مخروطی اندازه‌گیری می‌کند.
• دماسنج دیجیتال: دستگاه الکترونیکی با سنسورهای دما که مقادیر دما را به‌صورت عددی و دقیق نشان می‌دهد.
• ترموکوپل: سنسور الکتریکی که اختلاف دما را با تبدیل آن به ولتاژ قابل اندازه‌گیری می‌کند.

کمیت‌های فرعی

کمیت‌های فرعی گسترده‌تر و کاربردی‌تر از کمیت‌های اصلی هستند. در صنایع و مصارف دیگر، ابزارهایی برای اندازه‌گیری مستقیم کمیت‌های فرعی ساخته شده‌اند تا بتوانند نیاز به اندازه‌گیری این کمیت‌ها را پاسخ دهند. در زیر به چند کمیت فرعی رایج و ابزار اندازه‌گیری آنها اشاره شده است.

فشار

• مانومتر بورن: ابزار مکانیکی مبتنی بر خمیدگی لوله بورن که فشار مایعات و گازها را به‌صورت مستقیم اندازه‌گیری می‌کند.
• سنسور دیجیتال فشار: دستگاه الکترونیکی پیشرفته که تغییرات فشار را به سیگنال عددی دقیق تبدیل می‌کند.
• بارومتر جیوه‌ای: ابزار سنتی برای سنجش فشار جوی از طریق ارتفاع ستون جیوه در داخل یک لوله‌ای شیشه‌ای.

سرعت و شتاب

• رادار سرعت سنج: ابزار مبتنی بر اثر داپلر که سرعت اجسام متحرک مانند خودروها را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند.
• GPS  سرعت سنج: سیستم مبتنی بر موقعیت‌یابی ماهواره‌ای که سرعت لحظه‌ای وسایل نقلیه را به‌طور خودکار محاسبه می‌کند.
• تاکومتر: دستگاهی که سرعت چرخش شافت‌ها یا موتورها را به‌صورت دور در دقیقه (RPM) ثبت می‌کند.

توان و انرژی

• وات‌متر: ابزار الکتریکی جهت اندازه‌گیری توان مصرفی و انتقال انرژی در مدارهای برقی به‌طور دقیق.
• دینامومتر: دستگاهی که توان خروجی مکانیکی موتور یا سیستم‌های حرکتی را از طریق اندازه‌گیری گشتاور و سرعت زاویه‌ای تعیین می‌کند.
• پاور آنالایزر: ابزار جامع برای تحلیل پارامترهای برقی مانند توان واقعی، مصرف انرژی و فاکتور توان در سیستم‌های الکتریکی.

ابزار های اندازه گیری دقیق به همراه جدیدترین آنها

پس از گذشت زمان و پیشرفت علم فیزیک، ابزارهای اندازه‌گیری نیز رشد و پیشرفت قابل توجهی داشته‌اند؛ به حدی که حتی در ساختار واحدهای کمیت‌های فیزیکی نیز تغییر ایجاد شده است. در زیر به برخی از ابزارهای اندازه‌گیری با دقت بالا اشاره شده است:

اندازه‌گیری با لیزر: فناوری لیزر امکان اندازه‌گیری بسیار دقیق فاصله، زاویه و ابعاد را فراهم می‌کند. ابزارهایی نظیر ترازهای لیزری و مترهای لیزری در صنایع ساخت و ساز و مهندسی بهره‌وری چشمگیری دارند.

اندازه‌گیری دیجیتال: با استفاده از سنسورهای پیشرفته (مانند MEMS) و میکروالکترونیک، می‌توان اندازه‌گیری‌های فوری، دقیق و دیجیتال داشت که دقت و سرعت خواندن داده‌ها را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

اندازه‌گیری کوانتومی: پیشرفت‌های اخیر در فیزیک کوانتومی منجر به ایجاد ابزارهایی با دقت بی‌سابقه شده است؛ مثلاً ساعت‌های اتمی که با استفاده از اثرات کوانتومی می‌توانند زمان را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کنند. این نوع اندازه‌گیری برای تحقیقات بنیادی در فیزیک و بهبود استانداردهای بین‌المللی حیاتی است.

نکات مهم در اندازه‌گیری فیزیکی

برای داشتن یک اندازه‌گیری صحیح و کاربردی به نکات زیر توجه کنید:

دقت و صحت: در هر اندازه گیری خطاهایی وجود دارد که نمیتوان آنها را به صفر رساند. با این حال تشخیص خطاها و ارزیابی آنان در کاهش اظکالات و افزایش صحت نتایج موثر است.

کالیبراسیون: کالیبراسیون و نگهداری منظم از وسایل انداهگیری کمک شایانی به صحت در سنجش و پایداری در دقت آنان می کند.

ثبت و تحلیل داده ها: ذخیره و تجزیه و تحلیل داده‌های به‌دست آمده بخش اساسی از روند اندازه‌گیری و بدست آوردن نتایج معتبر به‌شمار می‌رود.

خرید بهترین انواع ابزار دقیق و اندازه گیری با قیمت عالی

برای خرید ابزارهای اندازه‌گیری فیزیکی باید به کمیتی که قصد اندازه‌گیری آن را دارید توجه داشته باشید. قیمت ابزارهای اندازه‌گیری فیزیکی بسته به عواملی تغییر می‌کند که در زیر به آنها اشاره می‌کنیم:

• برند: شرکت تولیدکننده معتبر می‌تواند کیفیت کالا را تضمین کند که به همین دلیل قیمت بالاتری نیز برای محصولات خود در نظر می‌گیرد.
• نوسانات کلی بازار: ابزارهای اندازه‌گیری از تغییرات قیمت مواد اولیه پلیمری، پتروشیمی، شیمیایی و...  تاثیر می‌پذیرند.
• گارانتی: ارائه خدمات پس از فروش می‌تواند در قیمت ابزار‌های اندازه‌گیری فیزیکی موثر باشد.
• کیفیت: مورادی مانند کسب استانداردها، داشتن گارانتی و برند تولیدکننده معتبر از نشانه‌های کیفیت خوب هستند. با افزایش کیفیت، قیمت محصول نیز افزایش پیدا می‌کند.

سوالات متداول

1. اندازه‌گیری فیزیکی چیست؟ اندازه‌گیری فیزیکی، اندازه‌گیری هر کمیت فیزیکی با استفاده از مقیاس‌های مشخص اندازه‌گیری است.
2. برای اندازه‌گیری زمان از چه ابزارهایی استفاده می‌شود؟ ساعت‌های اتمی، دیجیتال و عقربه‌ای از ابزارهای رایج برای اندازه‌گیری زمان هستند.