معرفی جامع انواع ابزار دقیق اندازه گیری + آموزش تصویری
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 کمیتها به میان خواهد آمد. در واقع باید گفت که ابزار دقیق اندازه گیری پیشرفته به تنهایی یکی از مهمترین دروس حوزهی مهندسی به نام مهندسی کنترل است؛ زیرا با توجه به گسترگی صنایع، بررسی پارامترهای مختلف برای تولید و پایش ازعوامل حیاتی تلقی میشوند. پارامترهای موجود در هر صنعتی متفاوت است و برای این طیف گسترده ابزاری متناسب با نیاز آن صنعت، تولید و ساخته شده است. دلیل نامگذاری انواع 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 … شاخصهای کلی هستند اما هنگام کار در صنایع بزرگ تغییر مقدار ناچیزی از هر کدام میتواند در کل فرآیند تاثیر بهسزایی داشته باشد.
در این مقاله قصد داریم اطلاعات بیشتری پیرامون بعضی از ابزارهای اندازه گیری دقیق در صنایع مختلف و نحوهی کار با آنها ارائه دهیم.
وسایل اندازه گیری دقیق و تجهیزات اندازه گیری
مهمترین تجهیزات انواع ابزار دقیق اندازه گیری عبارتند از :
- ترانسمیتر
- آمپرسنج یا آمپرمتر، مولتیمتر
- کالیبراتور
- رطوبت سنج
- فرکانس متر
- نورسنج
- ضخامت سنج
- گازسنج
- دماسنج
- صوت سنج
- لرزش یا ارتعاش سنج
- متر لیزری
- مولتی فانکشنها
هر کدام از این ابزارها پارامترهای مشخصی را بررسی میکنند؛ برای مثال میزان فشار و رطوبت مایعات در مخازن از کمیتهای مورد بررسی این ابزارهاست.
ترانسمیتر
ترانسمیتر ابزاری است که پارامتر مشخص شدهی فیزیکی را اندازه گرفته و توسط سیگنالی نیوماتیکی یا الکتریکی مقدار اندازهگیری را به اتاق کنترل هدایت میکند. این ابزار دقیق مشخصههایی مانند فشار، رطوبت، گازهای محیطی، دما، فلو و مواردی از این قبیل را توسط جریان الکتریکی در بازهای مشخص به اتاق کنترل ارسال میکند و نتیجهی حاصله روی همهی تجهیزات کنترلی قابل استفاده است.
انواع ترانسمیتر
- ترانسمیتر وزن
- ترانسمیتر رطوبت
- تراسمیتر دما
- ترانسمیتر فشار
- ترانسمیتر فلو
- ترانسمیتر سطح
و نمونههای 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 کلمهی آمپر و کلمهی متر استفاده شده، ابزاری برای اندازهگیری شدت جریان در مدارهای الکتریکی است. برای درک بهتر لامپی را تصور کنید که اگر شدت جریان عبوری برای روشن کردن آن زیاد باشد، میسوزد و در صورتی که کم باشد روشن نمیشود. برای نشان دادن مقدار شدت جریان از واحد آمپر استفاده میشود و به ابزاری که مقدار آمپر را اندازهگیری میکند آمپرمتر یا همان آمپرسنج میگویند. امروزه با توجه به نیاز مخاطب دستگاهی به نام مولتی متر دیجیتال در صنعت وجود دارد که به شما این امکان را میدهد که تمامی مشخصهها از جمله مقاومت، آمپر، ولتاژ و … را با یک دستگاه اندازهگیری کنید.
انواع آمپرمتر
آمپرمتر انواع مختلفی دارند که در ادامه به معرفی هرکدام میپردازیم:
- آمپرمتر سیم پیچ متحرک
از این آمپرسنج برای محاسبه کمیتهای dc استفاده میکنند و در صورتی میتوان 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 اندازهگیری جریانهای بالاتر استفاده میشود. سیم پیچ در این نوع آمپرسنج در داخل قرار گرفته و به صورت مداوم عقربهای به وسیلهی آهنربا حرکت میکند.
- آمپرمتر الکترودینامیکی
در این نوع از آمپرسنج، عقربهها بر خلاف آمپرمترها از نوع آهنربای متحرک، با استفاده از یک آهنربای الکتریکی حرکت میکند و توانایی اندازهگیری کمیتهای dc و ac را دارد.
- آمپرمتر آهن متحرک
در این آمپر سنج هر دو جریان ac و dc قابل اندازهگیری توسط تکهای آهن است، که از نیروی الکترو مغناطیس حاصل از سیمپیچ کمک میگیرد.
- آمپرمتر سیم داغ
این آمپرسنج به دلیل کندی و دقت پایین، بیشتر برای اندازهگیری فرکانس رادیویی استفاده میشود. مکانیزم عملکرد این آمپرسنج به وسیلهی حرارتی است که از عبور جریان به وجود میآید.
- آمپرمتر دیجیتالی
در این آمپرسنج ابتدا جریان مورد نظر که قصد اندازهگیری آن را دارند، از داخل یک مقاومت اهمی عبور میدهند و در ادامه توسط دستگاه اندازهگیری افت دو سر ولتاژ آن سنجیده شده و نمایش داده میشود.
- آمپرمتر انتگرالی
بیشترین تجهیزات ابزار اندازه گیری بر پایهی آمپرمترهای انتگرالی است. این آمپرمتر در مدت زمان مشخصی که در حال کار است جریان را جمع کرده و نتیجهی حاصله، زمان و جریان را مشخص میکند مثلاً برای تعیین شارژ خازن و باتری از این آمپرمتر استفاده میشود.
کالیبراتور
کالیبراتور دستگاهی است که میزان خطا ابزارهای دقیق اندازه گیری را محاسبه میکند. انواع ابزار دقیق اندازه گیری ممکن است در طول زمان یا به جهت استفادهی غلط یا حتی ضرب دیدن (فیزیکی) دچار درصدی خطا شوند، که در این صورت ما به دستگاهی مرجع یعنی کالیبراتور برای اندازهگیری شدت خطا و کالیبره کردن دستگاه احتیاج داریم.
از همین رو تمامی ابزارهای دقیق باید گواهی مبنی بر کالیبراسیون شدن را دارا باشند تا اطمینان خاطر کاربر را فراهم کنند.کالیبراتورها با توجه به پارامترهای اندازهگیری انواع مختلفی دارند و دو نوع پرتابل و رومیزی دارند.
انواع کالیبراتور و نحوهی کارکرد آن
- کالیبراتور جریان و ولتاژ
این کالیبراتور سیگنال ولتاژ یا جریان را شبیهسازی کرده یا به عبارتی تزریق ولتاژ انجام میدهد.
- کالیبراتور چند کاره (مولتی فانکشن کالیبراتور)
مولتی کالیبراتور ابزاری است که قابلیت اندازه گیری اکثر مشخصههای لازم از قبیل دما، ولتاژ، آمپر، فرکانس و … را دارد؛ به همین علت از این دستگاه اکثراً در آزمایشگاههای کالیبراسیون استفاده میشود.
- کالیبراتور فشار
کالیبراتور فشار بر نحوه اندازهگیری فشار در دستگاههای 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 وظیفهی کنترل و اطمینان از صحت اندازههای گرفته شده توسط ابزار اندازهگیری دقیق دما را دارد. در این دستگاه از روش مقایسهای استفاده میشود؛ به این صورت که کالیبراتور دمای اندازه گیری شده توسط سنسورهای ترموکوپل را با دمای واقعی مقایسه میکند. دقت در این کالیبراتور نقش اساسی دارد به همین علت هرچه میزان دقت بالاتر باشد دستگاه گرانتر خواهد بود.
رطوبت سنج
رطوبت سنج دستگاهی است که مقدار رطوبت (نم) موجود در هوا را اندازهگیری میکند. رطوبت سنجها در دو نوع نفوذی و محیطی موجود هستند که از مصارف کوچک در خانه مانند اندازهگیری رطوبت گلخانه تا مصارف صنعتی مانند تولید کاغذ یا تولید محصولات چوبی کاربرد دارند.
امروزه رطوبت سنجهای دیجیتالی در دسترس عموم است و اکثراً قابلیت اندازهگیری دما و رطوبت را دارند. رطوبت سنجهای محیطی، رطوبت را در محیط اندازه میگیرند و در دو نوع دیجیتالی رومیزی و صنعتی عرضه میشوند. رطوبت سنج نفوذی پینهای سوزنی داشته که با استفاده از خواص الکتریکی، رطوبت را در جامداتی چون گچ، چوب، سیمان، غلات و جامدات دیگر اندازهگیری میکنند. 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 میکنند.
رطوبت سنج جامدات هم در دو نوع نفوذی و غیر نفوذی (پراب مخرب و پراب غیر مخرب) به فروش میرسند.
نور سنج
نور سنج یا لوکس متر یکی دیگر از انواع ابزار دقیق اندازه گیری است که برای محاسبهی شدت نور در محیط است. از نورسنج در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی، غذایی، داروسازی، عکاسی و بسیاری از صنایع دیگر استفاده میشود. نورسنجهای دیجیتالی، امروزه دارای سنسوری هستند که بر اساس شدت نور، ولتاژ تولید میکنند و بعد توسط پردازشگرهای دیجیتالی آن را محاسبه و تبدیل به واحد شدت نور یعنی لوکس میکنند.
شدت نور یا مقدار تفاوت نور در محیط بر پایهی لوکس سنجیده میشود؛ برای مثال از این دستگاه برای سنجش نور ادارات و مدارس جهت جلوگیری از خسته شدن چشم کارمندان و دانشآموزان استفاده میشود.
فرکانس متر
فرکانس متر یکی دیگر از ابزار دقیقهای پر استفاده در صنعت است. این دستگاه فرکانس یا بسامد یک سیگنال تناوبی را اندازه میگیرد که در صنایع مخابراتی و الکتریکی بسیار پر کاربرد و حیاتی است.
فرکانس مترها انواع مختلفی دارند که برای اندازهگیری فرکانسهای بالا و پایین استفاده شده و به صورت آنالوگ و دیجیتال عمل میکنند.
فرکانس مترهای پر فروش و پر استفاده در بازار، فرکانس متر ارتعاشی و فرکانس متر دیسک چرخان هستند.
ضخامت سنج
از دیگر انواع ابزار دقیق اندازه گیری میتوان به ضخامت سنج اشاره کرد. ضخامت سنج عمدتا در صنعت خودرو سازی و ساختمان سازی کاربرد دارد. این دستگاه ضخامت اجسام و نوع پوششدهی آنها را برای جلوگیری از خوردگی، زنگ زدگی و هر نوع آسیبی که با توجه به ضخامت و پوشش قطعه اتفاق میافتد، بررسی ، ثبت و تعیین میکند.
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 قابلیتهای ضخامت سنج اولتراسونیک توانایی اندازهگیری، بدون برداشتن پوشش و از روی روکش است. قبل از به وجود آمدن این سیستم برای اندازهگیری ضخامت محصولاتی مانند لوله مجبور بودند قسمتی از آن را برش دهند، که در پروژههای سنگین ضایعات فراوانی به بار میآورد، به همین علت امروزه از این روش در صنعت لوله سازی بسیار استفاده میشود. به طورکلی این روش در صنایع تولیدی سطوحی مانند کامپوزیت، پلاستیک، فلز، سرامیک و … استفاده میکنند.
- ضخامت سنج رنگ و پوشش
این دستگاه برای اندازهگیری ضخامت انواع رنگ و پوشش اپوکسی، رنگ، گالوانیزه و … استفاده میشود 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 شدهاند. از این ضخامت سنج برای انواع رنگهای خشک و تر استفاده میکنند، که قابلیت اندازهگیری 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 ذخیرهی اعداد و نشان دادن بالاترین، پایینترین و میانگین آن را دارند.
گازسنج
یکی از مهمترین ابزارهای دقیق اندازهگیری 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 حیاتیترین ابزارهای دقیق اندازهگیری موجود در صنعت است. سنسورهای به کار رفته در گازسنج با توجه به نوع گازی که تشخیص میدهد متفاوت است.
گازسنج ها در تقسیمبندی به دو دستهی پرتابل (قابل حمل) و ثابت تقسیم میشوند.
دماسنج
دماسنج از آن دسته ابزار دقیقهایی است که، از کودکی با نوع پزشکی آن برای اندازهگیری میزان دمای بدن آشنا شدیم. این دستگاه ابزاری است برای اندازهگیری میزان دما در واحد های مختلف. از این ابزار نیز در صنایع مختلفی استفاده میشود، همچنین گاهی به عنوان ابزاری مکمل، کنار دیگر ابزار به کار برده میشود.
دماسنجها انواع مختلفی داشته که مکانیزم هر کدام با توجه به صنعت مورد استفاده، ساخته و پرداخته میشود.
انواع دماسنج
- دماسنج گازی
- دماسنج معمولی
- دماسنج ترموکوپلی
- پیرومتر
پیرومتر نوعی دماسنج است که به صورت غیر تماسی عمل میکند. مکانیسم این ابزار بر پایهی اندازهگیری دما با استفاده از نور انتشار یافته از جسم مورد نظر است. در خیلی از صنایع مانند صنایع شیمیایی، ریختهگری، فولاد، کاشی و سرامیک به دلیل دمای بسیار بالا امکان استفاده از دماسنجهای تماسی وجود ندارد زیرا موجب آب شدن آن میشود؛ به همین علت در اکثر این صنایع از پیرومتر برای اندازهگیری دما استفاده میکنند.
- دماسنج مقاوت الکتریکی
این دماسنج دارای مقاومت الکتریکی است که با تأثیرپذیری از دما، تغییر میکند. در این دماسنج تغییر دما و تغییر مقاومت در فلزاتی که به عنوان سنسور در آن جایگذاری شده ثابت و پایدار است. از این دماسنج در بسیاری از صنایع و آزمایشگاهها برای اندازهگیری دما استفاده میشود.
- انواع دماسنج پزشکی (جیوهای، دیجیتالی دهانی، گوشی، غیر تماسی پزشکی)
- دماسنج آزمایشگاهی (الکلی) و …
صوت سنج
مطمئناً تا کنون کلمهی 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 میکنند. این دستگاه با تعیین یک استاندارد مشخص، صوت را در واحد دسیبل اندازه گیری میکند. از این ابزار برای اندازهگیری میزان نویزهای موجود در تمامی ماشین آلات صنعتی هم استفاده میشود.
لرزش سنج
لرزش یا ارتعاش سنج دارای حسگرهایی بسیار قوی برای تشخیص هر نوع لرزش یا ارتعاش در صنعت است. استفاده از این دستگاه باعث میشود خرابی دستگاهها و ماشین آلات خیلی زود تشخیص داده شود و در نتیجه با تعمیر زودهنگام، عمر دستگاه طولانیتر شود.
لرزشسنجهای پیشرفتهی موجود در بازار چند کاره بوده و قابلیت اندازهگیری همزمان چند پارامتر را دارا هستند.
متر لیزری
متر لیزری یکی دیگر ازابزار اندازه گیری دقیق طول در دنیای امروز است. این ابزار یک فاصله یاب دیجیتال است که توسط نور لیزر و عدسی، فاصلهی مورد نظر شما را بدون خطا اندازهگیری میکند. امروزه مترهای لیزری جای مترهای قدیمی را گرفته و کار را برای کاربران صنایعی چون ساختمان سازی، تاسیسات و تمامی پروژه های عمرانی راحت کرده اند.
یکی از مترهای لیزری پرکاربرد، متر لیزری 50 متری بوش است که با طراحی هوشمند و فشرده همزمان برای اندازهگیریهای مختلف و سنجش تراز سطوح و اجسام استفاده میشود.
مولتی فانکشن
مولتی فانکشنها شاخهای از تجهیزات ابزار دقیق اندازه گیری هستند که وظیفهی محاسبهی چند پارامتر (سرعت، جریان، نور، دما، رطوبت و..) را با هم دارند. دستگاه مولتی فانکش به دلیل چند کاره بودن از پر مصرفترین ابزار دقیقها، در حوزهی مهندسی است.
