روش های اندازه گیری

این مقاله روش های مختلف اندازه گیری را شرح می دهد. مهندسین ابزار دقیق و کنترل مسئول طراحی و نگهداری سیستم های کنترلی هستند که برای اندازه گیری و کنترل فرآیندها استفاده می شوند. ابزار دقیق و کنترل از روش‌های مختلف اندازه‌گیری استفاده می‌کند که شامل سنجش، پردازش و انتقال هر مقدار فیزیکی مانند دما/فشار/جریان و سطح می‌شود.

روش های اندازه گیری

برخی از رایج ترین روش های اندازه گیری مورد استفاده در مهندسی ابزار دقیق و کنترل عبارتند از:
1. روش مستقیم
2. روش غیر مستقیم
3. روش مقایسه ای
4. روش تعویض
5. روش پوچ
6. روش بنیادی
7. روش انتقال
8. روش تصادفی
9. روش انحراف
10. روش تکمیلی

انواع اندازه گیری

1. روش مستقیم

روش اندازه گیری مستقیم از ابزار اندازه گیری استفاده می کند که قرائت مستقیم کمیتی را که اندازه گیری می شود فراهم می کند. روش مستقیم دقیق ترین و قابل اعتمادترین روش در نظر گرفته می شود زیرا نیاز به محاسبات / تخمین های اضافی را از بین می برد.
روش مستقیم به طور گسترده در صنایع فرآیند و کنترل استفاده می شود. نمونه هایی از ابزارهای مورد استفاده در روش مستقیم شامل ولت متر دیجیتال برای اندازه گیری ولتاژ، دماسنج دیجیتال برای اندازه گیری دما و فشارسنج برای اندازه گیری فشار می باشد.
روش Direct همچنین برای اندازه گیری متغیرهای مختلف فرآیند مانند دما، فشار، جریان، سطح و ولتاژ به طور مستقیم با ابزارهایی مانند ترموکوپل / RTD ، ترانسمیتر فشار، دبی سنج و ترانسمیتر سطح استفاده می شود.

2. روش غیر مستقیم

روش اندازه‌گیری غیرمستقیم از یک رابطه غیرمستقیم بین کمیت اندازه‌گیری شده و کمیت دیگری استفاده می‌کند که آسان‌تر اندازه‌گیری می‌شود. روش غیر مستقیم اندازه گیری اغلب به محاسبات یا تخمین های اضافی برای بدست آوردن مقدار نهایی نیاز دارد. روش غیر مستقیم معمولاً زمانی استفاده می شود که اندازه گیری مستقیم امکان پذیر یا عملی نباشد.
روش غیرمستقیم به طور گسترده در صنعت فرآیند و کنترل برای اندازه‌گیری‌هایی مانند سطح در هر مخزن/کش و جریان سیال در لوله‌ها استفاده می‌شود که در آن کمیت اندازه‌گیری شده از کمیت قابل اندازه‌گیری دیگری استنباط می‌شود.
نمونه‌هایی از روش‌های غیرمستقیم اندازه‌گیری مقاومت هر مقاومت ناشناخته با تعیین ولتاژ/جریان در آن است. محاسبه سرعت جریان سیال از طریق یک لوله با اندازه گیری افت فشار دیفرانسیل در یک محدودیت مانند یک روزنه .

3. روش مقایسه ای

روش مقایسه ای اندازه گیری مقداری را که اندازه گیری می شود با هر استاندارد شناخته شده مقایسه می کند. روش مقایسه ای معمولاً برای کالیبراسیون ابزارها استفاده می شود که در آن اندازه گیری با یک استاندارد مرجع شناخته شده برای تعیین دقت ابزار مقایسه می شود.
روش مقایسه ای بیشتر در صنعت فرآیند و کنترل برای کالیبراسیون ابزارها و بررسی صحت آنها استفاده می شود. به عنوان مثال، کالیبره کردن یک فشار سنج یا کالیبره کردن یک ترانسمیتر فشار با استفاده از یک منبع فشار شناخته شده مانند پمپ فشار Scandura یا .Dead weight tester

4. روش تعویض

روش جایگزینی اندازه‌گیری، کمیتی را که اندازه‌گیری می‌شود با کمیت مرتبط با هر مقدار شناخته شده جایگزین می‌کند. زمانی که اندازه گیری مستقیم امکان پذیر یا عملی نباشد می توان از روش جایگزینی استفاده کرد.
روش جایگزینی در صنعت فرآیند و کنترل برای اندازه گیری مقادیری که به طور مستقیم قابل اندازه گیری نیستند استفاده می شود. به عنوان مثال، تعیین ظرفیت خازن مجهول با اندازه گیری ثابت زمانی یک مدار RC با استفاده از هر مقاومت شناخته شده.
مثال دیگری از روش جایگزینی استفاده از تحلیل پاسخ فرکانسی برای اندازه گیری تابع انتقال یک فرآیند است.

5. روش تهی

روش تهی اندازه گیری تفاوت بین دو کمیت شناخته شده را برای تعیین مقدار یکی اندازه گیری می کند. روش تهی زمانی استفاده می شود که اندازه گیری مستقیم یک کمیت دشوار باشد، اما تعیین تفاوت بین دو کمیت اندازه گیری شده آسان است.
روش تهی همچنین در صنعت فرآیند و کنترل برای اندازه گیری مقادیری که اندازه گیری مستقیم آنها دشوار است استفاده می شود. به عنوان مثال، اندازه گیری مقاومت هر هادی با تعیین اختلاف پتانسیل بین دو نقطه روی هادی و سپس اندازه گیری جریان عبوری از هادی شناخته می شود.
مثال دیگری از روش تهی، استفاده از تعادل تهی برای اندازه گیری وزن یک جسم است.

6. روش بنیادی

روش بنیادی اندازه گیری، مقدار کمیتی را که با استفاده از یک اصل یا قانون اساسی فیزیک اندازه گیری می شود، تعیین می کند. روش بنیادی اغلب برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی اساسی مانند طول، جرم یا زمان استفاده می شود. به عنوان مثال، برای اندازه گیری طول یک میله معین، از اصل تداخل نور استفاده می کنیم.
برای اندازه گیری جرم یک جسم از قوانین حرکت نیوتن استفاده می کنیم. روش بنیادی در صنعت فرآیند و کنترل برای اندازه گیری طول شفت با استفاده از حسگر مجاورت استفاده می شود .
انتخاب روش اندازه‌گیری کاملاً به ماهیت متغیر فرآیندی که اندازه‌گیری می‌شود، الزامات دقت توسط کاربر نهایی و عملی بودن روش اندازه‌گیری بستگی دارد. همه روش های فوق مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند و اغلب به صورت ترکیبی برای دستیابی به دقیق ترین و مطمئن ترین نتایج اندازه گیری استفاده می شوند.

7. روش انتقال

در این روش اندازه گیری، مقایسه مستقیم انجام می شود. مقدار اندازه گیری شده کمیت ابتدا با یک مقدار شناخته شده اولیه A از همان کمیت متعادل می شود و پس از آن مقدار کمیت اندازه گیری شده به جای این مقدار شناخته شده قرار می گیرد و دوباره با مقدار شناخته شده دیگری B متعادل می شود.

8. روش تصادفی

این یک روش دیفرانسیل برای اندازه گیری است. در این روش با مشاهده انطباق خطوط یا سیگنال های خاص، تفاوت بسیار کمی بین مقدار کمیت های اندازه گیری شده و مرجع محاسبه می شود. مثال- اندازه گیری با کولیس ورنیه، میکرومتر.

9. روش انحراف

در روش انحراف، انحراف یک اشاره گر در مقیاس مدرج، مقدار کمیت مورد اندازه گیری را نشان می دهد.

10. روش مکمل

در این روش، مقدار کمیت اندازه گیری شده با مقدار مشخصی از همان کمیت ترکیب می شود. سپس ترکیب به قدری تنظیم می شود که اضافه کردن این دو مقدار برابر با مقدار مقایسه از پیش تعیین شده باشد. به عنوان مثال، تعیین حجم یک جامد با جابجایی مایع.