Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Классификация измерительных приборов и список технических устройств

Измерительные приборы прочно вошли в жизнь человека. За счет обширной классификации измерительных приборов можно определить именно тот аппарат, который понадобится для конкретных операций. Это могут быть как простейшие, по типу рулетки или амперметра, так и мультифункциональные измерительные приборы. При выборе устройства следует ориентироваться на его предназначение и основные характеристики.

Общие сведения

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.

В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.

Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.

Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.

Виды измерительных приборов

В зависимости от того, какие бывают измерительные инструменты, их названия могут отличаться в разных классификациях.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Обычно приборы могут быть следующего вида:

  • Аналоговые измерительные инструменты и устройства, в которых сигнал на выходе является некоторой функцией измеряемой величины.
  • Цифровые устройства, где сигнал на выходе представлен в соответствующем виде.
  • Приборы, которые непосредственно регистрируют результаты измерений снимаемых показаний.
  • Суммирующие и интегрирующие. Первые выдают показания в виде суммы нескольких величин, а вторые позволяют проинтегрировать значение измеряемой величины при помощи другого параметра.

Вышеописанные приборы являются наиболее распространенными и применяются для измерения ряда физических величин. Сложность происходящих физических процессов требует применения нескольких приборов, причисляемых к разным классам.

Классификация устройств

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

В разных сферах применяется своя классификация устройств, предназначенных для измерения физических величин.

Приборы могут делиться по таким критериям:

  1. Способ преобразования: прямое действие, сравнение, смешанное преобразование.
  2. По способу выдачи информации делятся на показывающие и регистрирующие.
  3. Вид выходной информации может быть представлен как аналоговым, так и цифровым сигналом.

Регистрирующие устройства делятся на самопишущие и печатающие разновидности. Наиболее прогрессивным вариантом являются самопишущие аппараты, поскольку у них выше точность предоставления информации и шире возможности для измерения заданных ранее параметров.

Аналоговые и цифровые

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Контрольно-цифровые инструменты могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Первые считаются более удобными. В них показатели силы, напряжения или тока переводятся в числа, затем выводятся на экран.

Но при этом внутри каждого такого прибора находится аналоговый преобразователь. Зачастую он представляет собой датчик, снимающий и отправляющий показания с целью преобразования их в цифровой код.

Хотя аналоговые инструменты менее точны, они обладают простотой и лучшей надежностью. А также существуют разновидности аналоговых инструментов и приборов, имеющих в своем составе усилители и преобразователи величин. По ряду причин они предпочтительнее механических устройств.

Для давления и тока

Каждому еще со школы или университета знакомы такие названия измерительных приборов, как барометры и амперметры. Первые предназначены для того, чтобы измерять атмосферное давление. Встречаются жидкостные и механические барометры.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Жидкостные разновидности считаются профессиональными из-за сложности конструкции и особенностей работы с ними. Метеостанции применяют барометры, заполненные внутри ртутью. Они наиболее точные и надежные, позволяют работать при перепадах температур и иных обстоятельствах. Механические конструкции проще, но постепенно их вытесняют цифровые аналоги.

Амперметры используются для измерения электрического тока в амперах. Шкала амперметра может градуироваться как в стандартных амперах, так и микро-, милли- и килоамперах. Лучше всего такие приборы подключать последовательно. В таком случае снижается сопротивление, а точность снимаемых показателей возрастает.

Слесарные инструменты

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.

Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.

Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.

Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.

Специальные устройства

Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:

  • непосредственно устройство имеет полудиск с нанесенной измерительной шкалой;
  • линейка обладает собственным передвижным сектором, где нанесена шкала нониуса;
  • закрепление передвижного сектора линейки осуществляется стопорным винтом.

Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.

Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.

Все приборы могут подразделяться по способу преобразования, выдачи информации и виду выходной информации, предназначения и другим критериям. Имея хорошую классификацию, можно отыскать конкретный инструмент для определенных задач и операций.

Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.

Выбираем мультиметр для дома

Все помнят уроки физики, на которых собиралась простая схема для измерения силы тока и напряжения. В качестве потребителя электроэнергии использовался резистор, сопротивление которого также надо было измерить. Все показания снимались универсальным прибором — тестером. Это были популярные модели Ц-4324, 4342, 4353 и им подобные. Называли их «цешками», слова «мультиметр» в обиходе еще не было.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Кроме нескольких разъемов для подключения измерительных кабелей, тестер имеет три группы управления: кнопочные переключатели режимов, рукоятка установки пределов измерения, и ручка установки нуля. Дело в том, что автоматики в приборах еще не было, и точка отсчета менялась в зависимости от разряда батарейки.

Тестер выполнен по аналоговой схеме, но погрешность измерения достаточно низкая, и в умелых руках прибор представлял собой довольно точный инструмент. Точно считать показания стрелочной шкалы можно было, лишь при перпендикулярном взгляде. Многие приборы для точного визуального позиционирования имели зеркальную полоску.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Недостатки, типичные для оборудования того времени:

  • сложность в управлении требовала определенных навыков;
  • универсальная шкала не позволяла сразу получить результат: требовалось самостоятельно переводить величины в зависимости от выставленного предела измерения;
  • отсутствовала элементарная защита от перегрузки: прибор легко можно было вывести из строя при неверном подключении.

Появившиеся на рынке цифровые тестеры (цифровым был не только дисплей, но и схема управления) были удобнее в использовании, но разница в стоимости первое время продлевала рыночную жизнь стрелочным «цешкам».

Сегодня бал правят цифровые мультиметры. Помимо основных функций (измерение напряжения, силы тока и сопротивления), они могут тестировать различные виды радиодеталей, искать скрытую проводку в стенах, измерять температуру и уровень освещенности.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

При этом стоимость снизилась настолько, что стрелочные приборы покупают лишь радиолюбители старой школы.

Однако есть некоторые виды измерений, где аналоговые «цешки» по-прежнему востребованы.

Какой мультиметр лучше, стрелочный, или цифровой

Несмотря на схожее назначение, принцип работы у них радикально отличается.

  • Цифровая схема. Результат, видимый на цифровом дисплее — это не показания на участке измерения, а отображение вычисленного результата. В интегральную схему поступает некая величина, и в зависимости от выбранного режима измерений, встроенный микроконтроллер выдает сообщение на экран. Точность измерений не зависит от настройки «нуля», степени разряда батареи, или вашего глазомера. Вы просто видите готовые цифры, и нет необходимости производить дополнительные вычисления.

    Аналоговые или цифровые измерительные приборы

  • Аналоговые приборы непосредственно подключены к объекту измерения. То есть, любой сигнал с помощью комбинации радиокомпонентов переводится в электрический ток, отклоняющий рамку стрелки в магнитном поле. Измерение производится как бы «здесь и сейчас», то есть без ожидания результата вычисления.

Недостатки и преимущества аналоговых и цифровых приборов исходя из различных категорий

  1. Точность измерения. В этой дисциплине цифра вне конкуренции. Количество знаков после запятой — насколько позволяет длина шкалы. Количество делений на разметке стрелочного прибора ограничены нашим зрением. Не будем же мы рассматривать показания под лупой. К тому же, погрешность измерений у аналогового прибора зависит от влияния внешних магнитных полей и положения корпуса относительно горизонта.
  2. Настройка пределов измерения. В стрелочных приборах можно подключить схему из резисторных шунтов, и вычислить значение (прибавив нули) по единой шкале. Это неудобно. Цифровой мультиметр сразу показывает вычисленное значение. Некоторые приборы работают «по старинке» — оператор механически выбирает предел измерения. Более дорогие экземпляры определяют диапазон автоматически, необходимо лишь выставить измеряемый параметр (вольты, амперы, и так далее)

    Аналоговые или цифровые измерительные приборы

  3. Полярность измеряемой величины: касается силы тока и напряжения. При работе со стрелочным тестером, переполюсовка недопустима. Стрелка будет вращаться в обратную сторону, упираясь в ограничитель. При большой величине сигнала можно сломать прибор. Дисплей цифрового мультиметра просто укажет на неверную полярность значком « – » перед результатом.
  4. Чувствительность (способность точно измерить сверхмалые величины). Даже самый чувствительный аналоговый прибор имеет достаточно большое сопротивление для измерения малых токов. У «цифры» таких проблем нет: встроенные усилители не оказывают влияния на измеряемую цепь. При измерении напряжения, проблем нет у обоих тестеров.
  5. Понятие линейности шкалы присутствует лишь у стрелочных приборов. Для измерения сопротивления и переменного напряжения (тока), шкала имеет разновеликие расстояния между делениями. Это неудобно, приходится постоянно об этом помнить.

    Аналоговые или цифровые измерительные приборы

  6. Точка отсчета системы координат. Понятие «подстройка нуля» есть только у аналоговых тестеров. При переключении режимов измерения, диапазона величин, или просто потери емкости питающей батарейки, требуется каждый раз выставлять нуль. Разумеется, у «цифры» такой проблемы нет. При снижении напряжения питания до критической величины, прибор просто даст сигнал о замене батарейки, измерение станет невозможным.
  7. Воздействие внешних условий. Каждый тип мультиметра «страдает» от различных влияний, какой лучше выбрать — зависит от условий эксплуатации. Стрелочный прибор хорошо использовать в лабораторных условиях: он не терпит вибрации, ударов, магнитного поля. Зато без проблем переносит высокочастотные помехи, которые могут вывести из строя «цифру».
  8. Нестабильность измеряемого параметра. Показания на цифровом дисплее будут постоянно меняться, оператор просто не уследит за мерцанием. Аналоговая стрелка, благодаря механической инерции и пружине, будет показывать средний результат, который легко считать.
  9. Динамические измерения. С помощью цифровых мультиметров, параметр измерить невозможно. Существуют модели с эмулятором стрелочной шкалы, но эффективность такого решения довольно низкая.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

А вот интеграционные возможности настоящей стрелки, позволяют визуально оценивать динамику изменения параметра. Например, наблюдать за процессом заряда конденсатора. Или отслеживать нелинейное затухание-нарастание напряжения.

Как выбрать мультиметр по категориям работ, разобрались. Для бытового применения все-же больше подходит «цифра». Если вы все-таки проводите измерения, доступные только аналоговому тестеру — придется иметь дома два прибора: тем более, что «цешку» можно купить буквально за копейки на вторичном рынке.

Кстати, производители позаботились о любых запросах покупателей: есть тестеры два в одном.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Если внутри действительно две самостоятельные схемы: традиционная аналоговая, и построенная на цифровом контроллере — это будет удачная покупка.

Наиболее актуальный вопрос: как выбрать цифровой мультиметр

Ценовой разброс настолько огромен, что неопытному мастеру не сложно потеряться в выборе. Понятное дело: хочется, чтобы и надежно, и функционально, и бесплатно. Базовый набор функций, в зависимости от наклейки с именем бренда, начинается от цены 100–250 рублей.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Вполне приличный мультиметр для элементарных домашних задач: проверить напряжение в сети, заряд батарейки (аккумулятора в автомобиле), прозвонить проводку.

Другая крайность — многофункциональный измеритель всего, что только возможно, с графическим дисплеем и элементарными функциями осциллографа.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Такое «сокровище» стоит, как 43 дюймовый ЖК телевизор.

Если вы не можете точно ответить на вопрос, для чего вам нужен этот прибор — выбор мультиметра очевиден: недорогой экземпляр с более-менее известным именем, цена до 300 рублей.

Для специфических задач — например, работы электриком: существуют мультиметры с ограниченным набором профессиональных функций.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

В быту такой аппарат будет не востребован, равно как и тестер с функцией автомобильного сканера.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Лучший мультиметр — это прибор, в котором есть все необходимые функции, не более того. Любое дополнительное оснащение увеличивает его стоимость.

А если прибор нужен для занятий радиоделом, кроме элементарных задач он должен проверять радиодетали, и снимать с них параметры.

Наиболее востребованные возможности тестера

  • Измерение напряжения в диапазоне от 20 до 750 вольт. Разумеется, постоянное и переменное.
  • Сила тока (тоже постоянного и переменного). Диапазон измерений влияет на стоимость, поэтому надо исходить из принципа разумной достаточности. Для работы с электросхемами (ремонт, создание различных устройств) необходим предел измерений от 2 миллиампер. Проверка бытовых приборов и автоматов защиты — 20 Ампер. Такой же диапазон понадобится для поиска токов утечки в электрооборудовании и автомобильном аккумуляторе.
  • Измерение сопротивления — от 200 Ом до 2 мОм. В этот диапазон укладываются все востребованные резисторы.
  • Режим прозвонки. Функция копеечная, но очень нужная. Определяет исправность проводки. Если цепь замкнута, раздается звуковой сигнал.

Этот набор присутствует в любом приборе, даже самом дешевом. Рассмотрим расширенный функционал:

  • Проверка транзисторов. Добавляется гнездо с возможностью подключения деталей с различным расположением выводов.

    Аналоговые или цифровые измерительные приборы

  • Проверка диодов. Практически — это режим прозвонки.
  • Проверка конденсаторов. Есть вариант оценки исправности, а есть более дорогой функционал — измерение емкости. Для радиолюбителя — необходимая опция.

Дополнительные функции. Еще не относятся к специальным, но требуются далеко не всегда.

  • Измерение напряжения и переменного тока высокой частоты. Необходимо для настройки и ремонта импульсных блоков питания.
  • Измерение частоты колебаний (величина в Гц).
  • Оценка уровня освещенности в люменах. Подключается специальный выносной модуль. Опция дорогостоящая, требуется для выполнения профессиональных задач.
  • Измерение температуры, влажности воздуха, звукового давления. Датчики подключаются к стандартным контактам, фактически — происходит преобразование измеряемой величины в напряжение, которое пересчитывается процессором, и выводится на экран в виде искомой величины. Набор датчиков может стоить больше самого прибора.

Опции, повышающие комфорт и безопасность работы

Усиленные измерительные кабели.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Позволяют безопасно измерять высокое напряжение, выдерживают больше циклов измерений. Стандартные провода обычно быстро ломаются.

Подставка и обрезиненный корпус. Влияет на цену, но добавляет удобства в работе.

Аналоговые или цифровые измерительные приборы

Подсветка шкалы, автовыключение прибора. Тоже оплачиваемые опции, добавляющие комфорта в использовании. Встречаются экземпляры со встроенным фонариком.

Цифровой мультиметр — как автомобиль. Можно купить базовую комплектацию за небольшие деньги, а можно утроить или удесятерить цену, набрав дополнительных опций. Выбор марки второстепенен, надежность можно заранее определить по сроку гарантии, которую предоставляет производитель.

Видео по теме

Источник