Измерительный прибор — это устройство для измерения физической величины . В физических науках , обеспечении качества и инженерии измерение — это деятельность по получению и сравнению физических величин реальных объектов и событий . Установленные стандартные объекты и события используются в качестве единиц , а процесс измерения дает число, связывающее изучаемый элемент и указанную единицу измерения. Измерительные приборы и формальные методы испытаний , которые определяют использование прибора, являются средствами, с помощью которых получаются эти отношения чисел. Все измерительные приборы подвержены различной степени погрешности прибора и неопределенности измерения . Эти приборы могут варьироваться от простых объектов, таких как линейки и секундомеры, до электронных микроскопов и ускорителей частиц . Виртуальное приборостроение широко используется при разработке современных измерительных приборов.
В прошлом обычным инструментом для измерения времени были солнечные часы . Сегодня обычными инструментами для измерения времени являются настенные и наручные часы . Для высокоточного измерения времени используются атомные часы . Секундомеры также используются для измерения времени в некоторых видах спорта.
Энергия измеряется счетчиком энергии. Примеры счетчиков энергии включают:
Счетчик электроэнергии измеряет энергию непосредственно в киловатт-часах .
Газовый счетчик измеряет энергию косвенно, регистрируя объем использованного газа. Затем эту цифру можно преобразовать в единицу энергии, умножив ее на теплотворную способность газа.
Физическая система , обменивающаяся энергией, может быть описана количеством энергии, обмениваемой за интервал времени , также называемым мощностью или потоком энергии.
Диапазоны значений мощности см. в разделе: Порядки величины (мощности) .
Действие описывает энергию, суммированную за время процесса ( интеграл по времени по энергии). Его размерность такая же, как у углового момента .
Диапазоны значений длины см. в разделе Порядки величины (длина)
Диапазоны значений площади см. в разделе Порядки величины (площадь)
Если известна плотность твердого тела, то взвешивание позволяет вычислить его объем.
Диапазоны значений объема см. в разделе Порядки величин (объем)
См. также раздел о навигации ниже.
Сюда входят основные величины, встречающиеся в классической механике и механике сплошных сред , но при этом стремятся исключить вопросы или величины, связанные с температурой.
Диапазоны значений скорости см. в разделе Порядки величин (скорость)
Диапазоны значений массы см. в разделе: Порядки величины (массы)
Диапазоны значений давления см. в разделе Порядки величин (давление)
Диапазоны значений угловой скорости см. в разделе Порядки величин (угловая скорость)
Диапазоны частот см. в разделе Порядки величин (частот).
Соображения, связанные с электрическим зарядом, доминируют в электричестве и электронике . Электрические заряды взаимодействуют через поле . Это поле называется электрическим полем. Если заряд не движется. Если заряд движется, тем самым реализуя электрический ток, особенно в электрически нейтральном проводнике, это поле называется магнитным . Электричеству можно придать качество — потенциал . И электричество имеет свойство, подобное веществу, электрический заряд. Энергия (или мощность) в элементарной электродинамике вычисляется путем умножения потенциала на величину заряда (или тока), обнаруженного при этом потенциале: потенциал умножить на заряд (или ток). (См. Классический электромагнетизм и Ковариантная формулировка классического электромагнетизма )
Диапазоны значений заряда см. в разделе Порядки величины (заряд)
См. также соответствующий раздел в статье о магнитном поле .
Для диапазонов магнитного поля см.: Порядки величин (магнитное поле)
В термодинамике доминируют соображения, связанные с температурой . Существуют два различных тепловых свойства: Тепловой потенциал — температура. Например: Тлеющий уголь имеет иное тепловое качество, чем нетлеющий.
И свойство, подобное веществу, — энтропия ; например: Один тлеющий уголь не нагреет кастрюлю с водой, а сто — смогут.
Энергия в термодинамике рассчитывается путем умножения теплового потенциала на величину энтропии, обнаруженную при этом потенциале: температура, умноженная на энтропию.
Энтропия может быть создана трением, но не уничтожена.
См. также Измерение температуры и Категория:Термометры . Более технически связанные методы термического анализа можно увидеть в материаловедении .
Диапазоны значений температуры см. в разделе Порядки величин (температуры)
Сюда входит термическая масса или температурный коэффициент энергии, энергия реакции, тепловой поток , ... Калориметры называются пассивными, если они калибруются для измерения возникающей энергии, переносимой энтропией, например, от химических реакций. Калориметры называются активными или нагретыми, если они нагревают образец, или переформулируются: если они калибруются для заполнения образца определенным количеством энтропии.
Энтропию можно получить косвенным путем, измеряя энергию и температуру.
Значение энергии калориметра фазового перехода, деленное на абсолютную температуру, дает обмененную энтропию. Фазовые переходы не производят энтропию и поэтому предлагают себя в качестве концепции измерения энтропии. Таким образом, значения энтропии возникают косвенно путем обработки измерений энергии при определенных температурах, без производства энтропии.
Данный образец охлаждается до (почти) абсолютного нуля (например, путем погружения образца в жидкий гелий). При температуре абсолютного нуля любой образец считается не содержащим энтропии (см. Третий закон термодинамики для получения дополнительной информации). Затем можно использовать следующие два типа активных калориметров для заполнения образца энтропией до тех пор, пока не будет достигнута желаемая температура: (см. также Термодинамические базы данных для чистых веществ )
Процессы передачи энергии от нетеплового носителя к теплу как носителю производят энтропию (Пример: механическое/электрическое трение, установлено графом Рамфордом ). Либо измеряется произведенная энтропия или тепло (калориметрия), либо может быть измерена переданная энергия нетеплового носителя.
Энтропия, понижая свою температуру — без потери энергии — производит энтропию (Пример: теплопроводность в изолированном стержне; «тепловое трение»).
Относительно данного образца, коэффициент пропорциональности, связывающий изменение температуры и энергию, переносимую теплом. Если образец является газом, то этот коэффициент существенно зависит от измерения при постоянном объеме или при постоянном давлении. (Терминологическое предпочтение в заголовке указывает на то, что классическое использование тепла исключает возможность наличия у него свойств, подобных свойствам вещества.)
Температурный коэффициент энергии, деленный на субстанционально-подобную величину ( количество вещества , масса , объем ), описывающую образец. Обычно рассчитывается из измерений путем деления или может быть измерен непосредственно с использованием единичного количества этого образца.
Диапазоны удельных теплоемкостей см. в разделе Порядки величин (удельная теплоемкость)
См. также Термический анализ , Тепло .
Сюда входят в основном приборы, измеряющие макроскопические свойства вещества: в областях физики твердого тела ; в физике конденсированного состояния , которая рассматривает твердые тела, жидкости и промежуточные среды, демонстрирующие, например, вязкоупругое поведение; и, кроме того, в механике жидкостей , где изучаются жидкости, газы , плазма и промежуточные среды, такие как сверхкритические жидкости .
Это относится к плотности частиц жидкостей и компактных твердых тел, таких как кристаллы, в отличие от объемной плотности зернистых или пористых твердых тел.
Диапазоны значений плотности см. в разделе: Порядки величин (плотность)
В этом и последующих разделах представлены приборы из широкой области Категория: Материаловедение , Материаловедение .
Такие измерения также позволяют получить доступ к значениям молекулярных диполей .
О других методах читайте в разделе статьи о магнитной восприимчивости .
См. также Категория:Электрические и магнитные поля в веществе
Фазовые превращения, такие как изменения агрегатного состояния , химические реакции или ядерные реакции , преобразующие вещества из реагентов в продукты , или диффузия через мембраны имеют общий энергетический баланс. Особенно при постоянном давлении и постоянной температуре, молярные энергетические балансы определяют понятие потенциала вещества или химического потенциала или молярной энергии Гиббса , которая дает энергетическую информацию о том, возможен ли процесс или нет - в закрытой системе .
Энергетические балансы, включающие энтропию, состоят из двух частей: баланс, который учитывает измененное содержание энтропии веществ, и другой баланс, который учитывает энергию, освобожденную или взятую самой реакцией, изменение энергии Гиббса . Сумма энергии реакции и энергии, связанной с изменением содержания энтропии, также называется энтальпией . Часто вся энтальпия переносится энтропией и, таким образом, может быть измерена калориметрически.
Для стандартных условий в химических реакциях либо молярное содержание энтропии и молярная энергия Гиббса относительно некоторой выбранной нулевой точки табулируются. Либо молярное содержание энтропии и молярная энтальпия относительно некоторой выбранной нулевой точки табулируются. (См. Стандартное изменение энтальпии образования и Стандартная молярная энтропия )
Потенциал вещества окислительно-восстановительной реакции обычно определяется электрохимическим методом без тока с использованием обратимых ячеек .
Другие значения могут быть определены косвенно с помощью калориметрии, а также путем анализа фазовых диаграмм.
(См. также Спектроскопию и Список методов анализа материалов .)
Микрофоны в целом, иногда их чувствительность увеличивается за счет принципа отражения и концентрации, реализованного в акустических зеркалах .
(для люксметра см. раздел о человеческих чувствах и человеческом теле)
См. также Категория:Оптические устройства
Мера общей мощности излучаемого света.
Ионизирующее излучение включает лучи "частиц", а также лучи "волн". Особенно рентгеновские лучи и гамма-лучи передают достаточно энергии в нетепловых (однократных) процессах столкновения, чтобы отделить электрон(ы) от атома.
Это может включать химические вещества , лучи любого вида, элементарные частицы и квазичастицы . Многие измерительные приборы за пределами этого раздела могут использоваться или, по крайней мере, стать частью процесса идентификации. Для идентификации и содержания, касающегося химических веществ, см. также Аналитическая химия , Список методов химического анализа и Список методов анализа материалов .
Фотометрия — это измерение света с точки зрения его воспринимаемой яркости человеческим глазом . Фотометрические величины выводятся из аналогичных радиометрических величин путем взвешивания вклада каждой длины волны с помощью функции светимости , которая моделирует спектральную чувствительность глаза . Для диапазонов возможных значений см. порядки величин в: освещенность , яркость и световой поток .
Инструменты Synthetic Aperture Radar (SAR) измеряют радиолокационную яркость, эффективную площадь рассеяния (RCS) , которая является функцией отражательной способности и влажности отображаемых объектов на длинах волн, которые слишком велики для восприятия человеческим глазом. Черные пиксели означают отсутствие отражательной способности (например, водные поверхности), белые пиксели означают высокую отражательную способность (например, городские районы). Цветные пиксели можно получить, объединив три серых изображения, которые обычно интерпретируют поляризацию электромагнитных волн. Комбинация RGB = HH-HV-VV объединяет радиолокационные изображения волн, отправленных и полученных горизонтально (HH), отправленных горизонтально и полученных вертикально (HV) и отправленных и полученных вертикально (VV). Калибровка таких инструментов выполняется путем визуализации объектов (калибровочных целей), радиолокационная яркость которых известна.
Параметры крови указаны в анализе крови .
См. также: Категория:Физиологические приборы и Категория:Медицинское испытательное оборудование .
См. также Категория:Метеорологические приборы и оборудование .
См. также Категория:Навигационное оборудование и Категория:Навигация . См. также Геодезические приборы .
См. также Астрономические инструменты и Категория:Астрономические обсерватории .
Некоторые приборы, такие как телескопы и приборы морской навигации, имели военное применение на протяжении многих столетий. Однако роль приборов в военном деле возросла экспоненциально с развитием технологий через прикладную науку, которое началось в середине 19 века и продолжается до сих пор. Военные приборы как класс опираются на большинство категорий приборов, описанных в этой статье, таких как навигация, астрономия, оптика и визуализация, а также кинетика движущихся объектов. Общие абстрактные темы, которые объединяют военные приборы, - это видение вдаль, видение в темноте, знание географического положения объекта, а также знание и управление траекторией и пунктом назначения движущегося объекта. Особые характеристики этих приборов могут включать простоту использования , скорость , надежность и точность .
Альтернативное написание « -meter » никогда не используется применительно к измерительному прибору.
Медиа, связанные с Измерительные приборы на Wikimedia Commons
