计量仪器在生活中的应用以及设计原理

摘要：计量是实现单位统一、计算准确可靠的活动。又或者说是以实现单位统一、计算准确为目的的测量。计量的概念是随着社会技术的发展逐步形成的。当发展和商品的交换变成社会性活动时，客观上就需要测量单位的统一，在一定的时间内、范围内所测量的结果是相互统一的。为此，就要求以法定的形式建立统一的单位制，建立计量基准、标准，并以这种计量基准、标准来制定一些计量器具，从而来保证测量值的准确可靠。也可以说，统一准确的测量就是计量。所以本文就是简单的介绍一些计量仪器在生活中的应用与其设计的原理，并且着重说明血压计、电压表、温度计、电子天平在生活中的应用与其设计原理。

关键词：计量仪器；生活中；应用；设计原理

生活中需要测量的地方有很多，就比如：一张纸的厚度、家庭电压的测量、室温的测量、食物与衣服的称重等等都用到测量工具。这些测量结果的准确性，在很大程度上取决于测量仪器的精度与人为的误差，同时这样的测量与生活中的人类活动也是息息相关的。那么生活中计量仪器到底有什么作用呢？并且他们的设计原理又是什么呢？本文就是简单的介绍血压计、电压表、温度计、电子天平在生活中的应用与其设计原理，从而使人们明白其他测量仪器在生活中的应用与其设计原理。

一、计量仪器在生活中的应用

计量仪器是指能直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器、仪表等物体的统称。计量器具广泛应用于人民生活各方面，在人们的生活中占有相当重要的地位。计量仪器的准确性，首先体现在计量仪器的准确度很高，计量仪器不仅可以监督物品的质量与形式，同时也可以为计量部门提供精度与质量保证的技术基础。在生活中，计量仪器按照结构特点计量器具可以分为三类：其一：量具。也就是用固定形式来体现想要测量物体的参数的计量仪器，如量块、线纹米尺等；其二：计量仪器仪表。也就是将被测量的量转换成可以直接观测的有效的正确的数值的计量器具，如压力表、流量计、温度计、电流表等；其三：计量装置。也就是为了观察被测量值所必须的计量器具和辅助设备等设备的总和。

就比如，现实中的血压计是用于检测病人血压的一种仪器。这种血压计主要是由水银液柱、显示器、测量器等结构组成，其特点就是简单方便，在平常普通家庭应用的最为广泛。又比如电压表是生活中测量家庭电路中电压的最常用的工具之一。使用时，电压表需并联在被测家庭电路的两端；同时电压表在生活中还具有检测电路的作用，也就是防止家庭电路出现故障的作用。

温度计采用先进温度传感技术，具有对测量温度值进行存贮、记忆、清除数据保持等功能的。在生活中广泛的应用于科研单位、机械工业、医药化工、纺织等多个生活手工产业领域。

二、计量仪器在生活中的设计原理

计量仪器伴随着人类的出现而出现，所以计量仪器最基本的设计原理就是满足人们日常生活的需求，对人们的生活有所帮助，然后才是满足其他的有效的使用或者是提高一些高科技的使用过程。

血压计主要是利用了压强原理来制作的，主要的使用过程就是将测量器束缚在被测量的人的身上，然后利用压缩装置来压缩空气，使得测量装置与被测人的身体紧密接触，正是通过这种施加相同的压力来检测测量器向外的扩张力，来测量被测者的血压情况，通过身体直接接触的这种方法来测量血压.

电压表设计原理就是电流的磁效应，电压表就是根据这个原理制作而成的。同时制作的电流越大，那么电压表所产生的磁力越大，对外的表现就是电压表上的指针的摆幅越大。电压表内部有一个磁铁和一个导线线圈，在使电压表通过电流后，会使线圈产生磁场。从而线圈通电后在磁铁的作用下会旋转，这也是电压表对外指针的偏转角度，也就是指示的数字。

还比如温度计的设计原理主要是根据使用目的的不同，国内外已经制造出多种温度计。其设计的原理主要有：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的原理；在一定容器的条件下，气体压强因区别温度而变换；热与电相互转化效应的作用；电阻随温度的变换而变换的原理等等。一般常用的水银温度计它是通过物质的热胀冷缩原理来工作的。由于温度计是由一定的空间来膨胀的，所以遇热时，温度计里的水银就会上升，并且其上端的小管道是真空，上升的量由温度计外的刻度表示出来，这样就可以清楚地看到度数了。但是在实际使用过程中温度计的上端有个水银泡，当超过这个空间时，再遇热可能就会发生爆炸。

大家知道，机械光电分析天平是应用杠杆原理工作的，那么电子天平是靠什么原理而工作的呢？根据初中物理大家知道，处于磁场中的通电导体（导线或线圈）将产生一种电磁力，力的方向可用物理学中的左手定则来判定，如果通过导体的电流大小和方向以及磁场的方向已知的话，则有电磁力的关系式：F=BLI式中：F为电磁力；B为磁感应强度；L为受力导线长度；I为电流强度；电流的大小是由天平秤盘上所加载荷的大小，也就是被秤物体的重力大小决定的。通俗地讲，就是当秤盘上加上载荷时，使其秤盘的位置发生了相应的变化，这时位置检测器将此变化量通过PID调节器和放大器转换成线圈中的电流信号，并在此采样电阻上转换成与载荷相对应的电压信号，再经过低通滤波器和模数（A/D）转换器，变换成数字信号给计算机进行数据处理，并将此数值显示在显示屏幕上，这就是电子天平的基本原理。

结语：

总之，从狭义上讲，计量属于测量的范畴。它是一种允许有一定误差的单位测量。但从广义上讲，计量是指实现单位统一、测量准确可靠的一种活动，即包含为达到测量单位统一、量值准确可靠测量的全部活动。如确定计量单位制，研究建立计量基准、标准，进行量值传递、计量监督管理等。所以在测量过程中的测量仪器就是极其的重要。

参考文献：

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[4]马利民. 新一代产品几何量技术规范（GPS）理论框架体系及关键技术研究[D].华中科技大学，2006.

作者简介：

郭秀琴，山西省定襄县工商和质量监督检验测试所