องค์ประกอบหลักในการทำงานของเครื่องมือวัด

เครื่องมือวัด เป็นอุปกรณ์สำหรับการวัดปริมาณทางกายภาพในสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพ ใช้ในการวัดเพื่อบ่งชี้บอกระยะหรือขนาดในการกำหนดตำแหน่ง ตรวจสอบระยะหรือขนาดความกว้าง ความยาว ความสูงหรือความหนาของวัสดุชิ้นงาน และมีการเปรียบเทียบปริมาณทางกายภาพเหล่านั้น เครื่องมือวัดและวิธีการทดสอบอย่างเป็นทางการโดยทางบริษัทหรือตัวแทนจำหน่ายเครื่องมือวัด เช่น เครื่องวัดก๊าซออกซิเจน เครื่องวัดคุณภาพน้ำ  ซึ่งถือว่าเป็นตัวกำหนดการใช้เครื่องมือเป็นวิธีการที่จะบอกความสัมพันธ์ของตัวเลขเหล่านี้เครื่องมือวัดมีหลายชนิด แต่ละชนิดมีลักษณะ รูปร่างที่แตกต่างกันตามประโยชน์ใช้สอยในงานนั้น ๆ ควรปรึกษาตัวแทนจำหน่ายเครื่องมือวัดก่อนทำการสั่งซื้อ

โดยทั่วไปการทำงานของเครื่องมือวัดประกอบด้วย 4 องค์ประกอบหลัก

• ตัวแปรทางฟิสิกส์ (physical variable)

ค่าที่ต้องการวัดโดยเรียกค่าที่วัดได้ว่า “ปริมาณทางฟิสิกส์” ตัวอย่างตัวแปรทางฟิสิกส์ จากข้อมูลเชิงปริมาณ ได้แก่ อุณหภูมิ (temperature) แสง เสียง แรง ความดัน (pressure) อัตราการไหล ระยะขจัด ความเร็ว อัตราเร่ง และระดับ (level) เป็นต้น 

• ทรานสดิวเซอร์ (transducer)

เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับพลังงานจากรูปแบบหนึ่งแล้วแปลงให้อยู่ในอีกรูปแบบหนึ่ง นอกจากนี้ทรานสดิวเซอร์ยังทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ตรวจจับหรือวัดปริมาณทางฟิสิกส์แล้วแปลงให้อยู่ในรูปของสัญญาณที่เหมาะสม เพื่อบ่งบอกถึงปริมาณทางฟิสิกส์ จากนั้นส่งต่อให้กับส่วนแสดงผลที่อยู่ในรูปแบบต่าง ๆ

• หน่วยแปลงสัญญาณ และทรานสมิตเตอร์ (signal conditioner and transmitter)

สัญญาณเอาต์พุตที่ได้รับจากทรานสดิวเซอร์ในบางครั้งต้องนำมาขยาย (amplified) ลดทอน (attenuated) รวมกัน (integrated) ลบกัน (differentiated) ผสมกัน (modulated) หรือแปลง (converted) สัญญาณให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณดิจิตอล (analog to digital) ซึ่งในทางปฏิบัตินิยมแปลงสัญญาณไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตให้อยู่ในรูปของสัญญาณมาตรฐาน (standard signal) โดยมีการออกแบบตัวแปลงสัญญาณนี้ให้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเครื่องมือวัด ซึ่งเรียกว่า “ทรานสมิตเตอร์ (transmitter) “

• อุปกรณ์แสดงผลหรือบันทึกข้อมูล (recorder)

มีวัตถุประสงค์ที่ชัดเจนในระบบการวัด ในการบันทึกข้อมูลผลการวัดจากเครื่องมือวัดชนิดต่างๆ เพื่อการสื่อสารข้อมูลเกี่ยวกับการวัดให้กับระบบควบคุมหรือมนุษย์เป็นผู้สังเกต แสดงผลในรูปแบบของตัวเลข หรือเข็มชี้ เป็นต้น ส่วนการบันทึกข้อมูลเป็นการจัดเก็บข้อมูลในรูปแบบต่าง ๆ เช่น การจัดเก็บข้อมูลในรูปแบบของกราฟด้วยตัวบันทึกลงบนกระดาษ (data recorder) หรือการจัดเก็บในรูปแบบของไฟล์ข้อมูลด้วยตัวลงบันทึกข้อมูล (data logger) เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม สำหรับเครื่องมือวัดที่ใช้ในทางช่าง  ที่ตัวเครื่องมือวัดมีหน่วยมาตรฐานการวัดมีหน่วยเป็นนิ้ว ฟุตและหน่วยเมตริกกำกับไว้ในเครื่องมือวัดชนิดเดียวกัน เพื่อสะดวกในการใช้งาน ดังนั้นควรปรึกษาตัวแทนจำหน่ายเครื่องมือวัดหรือเรียนรู้เรื่องหน่วยมาตรฐานการวัดและเครื่องมือวัดที่สำคัญ