Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 26. 30 juni 1951 - Fysikalisk mätteknik, av Carl Hugo Johansson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
30 inni 1951
567
Fysikalisk mätteknik
Docent Carl Hugo Johansson, Stockholm
53.08
De senaste årtiondenas utveckling inom den fysikaliska
mättekniken har väsentligt utvidgat dess gränser i tiden
och rummet. Under denna period har t.ex.
katodstråle-oscillografen och elektronmikroskopet, fotocellen och
Gei-ger-Müller-röret utvecklats till bekväma och mångsidigt
användbara instrument och inte minst viktig är
tillkomsten av den stora grupp av mätanordningar och
instrument som möjliggörs av elektronröret i alla dess
variationer.
Kalibrering
En för alla mätningar praktiskt viktig fråga gäller
kalibrering och för ändamålet erforderliga normaler. För de
flesta storheter finns normaler att köpa för rimligt pris och
i regel kan man bedöma när en kalibrering är nödvändig.
Alla som sysslar t.ex. med temperaturmätningar torde vara
medvetna om att enkla kemiska termometrar kan ge
betydande fel även om de visar rätt vid noll- och
hundrapunkten. Det finns emellertid goda normaltermometrar och
en noggrann kontroll med hjälp av kokpunkter och
smältpunkter bjuder inte på några större svårigheter.
Möjligen kan en varning vara på sin plats när det gäller
vanliga elektriska visarinstrument. Den som försummar
att kontrollera sina voit- och amperemetrar kan ställas
inför obehagliga överraskningar i synnerhet med de nu så
vanliga och bekväma, omkopplingsbara
universalinstrumenten. Med tillgång till kompensationsapparat och ett
välskött normalelement kan man själv göra en noggrann
kalibrering. Har man några precisionsinstrument är det
bekvämast att kalibrera dessa och sedan använda dem som
normalinstrument för de övriga. Det finns också tekniska
kompensationsapparater som är speciellt avsedda för
bekväm instrumentkalibrering och har man ett stort bestånd
av instrument, kan det vara god ekonomi att med deras
hjälp rationalisera kontrollen och spara arbete.
Mätnoggrannhet
Varje metod har en naturlig undre gräns som det icke
lönar sig att försöka underskrida, därför att det är
principiellt omöjligt. Mycket allmängiltig är Heissenbergs
osä-kerhetsre»ation som postulerar, att om man i ett visst
ögonblick bestämmer läge och hastighet för en partikel blir
produkten av de båda mätfelen minst lika med Plancks
strålningskonstant dividerad med partikelns massa. För
makroskopiska massor spelar detta ingen roll men för
elektroner blir produktens minimivärde 10 cm2/s, vilket
innebär att om läget bestämmes med en precision av t.ex.
0.01 mm måste felet i hastighetsbestämningen vara minst
10 m/s. Det låter rätt mycket men är inte så farligt,
eftersom elektroner med hastigheter på 100 000 m/s betraktas
som mycket långsamma.
Välbekant är den gräns som ljusvåglängden sätter för de
optiska instrumentens upplösningsförmåga vid ungefär
0,2 p. Detta är dock ingen principiell gräns.
Elektronmikroskopet är redan ett standardinstrument med hundrafalt
större upplösningsförmåga och med kondensator som
ultramikrometer kan man utan alltför stora svårigheter
göra lägesbestämningar med en noggrannhet av 1 A eller
10"8 cm, dvs. en sträcka som är mindre än atomdiametern.
Elektriska mätinstrument har en undre gräns som
betingas av störningar på grund av Browns rörelse. Man
försökte på sin tid att eliminera dessa genom att anbringa
instrumentets rörliga del i högvakuum. Resultatet blev
dock negativt, tv störningen på grund av
metallelektronernas oregelbundna rörelse inuti de strömförande ledarna
kvarstod, och det är principiellt omöjligt att eliminera
denna.
Registrering av variabla förlopp
En annan för all mätteknik gemensam fråga gäller
registreringen av variabla förlopp. Fig. 1 ger en
sammanställning för spänningskänsliga instrument med den
erforderliga spänningen i voit per mm utslag som funktion av det
svängande systemets egenfrekvens. På grund av Browns
rörelse är den minsta spänning som kan avläsas
E = 10 -10\/v.R voit
där R är mätkretsen motstånd och v instrumentets
egenfrekvens. Den inritade gränslinjen har ekvationen
e = 2,7 • 10~9 V v V/mm och gäller under antagande av en
största störningsamplitud av ± 0,2 mm och 30 ohm i
kretsen.
Ett par tiopotenser över denna gränslinje ligger mellan
v = 0,1 och 100 ett område för voltkänsliga galvanometrar.
De inritade linjerna motsvarar data för galvanometrar från
Kipp och Zonen, vars olika typer spänner över ett
frekvensområde på nära tre tiopotenser. Voltkänsligheten avtar
anmärkningsvärt långsamt med frekvensen. Detta innebär,
att man kan använda galvanometrar med kort
svängningstid utan att pruta alltför mycket på voltkänsligheten. En
galvanometer med en svängningstid av 0,2 s har många
fördelar framför de mest använda typerna med 2—3 s.
Man slipper nämligen vänta på att galvanometern skall
ställa in sig, utan får snarare den känslan att ljusfläcken
momentant hoppar från ett läge till ett annat.
Känsligheten är visserligen en tiopotens mindre än för de
voltkänsligaste galvanometrarna, men dessa är å andra
sidan så ömtåliga att de används endast då den höga
känsligheten är oundgängligen nödvändig. En ökning av
dessa galvanometrar känslighet med elektroniska
förstärkare torde icke vara möjlig. Man kan emellertid komma
ner till den teoretiska undre gränslinjen med
termoelement-förstärkare (v < 5) eller termorelä (v <0,3).
För snabbare förlopp finns slingoscillografer med
egen-frekvenser upp till 17 000. De inritade linjerna motsvarar
serier från Heiland, d’Arsonval och Siemens med
egenfre-kvenser ner till 40 resp. upp till 17 000 p/s. I båda fallen
är epav^l2. Inom detta frekvensområde kan känsligheten
betydligt förbättras genom elektroniska förstärkare. I dia-
Fig. 1. Erforderlig spänning i voit per mm utslag (e) som
funktion av egenfrekvensen för spånningskänsliga
instrument.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
