계측기

손목시계. 시간 측정기

계측기(計測器)는 과학 및 공학 분야에서 다양한 물리량을 측정하기 위해 사용되는 장비이다. 측정기(測定器)라고도 한다.

계측기는 대응·분류·양자화 등의 과정을 통해 여러 종류의 물리량을 수치로 나타내는 조작, 즉 측정을 수행한다. 이러한 과정은 사람을 대신하거나, 혹은 인간의 감각이나 능력을 넘어서는 정밀도로 측정을 가능하게 한다.

이해하기 쉬운 예로 길이의 측정을 들 수 있다. 길이의 단위를 정하는 과정에는 여러 문제가 따르지만, 여기서는 1m라는 신뢰할 수 있는 단위가 이미 확립되어 있다고 가정한다. 실제 측정에서의 과제는 이 1m 단위를 기준으로 2배, 3배 또는 1/10배, 1/100배 등의 눈금을 정확하게 제작하고, 이를 측정 대상에 대어 그 길이 안에 단위가 몇 개 포함되는지를 판단하는 것이다.

이러한 측정 과정에서 정확도를 좌우하는 주요 요소로는 자(측정 도구)의 정확성, 측정 대상에 자를 정확히 대는 확실성, 그리고 단위를 세는 방법의 일관성과 타당성 등이 있다.

속도의 측정

자동차의 경우 바퀴 둘레의 길이가 일정하므로, 속도를 알기 위해서는 바퀴의 회전 속도를 측정하면 된다. 바퀴의 회전 속도는 바퀴 축과 연결된 회전계(回轉計)를 통해 측정된다. 회전계에는 원심식, 발전기식, 와전류식 등이 있으며, 자동차 속도계에는 주로 와전류식 회전계가 사용된다.

자동차의 운행 상태를 기록하는 타코그래프(tachograph)의 속도계에도 회전계가 사용되며, 속도가 기록 용지에 자동으로 기록되도록 설계되어 있다는 점이 일반 속도계와의 차이점이다.

유속(流速)이나 풍속(風速)의 측정에는 날개가 회전하는 방식을 이용한 계측기가 널리 사용된다. 기상 관측에 사용되는 로빈슨 풍속계(Robinson 풍속계)는 십자형 막대 끝에 컵이 달려 있으며, 바람을 받으면 풍속에 비례하여 중심축 주위로 회전하도록 되어 있다. 이 풍속계는 초당 수십 미터 이하의 풍속을 측정하는 데 적합하다.

측정값을 원격으로 전달해야 하거나 풍속의 미세한 변동까지 측정할 필요가 있는 경우에는 열선 풍속계나 초음파 풍속계가 사용된다. 열선 풍속계는 가느다란 전열선을 유체 흐름 속에 두었을 때 발생하는 냉각 효과를 이용한 방식이다.

초음파 풍속계는 소리가 공기 중을 전파할 때, 바람을 거슬러 갈 경우에는 풍속만큼 느려지고 바람과 같은 방향으로 갈 경우에는 풍속만큼 빨라지는 성질을 이용하여 풍속을 측정한다.

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