物理學中測量速度的儀器叫做什麼

A. 初中物理的各種基本測量儀器是什麼

天平，刻度尺，彈簧測力計，量筒量杯，溫度計，電壓表，電流表，滑動變阻器（包括電阻箱）

B. 常用的測量儀器

測量儀器是用來測量物理量的裝置。在物理科學、質量保證和工程中，測量是獲取和比較現實世界中物體和事件的物理量的行為。已建立的標准對象和事件被當做單位，在測量過程中給出與研究項目和參考測量單位相關的數字。所有測量儀器都會受到不同程度的儀器誤差和測量不確定度的影響。

科學家、工程師和其他人使用各種儀器進行測量。這些儀器可以是簡單的物體，如尺子和秒錶，也可以是電子顯微鏡和粒子加速器。虛擬儀器廣泛應用於現代測量儀器的發展。正在討論詞條「環境影響評價」正在探討中
條熱評討論正在進行中…
測量儀器

雷勛詠
中國科學技術大學 · 物理學博士
最近更新於2019.12.13 18:41 ，查看全部1個編審記錄

尼摩船長和阿龍納斯教授正在注視海底二萬里的測量儀器。
測量儀器是用來測量物理量的裝置。在物理科學、質量保證和工程中，測量是獲取和比較現實世界中物體和事件的物理量的行為。已建立的標准對象和事件被當做單位，在測量過程中給出與研究項目和參考測量單位相關的數字。所有測量儀器都會受到不同程度的儀器誤差和測量不確定度的影響。

科學家、工程師和其他人使用各種儀器進行測量。這些儀器可以是簡單的物體，如尺子和秒錶，也可以是電子顯微鏡和粒子加速器。虛擬儀器廣泛應用於現代測量儀器的發展。

定義
為了取得目標物某些屬性值
基本內容
精度、誤差、測量標准器材
早期發展
海面上准確測量出天體的位置
時間

手錶，一種計時裝置。
過去，常常使用日冕作為測量時間的工具。今天，鍾表成為了平時測量時間的工具。原子鍾用於高精度測量時間。秒錶也用於在一些運動中計時。

能量
能量由能量計測量。能量計的例子包括：

電表
電表以千瓦小時為單位直接測量能量。

氣量表
氣量計通過記錄使用的氣體量間接測量能量。然後這個數值可以通過乘以氣體的發熱量轉換成對能量的測量。

功率（能量通量）
交換能量的物理系統可以用每個時間間隔交換的能量來描述，也稱為功率或能量通量。

（參見下面的任何功率測量裝置）
做功
做功描述了在一個過程的持續時間內的能量總和（能量的時間積分）。它的量綱與角動量的量綱相同。

光電管提供電壓測量，能用來計算光的量子化做功（普朗克常數）。
力學
力學包括經典力學和連續介質力學中的基本量；但盡量排除與溫度相關的問題或物理量。

長度（距離）
長度、距離或測距儀
面積
面積測量儀
體積

量杯，測量體積的常用儀器。
浮重（固體）
溢流槽（固體）
量杯（粒狀固體、液體）
流量測量裝置（液體）
量筒（液體）
移液管（液體）
測氣管，集氣槽（氣體）
如果固體的質量密度已知，稱重可以計算體積。

質量流量或體積流量測量
氣量計
質量流量計
計量泵
水表
速度（長度通量）
航速表
雷達槍，一種多普勒雷達裝置，利用多普勒效應間接測量速度。
激光雷達測速槍
速度計
轉速表（轉速）
視距儀
氣壓測量器
加速
加速計
質量

天平：通過平衡力來測量力場中質量的儀器。
天平
自動檢重機
導熱析氣計
稱重秤
慣性天平
質譜儀測量的是質荷比，而不是質量。
線動量
沖擊擺
力（線性動量通量）
測力計

在加速參考系中測量絕對壓力：地球重力場中水銀（Hg）氣壓計的原理。
彈簧秤
應變儀
扭秤
摩擦計
壓力（線性動量的通量密度）
風速計（用於確定風速）
用以測量大氣壓力的氣壓計。
壓力計見壓力測量和壓力感測器
皮託管（用於確定速度）
工業用和便攜性的輪胎氣壓表
角
圓周羅盤
照準儀
測角儀
量角器
量角儀
象限儀
反射儀器
八分儀
反光圈
六分儀
經緯儀
角速度或單位時間內旋轉的角度
頻閃儀
轉速計
扭矩
測力計
普龍尼制動器
扭矩扳手
三維空間中的方向
另請參見下面關於導航的部分。

水平

定鏡水準儀
激光水平儀
水平儀
方向

陀螺儀
能量由機械量、機械功傳遞
沖擊擺，間接通過計算和/或測量來得到能量
電力、電子和電氣工程
與電荷相關的考慮主導了電力和電子。電荷通過電場相互作用。如果電荷不動，這種場叫做電場。如果電荷移動，從而產生電流，特別是在電中性導體中，這種場稱為磁場。電可以被賦予一個物理量——電勢。電有一種類物質的性質，電荷。基本電動力學中的能量（或功率）是通過將電勢乘以在該電勢下發現的電荷量（或電流）來計算：電勢乘以電荷（或電流）。

檢測凈電荷的儀器，驗電器。
電荷
靜電計經常被用來確認由接觸產生的靜電摩擦起電序列現象。
庫侖用扭稱建立電荷和力之間關系，見上文。
電流（電荷的流動）
安培計
鉗型電流表
檢流計
達松瓦爾檢流計
電壓 （電勢差）
示波器允許量化與時間變化的電壓
伏特計
電阻, 電導 （和 電導率）
歐姆計
時域反射計通過電信號的運行時間測量來表徵和定位金屬電纜中的故障。
惠斯通電橋
電容
電容計
電感
電感表
電能或電能攜帶的能量
電能表
電表
電力負載的功率（能量的流動）
瓦特計
電場 （電勢的負梯度，單位長度的電壓）
場強計
磁場
指南針
霍爾效應感測器
磁力計
質子磁力儀
超導量子干涉儀（superconcting quantum interference device）
組合儀器
萬用表，至少結合電流表、電壓表和歐姆表的功能。
電感電容電阻測量計，結合了歐姆表、電容表和電感表的功能。由於電橋電路的測量方法，也稱為元件電橋。

C. 風洞測試儀器的氣流速度測量

主要有皮托-靜壓管、熱線風速儀和激光多普勒測速儀。
皮托-靜壓管
測量氣流速度最常用的儀器,是由皮託管演變而來的。皮託管是一根圓柱形管子，一端開口，另一端連在壓力計上，用以測量氣流總壓。這種管子是H.皮托在1872年用來測量河流的水深和流速關系的。皮托-靜壓管除了象皮託管一樣，可以感受氣流總壓外,還可同時測量氣流靜壓。圖5是低亞聲速時使用的一根典型的皮托- 靜壓管結構示意圖。它有內管和外管。內管測量總壓。靜壓孔開在外管上同頭部有一定距離處。根據伯努利方程（見伯努利定理）由總壓孔和靜壓孔測得的壓差經過換算即可得到流速。它可用於從1～2米/秒到臨界速度以下范圍內的速度測量。這種管子的前端多為半球形，總壓孔在軸線上，它對管子形狀不敏感。靜壓孔則受端頭和後面的支桿影響很大。由於兩者的影響相反，只要精心設計就可以減小這種影響。為減少氣流方向偏斜的影響，有時可沿圓周方向開多個靜壓孔。為了避免設計和加工引起的誤差，在使用前要進行校正。


圖5 皮托－靜壓管示意圖
熱線風速儀
依據非電量電測法的原理測量氣流速度、溫度和密度的儀器，已有70多年的使用歷史。它的感測器（俗稱探頭）是一條長度遠大於直徑的細金屬絲，簡稱熱絲,或是一片厚度非常薄的金屬膜,簡稱熱膜。測量時，將此熱絲或熱膜置於待測氣流中，同時又連接於電橋的一臂，用電流加熱，使熱絲或熱膜本身溫度高於待測氣流介質的溫度。氣流狀態變化，引起熱絲或熱膜與氣流介質之間的熱傳遞發生變化，從而使熱絲或熱膜兩端的電壓發生變化，由此可測得氣流的速度、溫度或密度的平均值和瞬時值。熱線風速儀的電路有兩種類型：一是維持熱線溫度不變的恆溫式；一是維持熱線電流不變的恆流式。熱線兩端的電壓變化一般經放大、補償後才進行測量。從前測得的電信號都是用電模擬法來處理。近年來，熱線或熱膜測得的電信號輸入到電子計算機處理，使測量精度更高，因而應用范圍更廣。熱絲直徑僅有1～5微米;長度僅0.5～1毫米。熱膜厚度僅為5～10納米。熱絲材料為鉑或鎢，或含銠的鉑銠合金絲，或包銀的渥拉斯頓絲。熱膜材料多是鉑或鎳，有時還在上面噴鍍一層2～5微米的石英，以便用於導電液體中的測量。
激光多普勒測速計
利用光的多普勒頻移效應，用激光作光源，測量氣體、液體、固體速度的一種裝置。1842年奧地利物理學家C.多普勒發現了聲波的多普勒效應。1905年A.愛因斯坦在狹義相對論中指出，多普勒效應也能在光波中發生。光照射到運動的粒子上發生散射時，散射光的頻率相對入射光的頻率發生變化。頻率的偏移量與運動粒子的速度成正比。當流場中散射粒子的直徑與入射光的波長為同一量級，且散射粒子的重量與周圍流場粒子重量相近時，散射粒子的運動速度基本上代表流場的局部流速。美國Y.耶和H.卡明斯於1964年第一次報道利用激光多普勒頻移效應進行流體速度測量。
激光多普勒測速計包括光學系統和信號處理系統。光學系統將激光束照射到跟隨流體運動的粒子上，並使被測點（體積）的散射光會聚進入光電接收器。按接受散射光的方式光學系統可分為前向散射型、後向散射型和混合散射型。按光學結構可分為參考光型、雙散射型、條紋型和偏振光型。圖6為前向雙散射型原理圖。 光電接收器（光電倍增管、硅光二極體等）接收隨時間變化的兩束散射光波，經混頻後輸出信號的頻率是兩部分光波的頻率差，與流速成正比。採用信號處理系統把反映流速的真正信息從各種雜訊中檢測出來,並轉換成模擬量或數字量,作進一步處理或顯示。常用的信號處理器有頻率分析儀、頻率跟蹤器、計數式處理器等。從原理上講，激光多普勒測速計是直接測量速度的唯一手段。在風洞實驗中可用它測量局部速度、平均速度、湍流強度、速度脈動等，適用於研究激波和邊界層的分離干擾區、旋翼速度場、有引射的邊界層以及高溫流等。測速儀器或裝置的測速范圍從0.05厘米/秒到2000米/秒。測量高速時受光電器件頻率響應范圍的限制。實驗中，有時需要用專門的粒子播發裝置把不同大小的粒子摻入氣流中。由於散射粒子慣性等的影響，粒子運動速度滯後於流體，因而測速精度較低，湍流度高時精度更低。

圖6 激光多普勒測速計(前向雙散射型)原理圖
巡迴檢測裝置
按一定次序或隨機採集多個電壓或電流信號（稱為模擬量），並把這些模擬量轉化為二進制或十進制數字量的裝置（簡稱檢測裝置）。
巡迴檢測裝置的輸入模擬量由受感轉換器件（如感測器、測力天平等）通過傳輸線送入，它的輸出數字量送入計算機處理或其他記錄設備（如列印機、穿孔機、磁帶等）記錄。它在風洞測試系統中的位置見圖7。巡迴檢測裝置一般由采樣器、數據放大器、模數轉換器、濾波器、顯示器、介面和控制器等部件組成（圖8）。采樣器是一個通過程序控制的電子或機械開關，能以周期性的時間間隔或任意時間間隔採集某一連續變數值。采樣器由采樣開關、通道計數器、通道解碼器、循環次數計數器、時鍾等部件組成。采樣器的工作速度，從每秒幾十次到每秒幾萬次。數據放大器是放大輸入信號的部件,一般能把幾毫伏信號放大成幾伏,然後送入模數轉換器，還能抑制干擾信號並從中拾取有用信號。模數轉換器 (A/D)可將被測電壓模擬量（連續）轉換為數字量（離散）。它的種類很多，最常用的一種叫反饋比較型模數轉換器，由比較器、模數轉換器（有解碼開關、電阻網路、數碼寄存器）、節拍產生器、轉換控制器、基準電壓源、脈沖源等組成。 濾波器的作用是濾去信號源中無用信號。由電阻電容或電感電容組成的濾波器稱無源濾波器；由電阻電容和放大器組成的濾波器稱有源濾波器；由計算機進行處理而消除干擾信號的稱數字濾波器。顯示器是顯示測量參數的部件，由選點顯示開關、二進制變成十進制的運算器、解碼器和數碼管組成。介面是兩個不同設備互聯時的交接部分。檢測裝置中所有部件間的信息傳遞和相互協調都由控制器完成。

圖7 巡迴檢測裝置在風洞測試系統中的位置

圖8 巡迴檢測裝置方框圖