Introduction to Measurement Systems

  ( Introduction  to  Measurement  Systems ) :

 इंस्ट्रूमैन्टेशन ( instrumentation ) मापन की वह तकनीक है जो न केवल विज्ञान की बल्कि इंजीनियरिंग , मैडिकल की सभी शाखाओं की व मानव की लम्बे समय से सेवा करती आ रही है । किसी भी parameter का ज्ञान तब तक पूर्ण नहीं माना जा सकता , जब तक कि उसका मापन करना सम्भव न हो । अतः , प्रत्येक पैरामीटर का गहरा अध्ययन मापन द्वारा ही सम्भव हो सकता है । इस लिये कहा गया कि- " It is true that modern measuring instruments are the fruits of science but it is equally true that without the ability to measure , there would be no science . ** मापन करते समय कई पहलुओं पर ध्यान देना पड़ता है , जिसमें सबसे महत्वपूर्ण हैं मापन यन्त्र का बुद्धिमत्तापूर्ण चयन तथा प्रयोग जो कि इस बात पर निर्भर करता है कि हमें मापन यंत्रों का कितना ज्ञान है कि कौन - कौन से मापन यन्त्र उपलब्ध है । मापन यन्त्रों में मुख्य समस्या आती है । error की , तथा error को minimize करने हेतु careful planning , execution व experiment का evaluation आवश्यक होता है जिससे कि measuring instrument उस quantity पर बिल्कुल भी प्रभाव न डाले , जिसका मापन किया जाना है , पर इस non - interference के सिद्धान्त का पूर्णतः पालन शायद कभी सम्भव नहीं हो पाता । यह बिल्कुल ऐसा ही है कि आप अपनी बनायी हुई खीर का स्वाद भी चखना चाहते हैं कि वह स्वादिष्ट बनी है या नहीं , पर साथ में यह भी उम्मीद करते हैं कि उसक वज़न में एक ग्राम की भी कमी नहीं आये । भई , खीर चखनी है , तो कम कम एक चम्मच तो कम होगी ही ना

 मापन क्या है ? ( What is Measurement ? ) : 

किसी राशि ( quantity ) के मान को यन्त्र ( instrument ) की सहायता से ज्ञात करना मापन ( measurement ) कहलाता है । किसी राशि के मापन हेतु उस राशि ( जिसका मान अज्ञात ( unknown ) है ) की तुलना एक पूर्व परिभाषित मानक ( predefined standard ) से करते हैं तथा परिणाम को संख्यात्मक मान ( numerical values ) में व्यक्त किया जाता है । 

" Measurement involves using an instrument to determine the value of a quantity or variable . " " Measurement is a comparison of the quantity ( of unknown value ) with a predefined standard and to express the result in numerical values .

 मापन सम्बन्धी कुछ मुख्य बातें ( Some Important Points relating to Measurements ) --- 

( i ) प्रत्येक राशि के यथार्थतापूर्वक ( accurate ) मापन हेतु एक मानक ( Standard ) मात्रक ( Unit ) निर्धारित किया जाता है । 

अब अज्ञात राशि की तुलना इस मानक से कर के यह पता लगाया जाता है कि अज्ञात राशि मानक के कितने गुना है । यही प्रक्रिया मापन कहलाती है । उदाहरणतः द्रव्यमान ( mass ) का म किलोग्राम ( kg ) है । अत :, किसी अज्ञात राशि के द्रव्यमान की तुलना किलोग्राम से करके यह पता लगाया जाता है कि वह अज्ञात राशि एक किलोग्राम के कितने गुना है अर्थात् यदि वह अज्ञात राशि एक किलोग्राम के चार गुना है तो उसका द्रव्यमान 4 किलोग्राम होगा ।

 इसी प्रकार लम्बाई ( Length ) का मात्रक मीटर होता है । यदि किसी वस्तु की लम्बाई एक मीटर के पाँच गुना है तो उसकी लम्बाई पाँच मीटर है । 

( ii ) तुलना करने के लिए मानक को यथार्थतापूर्वक परिभाषित ( Accurately define ) किया जाना चाहिये । उदाहरणतः , द्रव्यमान के मानक ( किलोग्राम ) को निम्न रूप से परिभाषित किया ज है— 

" किलोग्राम द्रव्यमान का मात्रक है तथा इसका मान अंतर्राष्ट्रीय मायभार ब्यूरो , फ्रांस में रखे गये प्लेटिनम इरीडियम Cylinder के तुल्य है जिसकी त्रिज्या ( Diameter ) उसकी लम्बाई ( Height ) के बराबर है । " " 

Kilogram is the fundamental unit of mass and is equal to the mass of the platinum - iridium cylinder of diameter equal to its height kept at International Burea of Weights and Measures .

 इसी प्रकार प्रत्येक मानक को यथार्थतापूर्वक परिभाषित किया जाता है तथा अंतर्राष्ट्र स्वीकृति प्रदान की जाती है ।

 ( iii ) वैद्युत के सभी मापन सामान्यतः धारा ८ , वोल्टेज तथा प्रतिरोध R पर आधारित होते . है जो कि Olim's law द्वारा एक दूसरे से सम्बन्ध रखती है ( V = IR ) I National Inboratory में emf तथा resistance के standards maintain करके रखे जाते हैं तथा दूसरे standards इन से define किये जाते हैं । उदाहरणतः इलेक्ट्रिकल standards निम्न होते हैं— 

( a ) Absolute Ampere :

The International System of Unit ( systan Internationale ) defines the fundamental unit of current , that is Ampere , as the constant current which if maintained in two straight parallel current carrying conductors of infinite length placed I m apart in vacum , will produce a force of 2x10 N / m between these conductors 34 

( b ) Voltage Standard : 

The votlage standard uses a thin film junction , which is cooled to nearly absolute zero and radiated with microwave energy , a voltage developed across this junction . This voltage is related to the irradiating frequency by the relation - hf 24 , where it is the Plank's constant ( h = 6-63 × 10 Js ) and gis electronic charge ( q = 1-6x1010C ) and is the frequency of microwave radiation . So the radiating frequency is the only variable and hence the standard volt related to the standard frequency . 

( c ) Resistance Standard : 

The absolute value of resistance is defined as ohms in SI system of units , Standard resistances are made of high resistivity conducting materials with very low temperature coefficient of resistance . Normally ,magnanin. an alloy of copper is used for this purpose .

( iv ) मापन के लिये प्रयुक्त यन्त्र तथा विधि प्रमाणिक तथा यथार्थ होनी चाहिये जिससे मापन यथार्थतापूर्वक किया जा सके तथा मापन में त्रुटि ( Error ) न हो ।