계측기
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1. 개요
계측기는 시간, 에너지, 일률, 작용, 기하학적 요소, 역학적 요소, 전기적 특성, 열역학적 특성, 연속체 역학, 광선, 소리, 방사선, 물질의 식별, 인간의 감각, 기상 현상, 항법, 측량, 천문학, 군사 분야 등 다양한 물리량을 측정하는 데 사용되는 장치들을 포괄하는 개념이다. 측정 대상에 따라 시계, 전력량계, 자, 저울, 전류계, 온도계, 마이크, 분광기, 현미경, 망원경 등 다양한 형태와 기능을 가진다. 계측 기술은 과학 연구, 산업, 군사, 의료 등 다양한 분야에서 활용되며, 정확하고 신뢰성 있는 측정을 통해 데이터 수집, 분석, 제어에 기여한다.
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| 계측기 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 정의 | 물리량을 측정하는 기기 |
| 측정 대상 | 전압 전류 저항 온도 압력 유량 변형 진동 소리 빛 |
| 분야 | 실험 연구 산업 환경 모니터링 의료 |
| 종류 | |
| 전기 측정기 | 전압계 전류계 저항계 멀티미터 오실로스코프 주파수 계수기 스펙트럼 분석기 네트워크 분석기 |
| 온도 측정기 | 온도계 열전대 저항 온도 감지기 (RTD) 서미스터 적외선 온도계 |
| 압력 측정기 | 압력계 차압계 압력 변환기 압력 스위치 |
| 유량 측정기 | 유량계 차동 압력 유량계 용적식 유량계 터빈 유량계 초음파 유량계 전자기 유량계 |
| 변형 측정기 | 스트레인 게이지 확대 변형계 하중 계측기 |
| 진동 측정기 | 가속도계 진동계 진동 분석기 |
| 소리 측정기 | 사운드 레벨 미터 마이크로폰 소음 선량계 |
| 빛 측정기 | 조도계 광도계 분광 광도계 |
| 기타 측정기 | pH 미터 전도도 측정기 습도계 가스 분석기 경도계 두께 측정기 점도계 색차계 좌표 측정기 (CMM) 영상 측정기 레이저 거리 측정기 시간 영역 반사 측정기 (TDR) |
| 활용 분야 | |
| 산업 자동화 | 공정 제어, 품질 관리, 로봇 공학 |
| 환경 모니터링 | 대기 질 측정, 수질 측정, 소음 측정 |
| 의료 진단 | 혈압 측정, 심전도 검사, 뇌파 검사 |
| 과학 연구 | 실험 측정, 데이터 수집, 분석 |
| 자동차 산업 | 성능 테스트, 안전 테스트, 배기가스 분석 |
| 항공 우주 산업 | 비행 테스트, 엔진 테스트, 재료 테스트 |
| 건설 산업 | 구조적 모니터링, 진동 측정, 소음 측정 |
| 추가 정보 | |
| 데이터 로거 | 데이터를 측정하고 기록하는 데 사용되는 기기 |
| 가상 계측기 | 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 계측기를 에뮬레이션하는 시스템 |
2. 시간 측정
과거 시간을 측정하는 일반적인 장치는 해시계였지만, 오늘날에는 시계나 손목시계가 널리 사용된다. 매우 높은 정확도가 요구되는 상황에서는 원자시계가 사용되어 왔으며, 일본인에 의해 개발된 광격자시계는 더욱 높은 정확도를 실현하고 있다.[1] 스포츠에서의 측정에는 스톱워치도 사용된다.
2. 1. 시간 측정 기기
과거 시간을 측정하는 일반적인 장치는 해시계였지만, 오늘날에는 시계나 손목시계가 널리 사용된다. 매우 높은 정확도가 요구되는 상황에서는 원자시계가 사용되어 왔으며, 일본인에 의해 개발된 광격자시계는 더욱 높은 정확도를 실현하고 있다.[1] 스포츠에서의 측정에는 스톱워치도 사용된다.3. 에너지 측정
전력량계는 전기 에너지를 킬로와트시 단위로 직접 측정할 수 있는 기기이다. 가스미터는 사용된 가스의 양을 측정하는 기기이다. 가스의 단위 체적당 연소 에너지를 곱함으로써 에너지 단위로 변환할 수 있다.
3. 1. 에너지 측정 기기
전력량계는 전기 에너지를 킬로와트시 단위로 직접 측정할 수 있는 기기이다. 가스미터는 사용된 가스의 양을 측정하는 기기이다. 가스의 단위 체적당 연소 에너지를 곱함으로써 에너지 단위로 변환할 수 있다.4. 일률 측정
역학계에서 단위 시간당 변환된 에너지량을 일률 또는 플럭스라고 한다. 전력량계 등을 참조.
4. 1. 일률 측정 기기
역학계에서 단위 시간당 변환된 에너지량을 일률 또는 플럭스라고 한다. 전력량계 등을 참조.5. 작용 측정
작용은 에너지를 시간으로 적분한 양이며, 각운동량과 같은 차원을 가진다. 광전관은 빛의 양자화된 작용(광전 효과)을 측정하기 위한 전압량을 측정할 수 있다.
5. 1. 작용 측정 기기
작용은 에너지를 시간으로 적분한 양이며, 각운동량과 같은 차원을 가진다. 광전관은 빛의 양자화된 작용(광전 효과)을 측정하기 위한 전압량을 측정할 수 있다.6. 기하학적 측정
6. 1. 길이 측정
길이를 측정하는 기구에는 자, 줄자 등이 있다.
길이 비교 참조
6. 2. 면적 측정
플래니미터는 면적을 측정하는 기계이다. 면적 비교도 참고하라.6. 3. 부피 측정
- 계량컵 (액체)
- 메스실린더 (액체)
- 피펫 (액체)
- 부력 저울 (고체)
- (기체)
- 코리올리식 질량유량계 (액체)
고체의 밀도를 알고 있다면, 무게를 측정하여 부피를 계산할 수 있다. 값의 비교는 부피의 비교를 참조하십시오.
6. 4. 각도 측정
분도기, 측각나침반, 야곱의 지팡이, 고니오미터, , 클리노미터, 육분의, 사분의, 팔분의, 트랜싯 등을 사용하여 각도를 측정할 수 있다.6. 5. 3차원 공간에서의 방향 측정
7. 역학적 측정
고전역학과 연속체역학에서의 기본적인 양을 포함하지만, 온도에 관한 것은 제외한다.
== 질량 및 체적 유량 측정 ==
코리올리식 질량유량계를 사용하면 질량 유량을 직접 측정할 수 있다. 가스계량기나 수도계량기는 체적 유량을 측정하는 데 사용된다. 미터링 펌프/Metering pump영어는 정밀한 체적 유량 제어에 사용된다.
== 속도 및 속력 측정 ==
자동차 따위는 바퀴 둘레의 길이가 정해져 있기 때문에, 속도를 알기 위해서는 바퀴의 회전속도를 측정하면 된다. 바퀴의 회전속도는 바퀴의 축과 회전 속도계를 연결하는 금속선에 의해서 회전계에 전달된다. 회전계에는 원심식·발전기식·와전류식의 것이 널리 쓰이는데, 자동차 속도계에는 그 중에서도 와전류식 회전계가 많다.
자동차의 운행상태를 기록하는 타코그래프(tachograph)의 속도계에도 역시 회전계가 이용되고 있으며, 다만 기록 용지에 속도가 기록되도록 만들어진 점이 다를 뿐이다.
유속(流速)·풍속(風速)의 측정에는 날개수레의 회전을 이용한 측정기가 흔히 쓰인다. 기상관측용의 로빈슨풍속계(robinson 風速計)는 십자형으로 된 막대기의 곁에 각각 컵(cup)이 달려 있어 그것이 바람을 받으면 중심축 둘레를 풍속에 비례해서 회전하도록 되어 있다. 이 풍속계는 매초 수십 미터 이하의 풍속을 측정하는 데 사용되고 있다. 측정치(測定値)를 먼 곳에 전달할 필요가 있는 경우, 또는 풍속의 변동까지도 측정하려는 경우에는 열선풍속계(熱線風速計)나 초음파풍속계(超音波風速計)가 사용된다. 열선풍속계는 가는 전열선을 흐름 속에 넣었을 때의, 유체(流體)에 의한 냉각효과를 이용한 것이다.
초음파풍속계는 소리의 공기중(空氣中)을 흐르는 속도가 바람이 불어오는 쪽으로는 풍속만큼 늦고, 바람과 같은 방향으로는 풍속만큼 빠른 점을 이용한 것이다.
속도계, 대기 속도계, 라이더, 스피드건(도플러 레이더를 이용한 도플러 효과를 이용하여 측정하는 것), 회전 속도계 (회전 속도), 타키미터, 상승계, 유속등의 측정기가 있다. 값의 비교는 속도의 비교를 참조.
== 가속도 측정 ==
가속도계는 가속도를 측정하는 기기이다.
== 질량 측정 ==
저울은 역학적 평형 상태의 힘을 이용하여 질량을 측정하는 도구이다.
전자저울은 전자기력을 이용하여 질량을 측정한다. 관성저울은 물체의 관성을 이용하여 질량을 측정하는 도구이다. 질량 분석법은 이온의 질량 대 전하 비를 측정하여 질량을 분석하는 방법이다.
질량 값의 비교는 질량의 비교를 참조하면 된다.
== 선형 운동량 측정 ==
탄동진자는 총알의 발사 속도를 측정하는 장치이다.
== 힘 측정 ==
힘 측정기는 힘을 측정하는 기구이다. 용수철저울, 스트레인 게이지, 토션 바 등이 힘 측정에 사용된다.
== 압력 측정 ==
압력 측정에 사용되는 계기에는 압력계와 기압계가 있다. 피토관은 대기 속도를 측정하는 데 사용된다. 풍속계는 풍속을 측정하는 계기이다.
값의 비교는 압력의 비교를 참조하면 된다.
== 각속도 및 회전수 측정 ==
자동차 따위는 바퀴 둘레의 길이가 정해져 있기 때문에, 그 속도를 알기 위해서는 바퀴의 회전속도를 측정하면 된다. 바퀴의 회전속도는 바퀴의 축과 회전 속도계를 연결하는 금속선에 의해서 회전계에 전달된다. 회전계에는 원심식·발전기식·와전류식의 것이 널리 쓰이는데, 자동차 속도계에는 그 중에서도 와전류식 회전계가 많다.
자동차의 운행상태를 기록하는 타코그래프(tachograph)의 속도계에도 역시 회전계가 이용되고 있으며, 다만 기록 용지에 속도가 기록되도록 만들어진 점이 다를 뿐이다.
유속(流速)·풍속(風速)의 측정에는 날개수레의 회전을 이용한 측정기가 흔히 쓰인다. 기상관측용의 로빈슨풍속계(robinson 風速計)는 십자형으로 된 막대기의 곁에 각각 컵(cup)이 달려 있어 그것이 바람을 받으면 중심축 둘레를 풍속에 비례해서 회전하도록 되어 있다. 이 풍속계는 매초수십 미터 이하의 풍속을 측정하는 데 사용되고 있다. 측정치(測定値)를 먼 곳에 전달할 필요가 있는 경우, 또는 풍속의 변동까지도 측정하려는 경우에는 열선풍속계(熱線風速計)나 초음파풍속계(超音波風速計)가 사용된다. 열선풍속계는 가는 전열선을 흐름 속에 넣었을 때의, 유체(流體)에 의한 냉각효과를 이용한 것이다.
초음파풍속계는 소리의 공기중(空氣中)을 흐르는 속도가 바람이 불어오는 쪽으로는 풍속만큼 늦고, 바람과 같은 방향으로는 풍속만큼 빠른 점을 이용한 것이다.
== 토크 측정 ==
섀시 다이너모나 토크렌치, 프로니 브레이크/Prony brake영어 등을 사용하여 토크를 측정할 수 있다.
== 역학적 에너지 측정==
탄동진자는 탄환의 속도를 측정하는 장치로, 운동량 보존 법칙과 역학적 에너지 보존 법칙을 이용하여 탄환의 속도를 간접적으로 측정한다.
7. 1. 질량 및 체적 유량 측정
코리올리식 질량유량계를 사용하면 질량 유량을 직접 측정할 수 있다. 가스계량기나 수도계량기는 체적 유량을 측정하는 데 사용된다. 미터링 펌프/Metering pump영어는 정밀한 체적 유량 제어에 사용된다.7. 2. 속도 및 속력 측정
자동차 따위는 바퀴 둘레의 길이가 정해져 있기 때문에, 속도를 알기 위해서는 바퀴의 회전속도를 측정하면 된다. 바퀴의 회전속도는 바퀴의 축과 회전 속도계를 연결하는 금속선에 의해서 회전계에 전달된다. 회전계에는 원심식·발전기식·와전류식의 것이 널리 쓰이는데, 자동차 속도계에는 그 중에서도 와전류식 회전계가 많다.자동차의 운행상태를 기록하는 타코그래프(tachograph)의 속도계에도 역시 회전계가 이용되고 있으며, 다만 기록 용지에 속도가 기록되도록 만들어진 점이 다를 뿐이다.
유속(流速)·풍속(風速)의 측정에는 날개수레의 회전을 이용한 측정기가 흔히 쓰인다. 기상관측용의 로빈슨풍속계(robinson 風速計)는 십자형으로 된 막대기의 곁에 각각 컵(cup)이 달려 있어 그것이 바람을 받으면 중심축 둘레를 풍속에 비례해서 회전하도록 되어 있다. 이 풍속계는 매초 수십 미터 이하의 풍속을 측정하는 데 사용되고 있다. 측정치(測定値)를 먼 곳에 전달할 필요가 있는 경우, 또는 풍속의 변동까지도 측정하려는 경우에는 열선풍속계(熱線風速計)나 초음파풍속계(超音波風速計)가 사용된다. 열선풍속계는 가는 전열선을 흐름 속에 넣었을 때의, 유체(流體)에 의한 냉각효과를 이용한 것이다.
초음파풍속계는 소리의 공기중(空氣中)을 흐르는 속도가 바람이 불어오는 쪽으로는 풍속만큼 늦고, 바람과 같은 방향으로는 풍속만큼 빠른 점을 이용한 것이다.
속도계, 대기 속도계, 라이더, 스피드건(도플러 레이더를 이용한 도플러 효과를 이용하여 측정하는 것), 회전 속도계 (회전 속도), 타키미터, 상승계, 유속등의 측정기가 있다. 값의 비교는 속도의 비교를 참조.
7. 3. 가속도 측정
가속도계는 가속도를 측정하는 기기이다.7. 4. 질량 측정
저울은 역학적 평형 상태의 힘을 이용하여 질량을 측정하는 도구이다.
전자저울은 전자기력을 이용하여 질량을 측정한다. 관성저울은 물체의 관성을 이용하여 질량을 측정하는 도구이다. 질량 분석법은 이온의 질량 대 전하 비를 측정하여 질량을 분석하는 방법이다.
질량 값의 비교는 질량의 비교를 참조하면 된다.
7. 5. 선형 운동량 측정
탄동진자는 총알의 발사 속도를 측정하는 장치이다.7. 6. 힘 측정
힘 측정기는 힘을 측정하는 기구이다. 용수철저울, 스트레인 게이지, 토션 바 등이 힘 측정에 사용된다.7. 7. 압력 측정
압력 측정에 사용되는 계기에는 압력계와 기압계가 있다. 피토관은 대기 속도를 측정하는 데 사용된다. 풍속계는 풍속을 측정하는 계기이다.값의 비교는 압력의 비교를 참조하면 된다.
7. 8. 각속도 및 회전수 측정
자동차 따위는 바퀴 둘레의 길이가 정해져 있기 때문에, 그 속도를 알기 위해서는 바퀴의 회전속도를 측정하면 된다. 바퀴의 회전속도는 바퀴의 축과 회전 속도계를 연결하는 금속선에 의해서 회전계에 전달된다. 회전계에는 원심식·발전기식·와전류식의 것이 널리 쓰이는데, 자동차 속도계에는 그 중에서도 와전류식 회전계가 많다.자동차의 운행상태를 기록하는 타코그래프(tachograph)의 속도계에도 역시 회전계가 이용되고 있으며, 다만 기록 용지에 속도가 기록되도록 만들어진 점이 다를 뿐이다.
유속(流速)·풍속(風速)의 측정에는 날개수레의 회전을 이용한 측정기가 흔히 쓰인다. 기상관측용의 로빈슨풍속계(robinson 風速計)는 십자형으로 된 막대기의 곁에 각각 컵(cup)이 달려 있어 그것이 바람을 받으면 중심축 둘레를 풍속에 비례해서 회전하도록 되어 있다. 이 풍속계는 매초수십 미터 이하의 풍속을 측정하는 데 사용되고 있다. 측정치(測定値)를 먼 곳에 전달할 필요가 있는 경우, 또는 풍속의 변동까지도 측정하려는 경우에는 열선풍속계(熱線風速計)나 초음파풍속계(超音波風速計)가 사용된다. 열선풍속계는 가는 전열선을 흐름 속에 넣었을 때의, 유체(流體)에 의한 냉각효과를 이용한 것이다.
초음파풍속계는 소리의 공기중(空氣中)을 흐르는 속도가 바람이 불어오는 쪽으로는 풍속만큼 늦고, 바람과 같은 방향으로는 풍속만큼 빠른 점을 이용한 것이다.
7. 9. 토크 측정
섀시 다이너모나 토크렌치, 프로니 브레이크/Prony brake영어 등을 사용하여 토크를 측정할 수 있다.7. 10. 역학적 에너지 측정
탄동진자는 탄환의 속도를 측정하는 장치로, 운동량 보존 법칙과 역학적 에너지 보존 법칙을 이용하여 탄환의 속도를 간접적으로 측정한다.8. 전기 및 전자적 측정
전하에 관하여 고려해야 할 사항은 전기 및 전자공학을 다루는 데 있어 필수적이다. 전하가 정지해 있으면 전하는 장을 통해 상호 작용하며, 이 장을 전기장이라고 한다. 전하가 움직이고 있으면, 특히 전기적으로 중성인 매질을 이동하고 있을 때, 그 장은 전자기장이라고 한다.
전기는 전위를 줄 수 있으며, 전하라는 물질적인 성질을 갖는다. 초등 전기역학에서 고전전자기학의 공변정식에 의해 전기 에너지는 전하에 전위를 곱하여 계산한다.
전위계는 마찰대전에서의 정전기를 확인하는 데 사용된다.
전류를 측정하는 계측기로는 전류계, 가공선 전류계, 검류계 등이 있다.
전압을 측정하는 장치로는 전압계와 오실로스코프가 있다. 오실로스코프는 전압의 시간 변화를 측정하는 장치이다.
절연저항계와 휘트스톤 브리지는 전기 저항 및 전기 전도율 측정에 사용되는 계측기이다.
정전 용량 측정에는 정전 용량계를 사용한다.
LCR 미터는 전자 부품의 인덕턴스를 측정하는 데 사용되는 계측기이다.
전력계는 회로의 전력을 측정하는 데 사용되는 계측기이다.
전력량 측정에는 전력량계가 사용된다.
전계 측정에는 필드밀/Field mill영어이(가) 사용된다.
나침반은 자기장의 방향을 측정하는 데 사용되는 가장 기본적인 계측기이다. 자기센서는 자기장의 세기와 방향을 정밀하게 측정할 수 있는 장치이다. 홀 소자는 자기장 내에서 전하 운반체의 이동 경로가 휘어지는 현상을 이용하여 자기장을 측정한다. 프로톤 자력계는 양성자의 자기 모멘트를 이용하여 자기장을 측정하며, SQUID는 초전도 현상을 이용하여 극도로 미세한 자기장 변화까지 감지할 수 있다.
자기장 값 비교에 대해서는 자기장 비교를 참조하면 된다.
회로계는 전류계, 전압계, 절연저항계를 최소한 갖추고 있다.
LCR 미터는 절연저항계, 정전용량계, 인덕턴스 측정 장치를 갖추고 있으며, 브리지 회로의 측정 방법에서 부품 브리지라고도 불린다.
8. 1. 전하 측정
전위계는 마찰대전에서의 정전기를 확인하는 데 사용된다.8. 2. 전류 측정
전류를 측정하는 계측기로는 전류계, 가공선 전류계, 검류계 등이 있다.8. 3. 전압 측정
전압을 측정하는 장치로는 전압계와 오실로스코프가 있다. 오실로스코프는 전압의 시간 변화를 측정하는 장치이다.8. 4. 전기 저항 및 전기 전도율 측정
절연저항계와 휘트스톤 브리지는 전기 저항 및 전기 전도율 측정에 사용되는 계측기이다.8. 5. 정전 용량 측정
정전 용량 측정에는 정전 용량계를 사용한다.8. 6. 인덕턴스 측정
LCR 미터는 전자 부품의 인덕턴스를 측정하는 데 사용되는 계측기이다.8. 7. 전력 측정
전력계는 회로의 전력을 측정하는 데 사용되는 계측기이다.8. 8. 전력량 측정
전력량 측정에는 전력량계가 사용된다.8. 9. 전계 측정
전계 측정에는 필드밀/Field mill영어이(가) 사용된다.8. 10. 자기장 측정
나침반은 자기장의 방향을 측정하는 데 사용되는 가장 기본적인 계측기이다. 자기센서는 자기장의 세기와 방향을 정밀하게 측정할 수 있는 장치이다. 홀 소자는 자기장 내에서 전하 운반체의 이동 경로가 휘어지는 현상을 이용하여 자기장을 측정한다. 프로톤 자력계는 양성자의 자기 모멘트를 이용하여 자기장을 측정하며, SQUID는 초전도 현상을 이용하여 극도로 미세한 자기장 변화까지 감지할 수 있다.자기장 값 비교에 대해서는 자기장 비교를 참조하면 된다.
8. 11. 복합 측정
회로계는 전류계, 전압계, 절연저항계를 최소한 갖추고 있다.
LCR 미터는 절연저항계, 정전용량계, 인덕턴스 측정 장치를 갖추고 있으며, 브리지 회로의 측정 방법에서 부품 브리지라고도 불린다.
9. 열역학적 측정
온도와 관련된 사항은 열역학을 지배하고 있으며, 온도와 직결되는 열퍼텐셜과 물질적인 양인 엔트로피의 두 가지로 나눌 수 있다.
열역학에서 에너지는 열퍼텐셜과 퍼텐셜 안에 있는 엔트로피를 곱하여 계산할 수 있다. 엔트로피는 생성될 수 있지만, 소멸될 수는 없다.
물질의 상태 변화, 화학 반응이나 핵반응에 의한 반응물에서 생성물로의 변화, 막을 통한 확산과 같은 상 변화에서는 전체적인 에너지 균형이 성립한다. 특히 정압·등온 하에서는 몰 에너지 균형은 물질 퍼텐셜·화학 퍼텐셜·깁스 에너지를 정의하며, 닫힌 계에서 그 과정이 가능한지에 대한 정보를 제공한다.
엔트로피를 포함한 에너지 균형은 물질의 엔트로피 변화를 설명하는 균형과, 반응 자체에 의해 방출·획득되는 에너지, 깁스 에너지 변화를 설명하기 위한 균형의 두 가지로 나눌 수 있다.
반응 에너지와 엔트로피 변화에 관한 에너지의 합계를 엔탈피라고 부른다. 많은 경우 엔탈피 전체가 엔트로피에 의해 운반되므로, 열량계로 측정할 수 있다.
화학 반응에서의 표준 상태에서는 몰 에너지와 선택한 영점에서의 몰 깁스 에너지 중 하나가 나타난다. 또는 선택한 영점에서의 몰 에너지 또는 몰 엔탈피 중 하나가 나타난다. 생성열과 표준 몰 엔트로피도 참조.
산화 환원 반응에 의한 물질 전위는 이차 전지 셀을 사용하여 전기화학적으로 결정된다.
- 작업 전극
다른 값은 상태도 분석이나 열역학적으로 간접적으로 측정할 수 있다.
9. 1. 물질량 측정
화학에서 도입된 물질량은 일반적으로 간접적으로 유도된다. 시료의 질량과 구성 물질의 종류를 알면, 주기율표에서 얻은 원자량이나 분자량 또는 질량 분석으로 직접 측정한 질량수와 몰 질량을 이용하여 물질량을 유도할 수 있다. 기체의 몰수를 측정할 수 있는 기체 채취관도 있다.9. 2. 온도 측정
- 분광법 - 흑체 복사 등을 이용하는 방법
- 갈릴레이 온도계
- 가스 온도계 - 이상 기체 상태 방정식에서 구할 수 있는 기체의 부피, 온도, 압력의 관계로부터 온도를 구한다.
- * 정압 가스 온도계
- * 정적 가스 온도계
- 액체 온도계 - 열팽창 계수와 액체의 부피와의 관계로부터 온도를 구한다.
- * 알코올 온도계
- * 수은 온도계
- 일사계 - 태양 복사의 플럭스 밀도와 태양의 표면 온도의 관계로부터 슈테판-볼츠만 법칙을 이용하여 온도를 구한다.
- 파이로미터 - 플랑크 법칙으로 기술되는 온도와 스펙트럼 강도의 관계로부터 온도를 구한다. 이것은 물체의 온도와 그 물체가 방출하는 빛의 색깔의 관계에 해당한다. 일반적으로 -50 °C부터 +4000 °C의 범위에서 유효하다. 물체와 접촉하지 않고(열전도나 대류가 아닌 열복사로) 측정할 수 있으며, 열화상 카메라처럼 공간 분해능을 가지고 측정할 수 있다.
- 온도 저항체 - 금속( 백금)의 온도와 전기 저항의 관계를 이용한다. 10~1000K의 범위에서 물리학 및 산업 분야에서 사용된다.
- 고체 온도계 - 고체의 길이와 온도의 관계를 이용한다.
- *
- 써미스터 - 세라믹이나 폴리머의 전기 저항과 온도의 관계를 이용한다. 0.01K부터 2000K의 범위에서 사용된다.
- 열전대 - 제벡 효과에 따른 금속의 접합부의 전압과 온도의 관계를 이용한다. −200 °C부터 +1350 °C의 범위에서 사용된다.
- 열전쌍 - 여러 개의 열전대를 연결한 것
- 온도계
- 삼중점 셀 - 온도계의 교정에 사용된다.
9. 2. 1. 열화상 측정
열화상 사진은 마이크로볼로미터로 열을 감지한다.값의 범위에 대해서는 온도 비교를 참조하십시오.
9. 3. 엔트로피 및 열에너지 측정
화학 반응에서 발생한 엔트로피에 의해 운반된 에너지를 측정할 때, 열량계는 수동적으로 작동한다고 표현된다. 반대로, 시료를 가열하면서 측정하여 시료를 채우는 엔트로피량을 측정하는 경우에는 능동적인 열량계라고 표현된다.
- - 방사에 의한 가열력을 측정한다.
- 폭탄열량계 - 정적 열량계라고도 한다.
- 정압열량계 - 엔탈피미터, 커피컵 열량계 등으로 불린다.
- 등온적정열량측정법 - 측정 대상의 상변화를 관찰하여 측정한다.
- 시차주사열량측정법
9. 4. 엔트로피 측정
엔트로피는 에너지와 온도 측정으로부터 간접적으로 얻을 수 있다.;엔트로피 수송
상전이 열량계의 에너지 값을 절대온도로 나누면, 교환된 엔트로피량을 구할 수 있다. 상전이에서는 엔트로피가 변화하지 않는다는 점이 이 측정 방법에 이용되고 있으며, 엔트로피를 생성하지 않고 설정된 온도에서 에너지를 측정함으로써 간접적인 엔트로피 값을 얻을 수 있다.
- 등온 열량계, 상전이 열량계
- 열유속 센서 - 열전대를 연결한 써모파일을 이용하여, 엔트로피의 플럭스를 측정한다.
;엔트로피 양
시료를 액체 헬륨에 담그는 등의 방법으로 절대영도 근처까지 냉각하면, 열역학 제3법칙에 따라 시료의 엔트로피량을 0으로 간주할 수 있다. 그 후 두 개의 활성 칼로리미터를 사용하여 목표 온도가 될 때까지 엔트로피를 채워 나간다.
;엔트로피 생성
열을 갖지 않는 매체에서 매체로 열을 전달하는 행위는 엔트로피를 생성한다. 벤저민 톰슨의 마찰 연구가 이를 보여준다. 생성된 엔트로피 또는 열 중 어느 하나가 측정되거나, 열을 갖지 않는 매체로 이동한 에너지가 측정된다. 에너지를 잃지 않고 온도를 낮추는 것 또한 엔트로피를 생성한다.
9. 4. 1. 엔트로피 수송
상전이 열량계의 에너지 값을 절대온도로 나누면, 교환된 엔트로피량을 구할 수 있다. 상전이에서는 엔트로피가 변화하지 않는다는 점이 이 측정 방법에 이용되고 있으며, 엔트로피를 생성하지 않고 설정된 온도에서 에너지를 측정함으로써 간접적인 엔트로피 값을 얻을 수 있다.- 등온 열량계, 상전이 열량계
- 열유속 센서 - 열전대를 연결한 써모파일을 이용하여, 엔트로피의 플럭스를 측정한다.
9. 4. 2. 엔트로피 양
시료를 액체 헬륨에 담그는 등의 방법으로 절대영도 근처까지 냉각하면, 열역학 제3법칙에 따라 시료의 엔트로피량을 0으로 간주할 수 있다. 그 후 두 개의 활성 칼로리미터를 사용하여 목표 온도가 될 때까지 엔트로피를 채워 나간다.9. 4. 3. 엔트로피 생성
열을 갖지 않는 매체에서 매체로 열을 전달하는 행위는 엔트로피를 생성한다. 벤저민 톰슨의 마찰 연구가 이를 보여준다. 생성된 엔트로피 또는 열 중 어느 하나가 측정되거나, 열을 갖지 않는 매체로 이동한 에너지가 측정된다. 에너지를 잃지 않고 온도를 낮추는 것 또한 엔트로피를 생성한다.9. 5. 에너지의 온도 계수 또는 열용량 측정
특정 시료에 대해 열에 의해 전달되는 에너지 또는 온도 변화를 나타내는 상수이다. 시료가 기체라면 이 계수는 일정한 압력 또는 기압에서 측정되는 것에 크게 의존한다. 열분석도 참조.9. 6. 에너지의 비온도 계수 또는 비열용량 측정
물질의 부피, 질량, 물질량 등으로 나눈 에너지의 온도 계수이다. 일반적으로 여러 측정값으로부터 계산되거나, 단위량을 측정함으로써 직접 얻어진다. 값의 범위는 비열용량 비교를 참조한다.9. 7. 열팽창률 측정
계측기의 종류 중에는 팽창계(Dilatometer)가 있으며, 변형률 게이지를 사용한다.9. 8. 녹는점 측정
시차주사열량계는 녹는점과 융해 엔탈피를 측정할 수 있다. , 를 사용하여 측정하기도 한다.9. 9. 끓는점 측정
에불리오스코프(Ebullioscope)는 비등점을 측정하는 기구이다. 또한 비등점 오름 효과를 측정하여 용매의 분자량을 알아낼 수 있다.10. 연속체 역학의 세부 측정
여기에는 물질의 거시적 특성을 측정하는 장치가 포함된다. 예를 들어 물리학의 고체물리학 분야나, 액체의 점탄성, 그리고 액체·기체·플라스마, 초임계 유체 등의 유체역학도 포함된다.
이는 입상·다공질 물체에 대한 겉보기 비중이 아니라, 결정과 같은 고체의 수밀도에 해당한다.
- 비중계(Aerometer) - 기체
- 기체밀도계(Dasymeter) - 기체
- 기체 포집관 - 기체
- 부력저울 - 액체
- 비중병 - 액체
- 공진주파수·감쇠 분석기(RFDA)
경도 시험은 일반적으로 재료 과학에서 사용되며, 스크래치 경도, 압입 경도 및 반발 경도의 세 가지 주요 경도 측정 유형이 있다. 듀로미터는 일반적으로 고체의 경도 측정에 사용되는 기기이다.
- 홀로그래픽 간섭법(Holographic interferometry)은 레이저를 이용한 스페클 패턴을 측정한다. RFDA와 마찰 측정기(Tribometer)도 고체 표면 형상 측정에 사용된다.
임펄스 여기 기술(impulse excitation technique)을 이용한 RFDA - 작은 기계적 펄스가 시료를 진동시키며, 이 진동은 물체의 탄성 특성 및 내부 구조(격자·균열)에 의존한다.
임펄스 여기 기술(impulse excitation technique)을 이용한 RFDA - 작은 기계적 펄스가 시료를 진동시키며, 이 진동은 물체의 탄성 특성 및 내부 구조(격자·균열)에 의존한다.
분류:계측기
레오미터나 점도계는 유체의 점도를 측정하는 데 사용되는 계측기이다.
편광계는 광학 활성을 측정하는 데 사용되는 계측기이다.
장력계는 액체의 표면 장력을 측정하는 데 사용되는 계측기이다.
단층촬영은 비파괴 검사를 통해 물체 내부의 기하학적인 2차원·3차원 이미지에서 내부 구조를 얻는 데 사용된다. 풍동도 영상 기술에 사용되는 계측기 중 하나이다.
10. 1. 밀도 측정
이는 입상·다공질 물체에 대한 겉보기 비중이 아니라, 결정과 같은 고체의 수밀도에 해당한다.- 비중계(Aerometer) - 기체
- 기체밀도계(Dasymeter) - 기체
- 기체 포집관 - 기체
- 부력저울 - 액체
- 비중병 - 액체
- 공진주파수·감쇠 분석기(RFDA)
10. 2. 고체의 경도 측정
경도 시험은 일반적으로 재료 과학에서 사용되며, 스크래치 경도, 압입 경도 및 반발 경도의 세 가지 주요 경도 측정 유형이 있다. 듀로미터는 일반적으로 고체의 경도 측정에 사용되는 기기이다.10. 3. 고체 표면 형상 측정
- 홀로그래픽 간섭법(Holographic interferometry)은 레이저를 이용한 스페클 패턴을 측정한다. RFDA와 마찰 측정기(Tribometer)도 고체 표면 형상 측정에 사용된다.
10. 4. 응축물의 변형 측정
임펄스 여기 기술(impulse excitation technique)을 이용한 RFDA - 작은 기계적 펄스가 시료를 진동시키며, 이 진동은 물체의 탄성 특성 및 내부 구조(격자·균열)에 의존한다.10. 4. 1. 고체의 탄성 및 탄성률 측정
임펄스 여기 기술(impulse excitation technique)을 이용한 RFDA - 작은 기계적 펄스가 시료를 진동시키며, 이 진동은 물체의 탄성 특성 및 내부 구조(격자·균열)에 의존한다.10. 4. 2. 고체의 소성 측정
10. 4. 3. 고체의 강도 및 연성 측정
분류:계측기10. 5. 현탁액의 입도 측정
(소스에 내용이 없으므로 아무것도 출력하지 않습니다.)10. 6. 유체의 점도 측정
레오미터나 점도계는 유체의 점도를 측정하는 데 사용되는 계측기이다.10. 7. 광학 활성 측정
편광계는 광학 활성을 측정하는 데 사용되는 계측기이다.10. 8. 액체의 표면 장력 측정
장력계는 액체의 표면 장력을 측정하는 데 사용되는 계측기이다.10. 9. 영상 기술
단층촬영은 비파괴 검사를 통해 물체 내부의 기하학적인 2차원·3차원 이미지에서 내부 구조를 얻는 데 사용된다. 풍동도 영상 기술에 사용되는 계측기 중 하나이다.11. 기체 및 물성 물리학의 전기적 특성 측정
이러한 측정을 통해 분자 쌍극자의 측정도 가능하다.
12. 기체 및 물성 물리학의 미세 구조 측정
구이 자력 저울
물질의 상태 변화, 화학 반응이나 핵반응에 의한 반응물에서 생성물로의 변화, 막을 통한 확산과 같은 상 변화에서는 전체적인 에너지 균형이 성립한다. 특히 정압·등온 하에서는 몰 에너지 균형은 물질 퍼텐셜·화학 퍼텐셜·깁스 에너지를 정의하며, 닫힌 계에서 그 과정이 가능한지에 대한 정보를 제공한다.
엔트로피를 포함한 에너지 균형은 물질의 엔트로피 변화를 설명하는 균형과, 반응 자체에 의해 방출·획득되는 에너지, 깁스 에너지 변화를 설명하기 위한 균형의 두 가지로 나눌 수 있다.
반응 에너지와 엔트로피 변화에 관한 에너지의 합계를 엔탈피라고 부른다. 많은 경우 엔탈피 전체가 엔트로피에 의해 운반되므로, 열량계로 측정할 수 있다.
화학 반응에서의 표준 상태에서는 몰 에너지와 선택한 영점에서의 몰 깁스 에너지 중 하나가 나타난다. 또는 선택한 영점에서의 몰 에너지 또는 몰 엔탈피 중 하나가 나타난다. 생성열과 표준 몰 엔트로피도 참조.
산화 환원 반응에 의한 물질 전위는 이차 전지 셀을 사용하여 전기화학적으로 결정된다.
- 작업 전극
다른 값은 상태도 분석이나 열역학적으로 간접적으로 측정할 수 있다.
분광법도 참조하십시오.
X선관은 시료가 X선을 산란시키고, 그것을 사진건판이나 검출기로 검출하는 원리를 이용하여 시료의 결정 구조를 결정하는 X선 결정 구조 분석 장치에 사용된다. 비정질 고체는 결정의 패턴이 나타나지 않으므로, 이를 통해 비정질임을 확인할 수 있다.
광학 현미경은 빛의 굴절과 반사를 이용하여 상을 만든다. 전자 현미경에는 주사전자현미경과 투과전자현미경이 있다. 주사형 음향 현미경/Scanning acoustic microscope영어도 현미경 영상 기술 중 하나이다. 주사탐침현미경에는 원자간력현미경(AFM)과 주사터널링현미경(STM)이 있다. 초점 변화법/Focus variation영어과 X선 현미경도 현미경 영상 기술에 포함된다.
12. 1. 결정 구조 측정
X선관은 시료가 X선을 산란시키고, 그것을 사진건판이나 검출기로 검출하는 원리를 이용하여 시료의 결정 구조를 결정하는 X선 결정 구조 분석 장치에 사용된다. 비정질 고체는 결정의 패턴이 나타나지 않으므로, 이를 통해 비정질임을 확인할 수 있다.12. 2. 현미경 영상 기술
광학 현미경은 빛의 굴절과 반사를 이용하여 상을 만든다. 전자 현미경에는 주사전자현미경과 투과전자현미경이 있다. 주사형 음향 현미경/Scanning acoustic microscope영어도 현미경 영상 기술 중 하나이다. 주사탐침현미경에는 원자간력현미경(AFM)과 주사터널링현미경(STM)이 있다. 초점 변화법/Focus variation영어과 X선 현미경도 현미경 영상 기술에 포함된다.13. 광선 측정 (파동 및 입자)
합성개구레이더(SAR)는 레이더 전파의 강도와 레이더 반사 단면적(RCS)을 측정한다. RCS는 사람의 눈에는 보이지 않는 장파장 대역에서, 영상 대상의 반사율과 수분량의 함수이다.
레이더 영상에서, 검은 픽셀은 반사체가 없는 영역(수면 등)을 의미하며, 흰색 픽셀은 반사율이 높은 곳(도시 지역 등)을 나타낸다. 또한, 전파의 편광을 나타내는 세 종류의 그레이스케일 영상을 조합하여 컬러 영상으로 처리하기도 한다. 이러한 컬러 영상에서 RGB는 R을 전파의 수평 방향 송수신인 HH 영상, G를 전파의 수평 방향 송신과 수직 방향 수신인 HV 영상, B를 전파의 수직 방향 송수신인 VV 영상에 할당하여 만든다.
이러한 장치의 보정은 레이더에서 밝기가 알려진 물체를 사용하여 수행한다.
- 안테나
- 볼로미터 - 입사하는 전자기파의 에너지를 측정한다.
- 카메라
- 간섭계
- 사진 건판
- 광전자 증배관
- 광전관
- 전파 망원경
- 분광기
- 테라헤르츠 시간 영역 분광법
편광 측정편광판
복사압 측정니콜스 방사계/Nichols radiometer영어
복사속 측정방출되는 빛의 총량을 측정한다.
- 적분구
13. 1. 소리, 물체 내 압력파 측정
일반적으로 마이크는 음향 반사경에 의한 반사와 수음으로 감도가 상승한다.13. 1. 1. 음압 측정
- 마이크로폰
- 수중 마이크로폰
- 충격파관
- 소음계
13. 2. 불변 질량이 없는 빛, 비전리 방사선 측정
- 안테나
- 볼로미터 - 입사하는 전자기파의 에너지를 측정한다.
- 카메라
- 간섭계
- 사진 건판
- 광전자 증배관
- 광전관
- 전파 망원경
- 분광기
- 테라헤르츠 시간 영역 분광법
편광 측정편광판
복사압 측정니콜스 방사계/Nichols radiometer영어
복사속 측정방출되는 빛의 총량을 측정한다.
- 적분구
13. 2. 1. 편광 측정
편광판13. 2. 2. 복사압 측정
니콜스 방사계/Nichols radiometer영어13. 2. 3. 복사속 측정
방출되는 빛의 총량을 측정한다.- 적분구
13. 3. 정지 질량을 동반하는 입자 방사선, 방사선 측정
13. 3. 1. 음극선 측정
13. 3. 2. 원자 분극 및 전자 분극 측정
wikitext
13. 4. 전리 방사선 측정
전리 방사선에는 입자 방사선과 파동 방사선이 있다. X선과 감마선은 원자에서 전자를 단일 비열적 과정으로 전리시킬 수 있는 에너지를 가진다.
- 버블 체임버
- 안개상자
- 선량계
- 가이거-뮬러 계수관
- 전리함
- 마이크로 채널 플레이트
- 사진건판
- 광자극 발광 판/Photostimulable phosphor plate영어
- 비례계수관
- 섬광 검출기
- 루카스 셀/Lucas cell영어
- 반도체 검출기
13. 4. 1. 입자 및 광선의 플럭스 측정
14. 식별
화학물질, 모든 종류의 광선, 소립자 및 준입자가 포함된다. 많은 계측기가 이 절 이외에도 열거되어 있다.
분석화학, 재료 분석법 목록도 참조.
==== 혼합물 중 물질 함량 및 물질 결정 ====
- 이산화탄소 센서
- 크로마토그래피・가스크로마토그래피 - 물질의 종류에 따른 이동 속도의 차이를 이용하여 혼합물에서 물질을 분리한다.
- 비색계 - 흡광도나, 거기서 농도를 측정한다.
- 가스 검지기
- 질량 분석기 - 혼합물에서 시료의 질량 대 전하 비 차이를 이용하여 전하를 띤 물질을 분리한다.
- 가스크로마토그래피-질량 분석법
- 비탁계
- 산소 센서
- 굴절계 - 물질의 굴절률을 통해 간접적으로 식별한다.
- 연기 감지기
- 초원심 분리기 - 원심력에 의한 힘의 장에서 밀도 차이에 따라 혼합물을 분리한다.
==== 수소 이온 지수(pH) 측정 ====
- pH 미터
- 칼로멜 전극
==== 습도 측정 ====
- 습도계
- 라이시미터 - 토양의 수분량을 측정한다.
14. 1. 혼합물 중 물질 함량 및 물질 결정
- 이산화탄소 센서
- 크로마토그래피・가스크로마토그래피 - 물질의 종류에 따른 이동 속도의 차이를 이용하여 혼합물에서 물질을 분리한다.
- 비색계 - 흡광도나, 거기서 농도를 측정한다.
- 가스 검지기
- 질량 분석기 - 혼합물에서 시료의 질량 대 전하 비 차이를 이용하여 전하를 띤 물질을 분리한다.
- 가스크로마토그래피-질량 분석법
- 비탁계
- 산소 센서
- 굴절계 - 물질의 굴절률을 통해 간접적으로 식별한다.
- 연기 감지기
- 초원심 분리기 - 원심력에 의한 힘의 장에서 밀도 차이에 따라 혼합물을 분리한다.
14. 1. 1. 수소 이온 지수(pH) 측정
- pH 미터
- 칼로멜 전극
14. 1. 2. 습도 측정
- 습도계
- 라이시미터 - 토양의 수분량을 측정한다.
15. 인간의 감각과 인체 측정
측광(測光)이란 인간의 눈에 감지되는 밝기에 대한 측정으로, 측광량은 인간의 눈의 분광감도(分光感度, spectral sensitivity) 특성으로 가중치가 부여된 명도(比視感度) 함수에서 유도되는 각 파장의 방사 총량을 전부 적분한 양이다.
- 다양한 종류의 조도계(光度計)
- *조도계(照度計) - 단위 면적당 입사광 강도인 조도를 측정한다.
- *휘도계(輝度計) - 단위 면적·단위 입체각당 광속인 휘도를 측정한다.
- *TTL 노출계(TTL露出計) - 사진 촬영에서 노출(露出)량을 측정한다. 입사광을 측정하는 조도계 또는 반사광을 측정하는 휘도계가 사용되며, 사진마다 조절된다.
- 적분구(積分球) - 조도계로 측정 가능한 광원으로부터의 총 광속을 모아 측정한다.
- 농도계(濃度計, Densitometer) - 사진 재료가 얼마나 빛을 투과·반사하는지 측정한다.
- - 이미지 워크플로우에서 색을 정량화하고 보정한다.
합성개구레이더(SAR)는 레이더 전파의 강도와 레이더 반사 단면적(RCS)을 측정한다. RCS는 사람의 눈에는 보이지 않는 장파장 대역에서, 영상 대상의 반사율과 수분량의 함수이다.
레이더 영상에서, 검은 픽셀은 반사체가 없는 영역(수면 등)을 의미하며, 흰색 픽셀은 반사율이 높은 곳(도시 지역 등)을 나타낸다. 또한, 전파의 편광을 나타내는 세 종류의 그레이스케일 영상을 조합하여 컬러 영상으로 처리하기도 한다. 이러한 컬러 영상에서 RGB는 R을 전파의 수평 방향 송수신인 HH 영상, G를 전파의 수평 방향 송신과 수직 방향 수신인 HV 영상, B를 전파의 수직 방향 송수신인 VV 영상에 할당하여 만든다.
이러한 장치의 보정은 레이더에서 밝기가 알려진 물체를 사용하여 수행한다.
- 헤드폰·스피커·음압계 - 인간의 귀의 등라우드니스 곡선을 측정하는 데 사용된다.
- 소음계 - 인간의 귀의 의 등라우드니스 곡선에 보정되어 있다.
- 체온계
복사온도계도 참조.
혈액 관련 측정값은 혈액 검사 결과에 기록되어 있다.
- 심전계 - 심장의 전기적 활동을 기록한다.
- 혈당 측정기 - 혈당을 측정한다.
- 혈압계 - 혈압을 의학적으로 측정한다.
- 폐활량계
- 캡노그래피
- 뇌파계 - 뇌의 전기적 활동을 기록한다.
- 에르고미터
- 체지방 측정기
- 컴퓨터 단층촬영
- 자기공명영상
- 초음파 검사
- 방사선 의학
- 기타 단층촬영
16. 기상학
기상 관측#관측 방법과 장비 참조.
17. 항법과 측량
측량 장비 참조.
18. 천문학
천체망원경과 전파망원경은 천문학 관측에 사용되는 주요 계측기이다. 천체관측#관측기재도 참조.
19. 군사
망원경이나 항해 항법 장치 등 일부 계측 장비는 수세기 동안 군사 장비로 사용되어 왔다. 그러나 19세기 중반부터 현재에 이르기까지 응용 과학의 발전에 따른 기술 발전으로 군사 장비에 대한 계측 기술의 응용은 급속히 진전되었다.
군용 장비의 분류로는, 본 문서의 항법과 측량, 천문학과 광학·영상, 이동 물체의 역학 등을 비롯한 거의 모든 분야에 걸친다.
군사 장비 전반에 걸친 해결 과제로는, 멀리 혹은 어둠 속을 내다보는 것, 물체의 현재 위치를 아는 것, 이동 물체의 경로·방향을 제어하는 것 등을 들 수 있다. 이러한 장비는 특히 사용 편의성, 속도, 신뢰성, 정확도가 요구된다.
20. 기타 미분류 측정 기기
액트그래프(actograph)는 실험 챔버 내의 실험 동물의 행동을 기록하는 기기이다. 포스 플랫폼(Force platform)은 그라운드 반력(ground reaction force)을 측정하는 데 사용된다. 계량기는 고정밀 측정 기기로, 다른 유사 기기의 교정에 사용될 수 있으며, 산업 표준의 정의 및 적용에도 사용된다. 그래디오미터(Gradiometer)는 물리량의 공간적 변화를 측정하는 기기로, 중력 구배 측정 등에 사용된다.
주차 미터는 차량이 특정 장소에 주차된 시간을 측정하고, 대부분 동시에 요금을 산출하는 기기이다. 포스티지 미터(Postage meter)는 도입된 국가에서 선불 계정에서 지불된 우편 요금을 측정한다. S 미터(S meter)는 커뮤니케이션 수신기(communications receiver)에서 처리되는 신호 강도를 측정하는 기기이다. 센서는 거의 상호 작용이 없는 측정 기기의 상위 개념으로, 기술적 응용 분야에서 사용된다. SWR계는 안테나와 전송 선로 간의 정합성을 측정하는 기기이다.
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