Главная > Основы метрологии и электрические измерения
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Введение

Измерения играют важную роль в жизни человека. С измерениями он встречается на каждом шагу своей деятельности, начиная от определения расстояний на глаз и кончая контролем сложных технологических процессов и выполнением научных исследований.

Развитие науки неразрывно связано с прогрессом в области измерений. Измерения — один из способов познания. Поэтому многие научные исследования сопровождаются измерениями, позволяющими установить количественные соотношения и закономерности изучаемых явлений. Д. И. Менделеев писал: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры». История науки знает примеры, говорящие о том, что прогресс в области измерений способствовал новым открытиям. В свою очередь, достижения науки способствовали совершенствованию методов и средств измерений. Например, достижения в области лазерной техники позволили создать новые приборы для измерения расстояний с высокой точностью.

Имеется тесная связь между достижениями производства и возможностями измерительной техники. Любое современное производство немыслимо без точного, объективного контроля технологического процесса, осуществляемого с помощью средств измерений. Улучшение качества продукции и повышение производительности в значительной степени обусловлены тем, насколько хорошо оснащено и организовано измерительное хозяйство предприятия. Автоматизация производства также невозможна без измерений, так как нельзя управлять объектом, не имея информации об объекте. С другой стороны, достижения производства в области получения новых материалов, новых элементов с расширенными функциональными свойствами, новой технологии отражаются на характеристиках средств измерений, создаются возможности для разработки принципиально новых средств измерений. Необходимо особо подчеркнуть распространенность электрических средств для измерений не только

электрических величин, но и неэлектрических, что объясняется достоин-, ствами электрических средств измерений.

Потребность в измерениях возникла в древние времена, поскольку человеку в повседневной жизни приходилось измерять различные величины: расстояния, площади земельных участков, размеры и массы предметов, время и т. п. Вначале это были примитивные измерения, которые зачастую производились на глаз. При этом человек сравнивал наблюдаемые им предметы, например, с размерами собственного тела, которое выполняло роль мер, воспроизводящих единицы различных величин. Таким образом, в те времена меры и единицы величин были произвольными, что затрудняло сравнение результатов измерений. С течением времени люди пришли к пониманию ценности специальных вещественных мер для измерений. Например, водяные часы использовали в качестве меры, воспроизводящей определенный интервал времени. Затем стали вводить в практику «естественные» меры. Такой мерой стала Земля, период вращения которой использовался для воспроизведения единицы времени.

Дальнейшее развитие человеческого общества — развитие торговли и мореходства, появление промышленности, развитие наук требовали создания специальных технических средств — средств измерений различных величин.

В связи с изучением явлений электричества стали создаваться электроизмерительные приборы.

Первый в мире электроизмерительный прибор был создан в 1745 г. русским академиком Г. В. Рихманом — соратником М. В. Ломоносова. Это был электрометр — прибор для оценки разности потенциалов, предназначенный для изучения атмосферного электричества.

В 1820 г. А. Ампер демонстрировал первый гальванометр, представляющий собой магнитную стрелку, на которую действует поле проводника с измеряемым током. В 1837 г. О де ла Рив изобрел тепловой электроизмерительный прибор.

Вторая половина XIX в. ознаменовалась возникновением электротехники — области науки и техники, связанной с использованием явлений электричества для практических нужд (для связи, энергетики и т. п.). Поэтому в то время особенно интенсивно разрабатывались различные электроизмерительные приборы.

В 1867 г. У. Томсоном (Кельвином) был предложен гальванометр с подвижной катушкой и неподвижным электромагнитом. В 1880-1881 гг. М. Депре и Ж. А. д’Арсонваль усовершенствовали гальванометр, применив постоянный магнит. В 1881 г. Ф. Уппенборн изобрел электромагнитный прибор. Много сделал для развития электроизмерительной техники русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский. Он изобрел индукционный

ваттметр и фазометр, ферродинамический ваттметр, дал научно обоснованные рекомендации по проектированию ферродинамических приборов. Им предложены новые методы измерений электрических и магнитных величин (например, метод измерения потерь в ферромагнитных материалах при их перемагничивании). В 1872 г. А. Г. Столетов, исследуя зависимость магнитной проницаемости железа от напряженности магнитного поля, разработал метод измерения индукции с помощью баллистического гальванометра. Для регистрации электрических сигналов в конце XIX столетия был разработан светолучевой осциллограф, а в начале XX в. для изучения электрических сигналов стали применять электронно-лучевую трубку.

Несмотря на то, что в XIX в. уже широко использовали различные средства измерений, не было единой общепринятой системы единиц величин и поэтому результаты измерений, выполненные разными экспериментаторами с помощью различных средств, были трудно сопоставимы. Это тормозило развитие науки и техники. Некоторые ученые делали попытки ввести общепринятые единицы. Например, в России уже начиная с XV в. проводились мероприятия, направленные на установление единообразия мер и единства измерений. В XIX в. такая попытка была сделана русским академиком Б. С. Якоби, который разработал и разослал в разные страны меру (эталон), воспроизводящую электрическое сопротивление определенного размера.

Однако фундаментально эта проблема была решена Первым конгрессом по электричеству в 1881 г., принявшим первую систему единиц.

Для воспроизведения, хранения и передачи размера единиц различных величин с помощью специальных мер - эталонов в некоторых странах были созданы специальные метрологические учреждения. В России таким учреждением явилось созданное в 1842 г. Депо образцовых мер и весов. В 1892 г. Д. И. Менделеев был назначен ученым хранителем Депо, которое было в 1893 г. преобразовано в Главную палату мер и весов (ныне НПО «Всесоюзный НИИ метрологии имени Д. И. Менделеева»).

Д. И. Менделеев очень много сделал для развития измерительной техники. Он один из первых понял огромное значение метрологии для развития науки и техники. С момента основания Главной палаты мер и весов Д. И. Менделеев определил несколько направлений научных исследований, ведущих к решению основных метрологических задач. В 1899 г. он добился правительственного разрешения на факультативное применение метрической системы в России.

С момента организации Главной палаты мер и весов именно трудами Д. И. Менделеева начинается развитие собственно

отечественной метрологии — науки, главной задачей которой в то время было создание и хранение эталонов.

Несмотря на изобретения и научные работы отечественных инженеров и ученых в дореволюционной России, производство электроизмерительных приборов практически отсутствовало.

После Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране началось развитие отечественного электроприборостроения. Начиная с конца двадцатых годов в СССР вводятся в строй заводы по выпуску электроизмерительных приборов для измерения электрических и неэлектрических величин.

В 1930 г. была организована Отдельная лаборатория измерений (ОЛИЗ), сотрудники которой, особенно профессор Н. Н. Пономарев, внесли большой вклад в развитие методов проектирования электроизмерительных приборов.

В годы Великой Отечественной войны, невзирая на трудности, связанные с перебазированием заводов в восточные районы страны, приборостроительная промышленность обеспечивала нужды страны и фронта средствами измерений.

Особенно интенсивно развивалось электроизмерительное приборостроение в послевоенный период. Например, с 1946 по 1972 гг. объем продукции вырос в 452 раза; число типов приборов увеличилось со 135 в 1950 г. до 909 в 1972 г. В последующие годы и в настоящее время развитие приборостроения идет более быстрыми темпами, чем развитие всей промышленности.

На необходимость более ускоренного развития приборостроения в XII пятилетке обратил внимание XXVII съезд КПСС. Производство приборной и вычислительной техники увеличится в 1,7 раза по сравнению с производством в XI пятилетке. При этом выпуск приборов для научных исследований увеличится в 2 раза.

За послевоенный период произошли качественные изменения выпускаемых промышленностью средств измерений. Наряду с электромеханическими приборами стали выпускаться электронные аналоговые приборы, затем появились цифровые измерительные приборы. Появление новых элементов — транзисторов, микросхем — позволило резко улучшить характеристики средств измерений. Для измерений большого числа величин стали выпускаться информационно-измерительные системы и в том числе измерительно-вычислительные комплексы, содержащие в своем составе вычислительные средства.

Для проведения единой технической политики в области электроизмерительного приборостроения и фундаментальных исследований и разработок в этой области в 1952 г. был создан Всесоюзный НИИ электроизмерительных приборов (ВНИИЭП), а в последующие годы — ряд других НИИ и КБ.

В результате была создана мощная отечественная приборостроительная промышленность, обеспечивающая страну практически всеми видами электрических средств измерений.

В настоящее время наша промышленность выпускает различные современные средства для измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин. Среди них можно выделить следующие основные группы:

1) аналоговые электромеханические и электронные приборы;

2) цифровые измерительные приборы и аналого-цифровые преобразователи;

3) измерительные преобразователи электрических и неэлектрических величин в электрические сигналы;

4) регистрирующие приборы (самопишущие приборы, осциллографы, магнитографы и др.);

5) измерительные информационные системы и измерительновычислительные комплексы;

6) измерительные установки для массовых измерений при контроле технологических процессов.

Для фундаментальных исследований в области метрологии, создания и хранения эталонов и образцовых средств измерений, кроме ВНИИМ, были созданы еще несколько НИИ и КБ.

Для поддержания единства измерений в стране создано метрологическое обеспечение, включающее в себя научные основы — метрологию; метрологическую службу в виде сети учреждений, деятельность которых направлена на метрологическое обеспечение; комплекс нормативно-технических документов, устанавливающих правила и положения, относящиеся к обеспечению точности измерений. Техническую основу метрологического обеспечения составляют эталоны единиц величин и система передачи размеров единиц всем средствам измерений.

В настоящее время перед электроизмерительной техникой как отраслью науки и техники стоят задачи как по развитию теории средств измерений, методов их применения и проектирования, так и по разработке новых средств измерений и по улучшению характеристик выпускаемых промышленностью средств. Дальнейшее развитие электрических средств измерений идет по следующим направлениям:

улучшение характеристик и расширение функциональных возможностей средств измерений; решение этой задачи осуществляется путем применения новых схемных решений, новых элементов (например, микросхем), средств вычислительной техники и современной технологии;

дальнейшее развитие и выпуск средств измерений системного применения, т. е. средств, которые могут использоваться в составе измерительных информационных систем; выпуск

измерительно-вычислительных средств на основе использования микропроцессоров и микро-ЭВМ;

разработка и выпуск средств измерений для расширенного перечня величин и для новых сфер применения, например для гибких перестраиваемых производств, роботов, сельского хозяйства и т. п.;

разработка средств измерений на основе новых принципов и элементов (использование волоконной оптики, оптоэлектроники, криогенной и лазерной техники и т.д.).

В области метрологического обеспечения страны стоят следующие задачи:

совершенствование и опережающее развитие эталонной базы страны, повышение точности воспроизведения единиц величин, переход на «естественные» эталоны, т. е. эталоны, основанные на фундаментальных законах природы;

усовершенствование системы передачи единиц величин к средствам измерений; автоматизация поверочных операций;

расширение сферы метрологического обеспечения на еще недостаточно охваченные области, например динамические измерения;

развитие общей теории измерений, теории погрешностей измерений и т. п.

Опережающее развитие электроизмерительной техники и далее будет способствовать научно-техническому прогрессу в нашей стране.

1
Оглавление
email@scask.ru