История измерений

Введение

В результате развития производства в условиях первобытнообщинного строя и превращение обмена из случайного акта в регулярный процесс возникла необходимость создания условных мер. Первые средства, воспроизводящие единицу известны в Месопотамии около 2000 года до н. н.э., т.е. 4000 обратно. Для определения значения меры длины пользовались размерам ступни. Благодаря политическим и экономическим отношениям эти меры впоследствии стали известны в Египте, Финикии и других местах. В эпоху античности не существовало единых мер. В разные периоды в государствах Древнего Востока, греческих городах-полисах и Римской империи значения мер неоднократно менялось, соотношение же частей оставались относительно постоянными. Сначала, очевидно, возникли меры длины. В новое время создана по предложению комиссии Парижской Академии наук в 1791 году более удобная система мер, в основу которой была положена десятимиллионную статья четверти парижского географического меридиана. В наши дни используются наименования мер античной эпохи (например, миля от латинского mille passus). Античная терминология применяется также в созданной в период Великой французской революции новой системе мер (например, ар - от латинского area, метр - от metron). Кроме того, греческое число дека используют как префикс в составных словах метрической системы мер для обозначения десятикратного увеличения единицы измерения, а латинские числа деци, санти и Миллы - как префиксы, входящих в наименование однодольных единиц измерения этой же системы, равных 1 / 10 части исходной единицы. Принятые в эпоху античности наименования меры массы также обозначали вес медных (римский асс) и золотых (например, ауреус) монет. Греческие меры веса, а также формы и материал гирь различались в зависимости от местных особенностей. В Месопотамии гири изготавливались из камня или бронзы в виде груши или льва.

Греки применяли квадратные или прямоугольные пластины, круглые, конусообразные, трех - и многогранные куски свинца, а также бронзы; римляне - шары, кубики, круглые или шайбы призмы из бронзы или камня свинца. В античности применялись чашечные весы с набором гирь и рычажные весы с передвижным грузом, шкала которых позволяла непосредственно считывать измерение.

В пизноантичну эпоху средства измерения превратились в довольно точные инструменты. Раскопками обнаружен набор мелких гирь 5 номиналов (890, 370, 220, 170 и 50 мг) для чашечных весов, которые использовались, вероятно, в качестве аптекарских или ювелирных весов.
Литература для самостоятельной работы:
Словарь античности. -Москва: Прогресс, 1989
В 40-х годах XVIII в. основоположник русской науки Михаил Васильевич Ломоносов и его коллега академик Г. В. Рихман совместно проводили работу по изучению атмосферного электричества.

Рисунок 1 - «Указатель электрической силы» Г. В. Рихмана - первый электрометр. Первый в мире электроизмерительный прибор - «указатель электрической силы» был представлен Г. В. Рихман общему собранию Петербургской Академии наук 29 марта 1745 В ту эпоху никаких электроизмерительных приборов еще не было и исследования физиков по электричеству были только качественными. «Указатель электрической силы» представлял собой льняную нить 1, укрепленную на металлической стойке 2.
На основе стойки содержался деревянный квадрант 3 немного большего радиуса, чем длина нити. Если стойка 2 соединить с наэлектризованным телом, то вследствие одноименной электризации стойки и нити последняя будет отталкиваться от стойки. По величине отклонения нити измеряется по шкале на деревянном квадранте, можно судить о «электрическую силу», что во времена Ломоносова было характеристикой электрических явлений.
Изучая грозы, Ломоносов предложил очень оригинальный прибор для определения максимальной «электрической силы». Этот прибор содержал очень важную часть - пружину для создания противодействующего момента.
Вторая половина XVIII века характерна многими открытиями в области статического электричества. Для исследования количественной стороны электрических явлений Ш. Кулон вслед за Ломоносовым и Рихман построил и применил измерительный прибор - «крутильные весы». Конец XVIII и начало XIX века ознаменовались крупными событиями в истории изучения электричества.Опыты Л. Гальвани и исследования А. Вольта привели к открытию электрического тока Вслед за этим многими исследователями были открыты химическое, световое и тепловая действия тока, влияние контура, обтекаемого током на магнитную стрелку, а также взаимодействие проводников с токами и постоянными магнитами. Разработка вопросов теории электрического тока привела к необходимости создания измерительного прибора для определения силы тока, что и было сделано Г. С. Омом. Для относительного определения силы тока Г. С. Ом воспользовался действием проводника с током на магнитную стрелку. С помощью такого прибора Ом экспериментально установил известный закон, носящий его имя. В 1831 году М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. В 1837 году швейцарский физик А. де ля Рив изобрел тепловой электроизмерительный прибор.
Вторая половина XIX века была периодом роста новой отрасли знаний - электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей разбудили крупнейших электротехников второй половины XIX века заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых немыслим дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники, электроники и радиотехники.
В 1880-1881 годах французские инженер Депре и физиолог д'Арсонваль построили ряд высокочувствительных гальванометров с зеркальным счетом. В 1881 году немецкий инженер Ф. Уппенборн изобрел электромагнитный прибор с эллиптическим сердечником, а в 1886 году он же предложил электромагнитный прибор с круглой катушкой и двумя цилиндрическими сердечниками. В 1894 году немецкий инженер Т. Бругер изобрел логометры.
Особенно большие заслуги в развитии электроизмерительной техники второй половины XIX и начала XX веков выдающегося русского электротехника Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, которому принадлежит много работ и изобретений, относящихся к различным областям электротехники.
Деятельность М. А. Доливо-Добровольского в области электроизмерительной техники протекала в нескольких направлениях. Во-первых, он разработал электромагнитные амперметры и вольтметры, изобрел и изготовил индукционный измерительный механизм с вращающимся магнитным полем и подвижной частью в виде диска и применил его в ваттметров и фазометра, а также предложил и сконструировал феродинамични ваттметры. Однако за низкого уровня электротехнической промышленности дореволюционной России патенты М. А. Доливо-Добровольского сначала были использованы за рубежом, по ним выпускала приборы немецкая фирма АЭГ.
Во-вторых, М. А. Доливо-Добровольский выполнил ряд работ, имеющих принципиальное значение для конструирования электроизмерительных приборов. В работе «О применении железа в электрических измерительных приборах» он не только предложил новые феродинамични приборы, подчеркнув их основное достоинство-сравнительно большой крутящий момент и независимость показаний от влияния внешних магнитных полей, - но и привел ряд соображений о выборе значения магнитодвижущей силы и воздушногозазора для получения линейной зависимости между напряженностью поля и магнитодвижущей силой и малыми погрешностями от гистерезиса. В своих статьях и докладах М. А. Доливо-Добровольский пользовался термином «крутящий момент» и для характеристики приборов указывал значение вращающего момента и веса подвижной части, что в дальнейшем привело к понятию «коэффициент добротности».
В-третьих, Н. А. Доливо-Добровольским были предложены и осуществлены новые методы электрических и магнитных измерений. Следует особо отметить его предложение измерять потери в ферромагнитных материалах при их перемагничивании с помощью ваттметров.
До второй половины XIX века относятся работы в области электроизмерительной техники одного из выдающихся русских физиков Александра Григорьевича Столетова.
Несмотря на то, что в середине XIX века уже пользовались электроизмерительными приборами, общепринятой системы электрических и магнитных единиц еще не было. Первые попытки ввести единство в измерения электрических величин относятся россиянину ученому, академику Борису Семеновичу Якоби. Он создал ряд приборов для измерения электрического сопротивления, назвав их «вольтагометрамы», изготовил свой собственный условный эталон сопротивления из медной проволоки и разослал его ряда физиков. Б. С. Якоби усовершенствовал «вольтаметр» - прибор для измерения силы тока по количеству вещества, осаждается, при электролизе в единицу времени.

В 1880 году имели распространение 15 единиц электрического сопротивления, 8 единиц электродвижущей силы, 5 единиц электрического тока. Через такое разнообразие в единицах всякое сравнение результатов измерений и расчетов различных исследователей было практически невозможным.

Систему электрических единиц установил Первый конгресс по электричеству, состоявшейся в Париже в 1881 году Россию на этом конгрессе представлял А. Г. Столетов. На конгрессе были приняты электромагнитная и. Электростатическая системы единиц. Для практических целей конгрессом была введена абсолютная система, единицы которой выходят из соответствующих единиц системы СГС. На последующих конгрессах по электричеству, происходившие в 1889, 1900 годах и позднее, система электрических единиц пополнялась новыми практическими единицами, были установлены магнитные единицы.

По инициативе гениального ученого Дмитрия Ивановича Менделеева на рубеже веков в Главной палате мер и весов в Петербурге было организовано специальное отделение для проверки электрических измерительных приборов. В 1909 году в Главной палате мер и весов А. Н. Георгиевский и М. Ф. Маликов приступили к созданию эталонов Ома и Вольта (в виде группы нормальных элементов).

Несмотря на изобретения русских ученых, в дореволюционной России производство средств измерений практически отсутствовало.
После Великой Октябрьской социалистической революции начался всестороннее развитие всех отраслей народного хозяйства, выдвинуло новые задачи в области электроизмерительной техники. В 1927 году начал выпускать электроизмерительные приборы новый завод «Электроприбор». В 1930 году была организована Отдельная лаборатория измерений (ОЛИЗ), сотрудники которой ряд приборов и многое сделали в области расчета и конструирования электроизмерительных приборов. Особенно плодотворной в этом направлении была деятельность Н. Н. Пономарева. Начали выпускаться приборы для измерений неэлектрических величин электрическими методами. В 30-х годах в научно-исследовательских институтах и отраслевых лабораториях началась разработка телевимирювальнои аппаратуры для энергетических систем промышленных предприятий. С 1949 году завод «Электропульт» начал ее серийный выпуск.

Роль электротехнических измерений для современного общества

Электрические измерения, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др. Электрические измерения — один из распространённых видов измерений. Благодаря созданию электротехнических устройств, преобразующих различные неэлектрические величины в электрические, методы и средства Электрические измерения используются при измерениях практически всех физических величин. Область применения Электрические измерения: научные исследования в физике, химии, биологии и др.; технологические процессы в энергетике, металлургии, химической промышленности и др.; транспорт; разведка и добыча полезных ископаемых; метеорологические и океанологические работы; медицинская диагностика; изготовление и эксплуатация радио и телевизионных устройств, самолётов и космических аппаратов.

Методы и средства Электрические измерения в цепях постоянного и переменного тока существенно различаются. В цепях переменного тока они зависят от частоты и характера изменения величин, а также от того, какие характеристики переменных электрических величин (мгновенные, действующие, максимальные, средние) измеряются. Для Электрических измерений в цепях постоянного тока наиболее широко применяют измерительные магнитоэлектрические приборы и цифровые измерительные устройства. Для Электрических измерений в цепях переменного тока — электромагнитные приборы, электродинамические приборы, индукционные приборы, электростатические приборы, выпрямительные электроизмерительные приборы, осциллографы, цифровые измерительные приборы. Некоторые из перечисленных приборов применяют для Электрических измерений как в цепях переменного, так и постоянного тока (см. Электроизмерительный комбинированный прибор).

Раздел I

Дата добавления: 2015-04-24