Большая Советская Энциклопедия (ИЗ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 36

  Измерения — важнейший этап деятельности исследователей и экспериментаторов во всех отраслях науки и техники. Измерительная аппаратура — основное оборудование научно-исследовательских институтов и лабораторий, неотъемлемая часть оснастки любого технологического процесса, главный полезный груз метеорологических ракет, искусственных спутников Земли и космических станций.

  Современная измерительная аппаратура предназначается не только для воздействия на органы чувств человека, как, например, в случае сигнализации или отсчёта результатов измерения наблюдателем, но всё чаще для автоматической регистрации и математической обработки результатов измерения и передачи их на расстояние или для автоматического управления какими-либо процессами. В приборах и системах на разных участках измерительных каналов используются механические, электрические, пневматические, гидравлические, оптические, акустические сигналы, амплитудная, частотная и фазовая модуляции; чрезвычайно широко применяются импульсные и цифровые устройства, следящие системы. Процесс измерения современными измерительными устройствами состоит в целенаправленном преобразовании измеряемой величины в форму, наиболее удобную для конкретного использования (восприятия) человеком или машиной. Например, смысл действия всех электроизмерительных приборов (амперметров, вольтметров, гальванометров и др.) заключается в том, что с их помощью измеряемая электрическая величина, изменения которой непосредственно органами чувств человека не могут быть оценены количественно, преобразуется в определённое механическое перемещение указателя (стрелки или светового луча). Таково же назначение и многих механических измерительных приборов и измерительных преобразователей , с помощью которых разнообразные физические величины преобразуются в механическое перемещение (штангенциркуль, микрометр, пружинные весы, ртутный термометр, пружинный манометр или барометр, волосяной гигрометр и т. п.). Развитие И. т. в конце первой половины 20 в. показало, что наиболее удобно такое преобразование измеряемых величин, результат которого представляется не как механические перемещения, а в виде электрической величины (тока, напряжения, частоты, длительности импульсов и др.). Тогда для всех последующих операций (передача результатов измерения на расстояние, их регистрация, математическая обработка, использование в системах автоматического управления) может быть применена стандартная электрическая аппаратура. Основные преимущества использования электрических методов И. т. — простота регулирования чувствительности и малая инерционность электрических устройств, возможность одновременного измерения множества различных по своей природе величин, удобство комплектации из типовых блоков электрической аппаратуры управляющих машин и измерительно-информационных систем. С помощью электрических измерительных устройств можно измерить как медленно, так и очень быстро изменяющиеся во времени процессы, передавать результаты измерений на большие расстояния или преобразовывать их в сигналы для управления контролируемыми процессами, что имеет важнейшее практическое значение как для промышленности, так и для научных исследований.

  Современная И. т. имеет ряд направлений в соответствии с областями применения приборов и типами измеряемых величин: линейные и угловые измерения; механические, оптические, акустические, теплофизические, физико-химические измерения; электрические и магнитные измерения; радиоизмерения: измерения частоты и времени; измерения излучений и т. д. В пределах каждой ветви И. т. существует множество частных методов измерения физических величин (которые к тому же оказываются неодинаковыми при измерении величин различных порядков; так, расстояния 10^-9м , 10^-3м , 10³м , 10⁹м измеряются совершенно разными методами). Поэтому отдельные ветви И. т. оказываются довольно слабо связанными между собой. И, кроме того, в пределах каждой ветви непрерывно возникают более мелкие подразделения по отдельным измеряемым величинам, например тензометрия (измерения механических напряжений на поверхности деталей), виброметрия (измерения вибросмещения, виброскорости, виброускорения, частоты и спектрального состава вибрации), кондуктометрия (измерение состава растворов по их электрической проводимости) и многие другие. Отдельно существуют отрасли И. т., отличающиеся особым подходом к процессу измерения или его целью; например, телеметрия (измерение на расстоянии) — в рамках этой отрасли имеется ещё радиотелеметрия, включающая в себя космическую радиотелеметрию; измерения характеристик случайных процессов — амплитудных распределений, корреляционных функций и спектров мощности; электрические измерения неэлектрических величин; цифровая И. т., включающая аналого-цифровое преобразование для ввода измерительной информации в вычислительную машину, и др. Наряду с тенденцией дробления И. т. на всё более частные направления существует и противоположная тенденция — объединение различных отраслей И. т. на базе общности исходных позиций, принципов построения и структурных схем аппаратуры, а в последнее время также и общности используемых средств измерения. В Советском Союзе воплощением этого единства стала Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации — ГСП, агрегатированная система средств электроизмерительной техники — АСЭТ.

  Потребность в средствах И. т. настолько велика и разнообразна, что наряду с общим приборостроением существует авиационное, аналитическое, геофизическое, медицинское приборостроение и т. д. Изучение основ И. т. входит в учебные программы практически всех технических вузов СССР; ряд политехнических и энергетических вузов готовит специалистов по информационно-измерительной технике.

  Тенденции развития И. т. к началу 70-х гг. определились довольно четко. Основными из них во всех областях И. т. являются: 1) резкое повышение качества приборов — снижение погрешностей до 0,01% и ниже, увеличение быстродействия до тысяч и даже миллионов измерений в 1 сек , повышение надёжности приборов и уменьшение их размеров; 2) расширение области применения измерительной аппаратуры в направлении измерения величин, прежде не поддававшихся измерению, а также в направлении ужесточения условий эксплуатации приборов; 3) повсеместный переход к цифровым методам не только в области измерений электрических величин, но и во всех других областях (уже имеются цифровые термометры, манометры, газоанализаторы, виброметры и т. д.), при этом аналоговые приборы по-прежнему применяются и продолжают совершенствоваться; 4) дальнейшее развитие системного подхода к унификации измерительной аппаратуры; 5) широкое внедрение во все средства И. т. методов логической и математической обработки измерительной информации.

  В области метрологии следует особо выделить тенденцию перехода от эталонов, изготовленных человеком, к естественным эталонам, основанным на волновых и дискретных свойствах материи. Так, единица длины воспроизводится с помощью длины световой волны, а единица времени — с помощью периода колебаний естественного излучателя. Подобно этому, единица электрического заряда может быть установлена через заряд электрона, единица массы — через массу какой-либо из элементарных частиц и т. д. В приборостроении широкое промышленное применение находят методы измерений, которые прежде считались сугубо лабораторными и даже метрологическими, например автоматические интерферометры с цифровым отсчётом для измерений малых перемещений. Важнейшей тенденцией в приборостроении является миниатюризация и микроминиатюризация средств измерений с использованием новейших достижений науки, в частности физики твёрдого тела. Насущной задачей является формирование общих теоретических основ И. т. Трудность разработки заключается в том, что теория И. т. граничит со сложными вопросами гносеологии (см. Теория познания ) и математики.

  В СССР регулярно издаются общесоюзные журналы: «Измерительная техника» (с 1939), «Приборы и системы управления» (с 1956), «Автометрия» (с 1965), «Приборы и техника эксперимента» (с 1956), реферативный журнал «Метрология и измерительная техника» (с 1963), «Контрольно-измерительная техника» (с 1958), «Энциклопедия измерений, контроля и автоматизации» (с 1962) и др., а также монографии, справочники, брошюры как по отдельным направлениям, так и по общим проблемам И. т. и приборостроения. За рубежом вопросам И. т. посвящены периодические издания: в ФРГ — «Archiv für technisches Messen» (Münch., с 1931), в ГДР — «Messen. Steuern. Regeln» (В., с 1958), «Feingerätetechnik» (В., с 1952), в США — «Instruments and Control Systems» (Pittsburgh, с 1928), «Journal of the Instrument Society of America» (Pittsburgh, с 1946), «Review of Scientific Instruments» (N. Y., с 1930), «IEEE Transactions. Instrumentation and Measurement» (N. Y., с 1952), в ВНР — «Mérés és automatika» (Bdpst, с 1953) и др.