Обзор развития, современное состояние и значение метрологии
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
Конспект лекций по курсу Метрология и измерения
Тема 1 Введение. Основные представления метрологии
Вся практическая деятельность человека тесно связана с измерениями. Любое современное производство немыслимо без точного, объективного контроля технологического процесса. Развитие науки сопровождается всегда также и прогрессом в развитии средств измерений. Появилась отрасль техники, представляющая собой совокупность технических средств, методов и приемов сбора информации и проведения измерений, интерпретации их результатов, называемая информационно измерительной техникой (ИИТ). Среди различных средств измерений особое место занимают средства электроизмерительной техники, получившие широкое распространение благодаря следующим основным преимуществам:
универсальность, позволяющая применение их для измерений как электрических, так и неэлектрических величин, предварительно преобразованных в электрические;
дистанционность, заключающаяся в возможности проводить измерения на значительном удалении от места установки средств измерений;
относительная простота автоматизации измерительных процессов;
возможность измерения быстро изменяющихся величин;
обеспечение высокой чувствительности и точности измерений и т.д.
Первый электроизмерительный прибор (электрометр) был предназначен для изучения атмосферного электричества и построен в 1743 г. русским академиком Г.В. Рихманом - соратником великого М.В. Ломоносова.
В 1820 г. А.Ампер продемонстрировал первый гальванометр, а в 1837 г. де ля Рив изобрел тепловой электроизмерительный прибор.
В первой половине XIX века были заложены основы электротехники (законы Фарадея, принцип Ленца), разработаны методы электрических измерений - баллистический, компенсационный, мостовой, появились первые гальванометры.
Электроизмерительная техника как отрасль сформировалась во второй половине XIX века. Большой вклад в развитие метрологии и электро-приборостроения внесли российские естествоиспытатели, инженеры и изобретатели - М.О. Доливо-Добровольский, А.Г. Столетов, Б.С. Якоби и др. Так, электроизмерительные приборы и методы измерений, разработанные выдающимся электротехником М.О. Доливо-Добровольским, дошли до наших дней (индукционный ваттметр и фазометр, электромагнитные вольтметры и амперметры, ферродинамический ваттметр, метод измерений потерь в стали и др.). А.Г. Столетов впервые применил баллистический метод в магнитных измерениях, используемый до сих пор. Одни из первых приборов для измерения электрического сопротивления создал академик Б.С. Якоби, с его именем также связаны первые попытки ввести единство в измерения электрических величин.
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, преобразованное позднее в Главную палату мер и весов, первым руководителем которой был Д.И. Менделеев.
В 1875 г., учитывая необходимость единства измерений в международном масштабе, по инициативе российской стороны 17 странами-учредительницами подписана Международная Метрическая конвенция. В настоящее время к этой конвенции присоединилось более 60 стран, которые образовали Международную Организацию Мер и Весов (МОМВ). Первая система единиц физических величин, установленная в международном масштабе, была принята Первым конгрессом по электричеству в 1881 г.
Конец XIX в. характеризовался первыми успехами радиосвязи и радиоэлектроники. Ее развитие привело к необходимости создания средств измерительной техники нового типа, рассчитанных на малые входные сигналы, высокие частоты и высокоомные входы. В этих новых средствах измерительной техники использовались радиоэлектронные компоненты -выпрямители, усилители, модуляторы и генераторы сигналов, электронно-лучевые трубки (при построении осциллографов) и др.
Особенно быстрыми темпами развивались приборостроение и информационно-измерительная техника последние полвека, характеризующиеся созданием качественно новых приборов и измерительных систем, использующих последние достижения науки и техники.
Расширение номенклатуры и качественных показателей средств измерительной техники неразрывно связано с достижениями радиоэлектроники. Одним из современных направлений развития измерительной техники, базирующейся на достижениях радиоэлектроники, являются цифровые приборы с дискретной формой представления информации. Такая форма представления результатов оказалась удобной для преобразования, передачи, обработки и хранения информации. Развитие дискретных средств измерительной техники в настоящее время привело к созданию цифровых вольтметров постоянного тока, погрешность показаний которых ниже 0,0001 %, а быстродействие преобразователей напряжение-код достигает нескольких миллиардов измерений в секунду; верхний предел измерения современных цифровых частотомеров достиг ГГц; цифровые измерители временного интервала имеют нижний предел измерения до долей пикосекунды; а электрические токи измеряются в диапазоне от 10-16 до 105 А.
Для комплексных измерений большого числа величин стали применять измерительные информационные системы и, в том числе, измерительно-вычислительные комп?/p>