История развития измерительной технике.

Измерительная техника существует с глубокой древности. За несколько тысячелетий до н.э. развитие товарообмена привело к измерениям веса и появлению весов; примитивная измерительная техника требовалась также при разделе земельных участков (измерение площадей); при установлении распорядка дня и суток, выработке календаря (измерение времени); в астрономических наблюдениях и кораблевождении (измерение углов и расстояний). В активную эпоху в процессе научных исследований были выполнены некоторые такие измерения, например были измерены углы преломления света, определена дуга земного меридиана. Примерно до 15 века измерительная техника не отделялась от математики, о чем говорят таки названия, как «геометрия» (измерение Земли), «тригонометрия» (измерение треугольников), «пространство трех измерений» и т.д.

В 16 – 18 в.в. совершенствование измерительной техники шло вместе с бурным развитием физики, которая, основываясь в то время только на эксперименте, полностью опираясь на измерительную технику. К этому периоду относятся усовершенствование часов, изобретение микроскопа, барометра, термометра, первых электроизмерительных приборов и других измерительных устройств, использовавшихся главным образом в научных исследованиях. Уже в конце 16в. начале 17в. повышение точности измерений способствовало революционным научным открытиям. Так, например, точные астрономические измерения Т. Бропе позволили И. Кеплеру установить, сто планеты обращаются по эллиптическим орбитам. В создании измерительных приборов и разработке их теории принимали участие крупнейшие ученые – Г.Галиллей, И. Ньютон, Х. Гюйгенс и др. Каждое открываемое физическое явление воплощалось в соответствующем приборе, который, в свою очередь, помогал точно определить значение исследуемой величены и установить законы взаимодействия между различными величинами. Так, например, постепенно было выработано понятие температуры и создана температурная шкала.

В конце 18 и первой половине 19 в.в. в связи с распространением паровых двигателей и развитием машиностроения резко повысились требования к точности обработки деталей машин, что обусловило быстрое развитие промышленной измерительной техники. В это время совершенствуются приборы для определения размеров, появляются измерительные машины, вводятся калибры и т.д. В 19 в. были созданы основы теории измерительной техники и метрологии; получила распространение метрическая система мер, обеспечивая единство измерений в науке и производстве. Огромное значение для измерительной техники имели труды К. Гаусса, разработавшего метод наименьших квадратов, теорию случайных погрешностей, абсолютную систему единиц (СГСЕ) и заложившего вместе с В. Вебером основы магнитных измерений. Благодаря развитию теплоэнергетики, внедрению электрических средств связи, а затем и первых электроэнергетических установок в промышленности начали использоваться методы и средства измерений, которые до этого применялись лишь при научных исследованиях, - появились теплотехнические и электроизмерительные приборы. На рубеже 19 и 20 в.в. в промышленно развитых странах стали создаваться метрологические учреждения.

Начало 20 в. знаменует новый этап в развитии измерительной техники – электрические, а позднее электронные средства начинают применяться для измерения механических, тепловых, оптических величин, для химического анализа, геологической разведки и т.д., т.е. для измерения любых величин. Появляются такие новые отрасли, как радиоизмерение, спектрометрии и др. Возникает приборостроительная промышленность. Качественный скачок в развитии измерительной техники произошел после 2-й мировой войны, когда измерительная техника выступила как отрасль.

Современная измерительная аппаратура предназначается не только для воздействия на органы чувств человека, как, например, в случае сигнализации или отсчета результатов измерения наблюдатели, но все чаще для автоматической регистрации и математической обработки результатов измерения и передача их на расстояние или для автоматического управления какими – либо процессами. В приборах и системах на разных участках измерительных каналов используются механические, электрические, пневматические, гидравлические сигналы, амплитудная, частотная и фазовая модуляция, чрезвычайно широко применяются импульсные и цифровые устройства. Процесс измерения современными измерительными устройствами состоит в целенаправленном преобразовании измеряемой величины в форму, наиболее удобную для конкретного использования.

Развитие измерительной техники в конце первой половины 20 в. показано, что наиболее удобно такое преобразование измеряемых величин результат которого представляется в виде электрической величины (тока, напряжение, частоты и др.). Тогда для всех последующих операций (передача, регистрация, математическая обработка, использование в системах управления) может быть применена стандартная электрическая аппаратура.

Современная измерительная техника имеет ряд направлений в соответствии с областями применение приборов и типами измеряемых величин: линейные и угловые измерения, механические, теплофизические, физико-химические измерения; электрические и магнитные измерения; радиоизмерения; измерения частоты и времени, измерение излучений и др. В пределах каждой ветви измерительной техники существует множество частных методов измерения физических величин (которые к тому же оказываются неодинаковыми при измерении величин различных порядков; так, например, расстояние 10^-9м, 10^-3м, 10⁷, 10⁹измеряются совершенно разными методами).

Тенденции развития измерительной техники к началу 70-х г. определились довольно четко. Основными из них во всех областях измерительной техники являются: 1) резкое повышение качества приборов – снижение погрешности до 0,01% и ниже, увеличение быстродействия до 1000 и даже миллионов измерений в 1 секунду, повышение надежности приборов и уменьшение их размеров; 2) расширение области примирения измерительной аппаратуры в направлении измерения величин, прежде не поддававшихся измерению, а также в направлении ужесточения условий эксплуатации приборов; 3) повсеместный период к цифровым методам не только в области измерений электрических величин, но и во всех других областях, при этом аналоговые приборы по прежнему применяются и продолжают совершенствоваться; 4) дальнейшее развитие системного подхода к унификации измерительной аппаратуры; 5) широкое введение во все средства измерительной техники методов логической и математической обработки измерительной информации.