Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

Изучая грозы, Лолшносов предложил весьма оригинальный при­ бор для определения максимальной «електрической силы». Этот при­ бор содержал очень важную часть — пружину для создания противо­ действующего момента.

Вторая половина Х Ѵ Ш в. характерна завершением открытий в области статического электричества. Для исследования количест­ венной стороны электрических явлений Кулон вслед за Ломоносо­ вым и Рихманом построил и применил измерительный прибор — крутильные весы.

Конец X V I I I и начало X I X столетия ознаменовались крупными событиями в истории изучения электричества. Опыты Гальвани и ис­ следования Вольта привели к открытию электрического тока. Вслед за этим многими исследователями были открыты химическое, свето­ вое и тепловое действия тока, влияние контура, обтекаемого током, на магнитную стрелку, а также взаимодействие проводников с токами и постоянных магнитов. Разработка вопросов теории электрического тока привела к необходимости создания измерительного прибора для определения силы тока, что и было сделано Омом. Для относительного определения силы тока Ом воспользовался действием проводника с то­ ком на магнитную стрелку. При помощи такого прибора Ом экспе­ риментально установил известный закон, носящий его имя. Наконец, в 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции.

Вторая половина X I X в. была периодом роста новой отрасли зна­ ний — электротехники. Создание генераторов электрической энер­ гии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины X I X в. заняться изо­ бретением и разработкой различных электроизмерительных прибо­ ров, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники.

Особенно велики заслуги в развитии электроизмерительной тех­ ники второй половины X I X и начала X X в. выдающегося русского электротехника Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, кото­ рому принадлежит много работ и изобретений, относящихся к раз­ ным областям электротехники.

Деятельность М. О. Доливо-Добровольского в области электро­ измерительной техники протекала в нескольких направлениях.

Во-первых, М. О. Доливо-Добровольский разработал электромаг­ нитные амперметры и вольтметры, изобрел и изготовил индукционный измерительный механизм с вращающимся магнитным полем и подвиж­

Однако ввиду низкого уровня электротехнической промышленности дореволюционной России патенты М. О. Доливо-Добровольского первоначально были использованы за рубежом, в частности по ним выпускала приборы немецкая фирма АЭГ.

Во-вторых, М. О. Доливо-Добровольский выполнил ряд работ, имеющих принципиальное значение для конструирования электро­ измерительных приборов. В работе «О применении железа в электри­ ческих измерительных приборах» он не только предложил новые

8

ферродинамичеекие приборы, подчеркнув их основное достоинство — сравнительно большой вращающий момент и независимость показа­ ний от внешних магнитных полей, — но и привел ряд соображений о выборе намагничивающих ампер-витков и воздушного зазора для получения линейной зависимости между напряженностью поля и на­ магничивающей силой и малых погрешностей от гистерезиса.

В своих статьях и докладах М. О. Доливо-Добровольский поль­ зовался термином «вращающий момент» и для характеристики при­ боров указывал значения вращающего момента и веса подвижной части, что в дальнейшем привело к установлению понятия «коэффи­ циент добротности».

В-третьих, М. О. Доливо-Добровольским были предложены и осу­ ществлены новые методы электрических и магнитных измерений. Сле­ дует особо отметить его предложение изме­ рять потери в ферромагнитных материалах при их перемагпичивании при помощи ваттметра.

повернуться, так как создается вращающее поле, и при наличии проти­ водействующего момента в виде спиральной пружины 4 угол пово­ рота диска может служить мерой сдвига фаз или величины isincp, где ф — угол сдвига фаз между током и напряжением.

Ко второй половине X I X в. относятся работы в области электро­ измерительной техники одного из выдающихся русских физиков Александра Григорьевича Столетова. В своем «Исследовании функции намагничивания мягкого железа» А. Г. Столетов изложил открытый им закон изменения магнитной проницаемости в зависимости от на­ пряженности поля (величину, показывающую, как изменяется намаг­ ниченность с изменением напряженности поля, А. Г. Столетов назы­ вал «функцией намагничения» (теперь она называется магнитной

в том, что испытуемому образцу придавалась форма т'ороида, образец намагничивался током в обмотке на тороиде, а величина намагничен­ ности его определялась по индукционному току в другой катушке, намотанной на том же образце. Этот ток измерялся баллистическим гальва нометром.

9

Несмотря на то, что в середине X I X в. уже пользовались электро­

величин принадлежат русскому ученому академику Борису Семе­ новичу Якоби. Он создал ряд приборов для измерения электриче­ ского сопротивления, назвав их «вольтагометрами», изготовил свой собственный условный эталон сопротивления из медной проволоки и разослал его ряду физиков. Б . С. Якоби усовершенствовал «вольт­ аметр» — прибор для измерения силы тока по количеству вещества, отлагаемого током при электролизе в единицу времени.

Эти работы Б. С. Якоби, весьма важные для развития электроизме­ рительной техники, предшествовали созданию системы электрических единиц, которая установилась значительно позднее. В 1880 г. имели распространение 15 единиц электрического сопротивления, 8 единиц электродвижущей силы, 5 единиц электрического тока. Ввиду такого разнообразия в единицах всякое сравнение результатов измерений и расчетов различных исследователей было практически невозможным.

Систему' электрических единиц установил Первый конгресс по электричеству, состоявшийся в Париже в 1881 г. Россию на этом конгрессе представлял А. Г. Столетов. По его настоянию были при­ няты электромагнитная и электростатическая системы единиц. Для практических целей конгрессом была введена абсолютная система, единицы которой получаются из соответствующих единиц системы

магнитные единицы.

По инициативе гениального ученого Дмитрия Ивановича Мен­ делеева на рубеже прошлого и настоящего веков в Главной палате мер и весов в Петербурге было организовано специальное отделение для поверки электрических измерительных приборов. Уже в 1909 г. в Главной палате мер и весов А. Н. Георгиевский и М. Ф. Маликов приступили к созданию эталонов ома и вольта; последнего — в виде группы нормальных элементов.

Несмотря на значительные изобретения й работы русских уче­ ных ^в области электроизмерительной техники, в дореволюционной России производство средств измерений практически отсутствовало.

После Великой Октябрьской социалистической революции нача­ лось всестороннее развитие всех отраслей народного хозяйства, кото­ рое выдвинуло новые задачи в области электроизмерительной тех­ ники.

В 1927 г. начал выпускать электроизмерительные приборы новый завод «Электроприбор» (ныне завод «Вибратор»). В 1930 г. была орга­ низована Отдельная лаборатория измерений (ОЛИЗ), сотрудники которой разработали ряд ггриборов и многое сделали в области рас­ чета и конструирования электроизмерительных приборов. Особенно плодотворной в этом направлении была деятельность профессора H . Н. Пономарева. Начали выпускаться приборы для измерений не-

10

ческих систем промышленных предприятий. С 1949 г. завод «Электро­ пульт» начал ее серийный выпуск.

Измерительная техника, представляющая собой совокупность методов и средств для получения достоверной количественной инфор­ мации о характеристиках веществ, материалов, изделий, технологи­ ческих процессов и физических явлений, является одним из решающих факторов технического прогресса во всех отраслях народного хо­ зяйства. В послевоенные годы произошли существенные качествен­ ные сдвиги в требованиях к средствам электрических измерений. Эк­ стремальный характер условий многих областей современного про­ изводства и научных исследований (высокие и низкие температуры и давления, агрессивные среды, крайне малые или, наоборот, очень высокие скорости протекания процессов, широкий диапазон измеряе­ мых величин и т. п.) потребовал широкой автоматизации процессов измерения. Возникли новые требования к средствам измерений, ха­ рактеризующиеся переходом к использованию результатов не от­ дельных измерений, а потоков измерительной информации, приме­ нением для обработки результатов измерений электронных вычисли­ тельных машин. Стали интенсивно развиваться различные виды измерительных информационных систем.

В результате успешного выполнения пятилетних планов развития народного хозяйства СССР вступили в строй электроприборостро­ ительные заводы. Электроприборостроение в настоящее время явля­ ется развитой отраслью отечественной промышленности.

Средства электрических измерений, выпускаемые заводами, пга- N роко используются в различных отраслях народного хозяйства, осо­ бенно в электроэнергетике и др.

План развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусматривает увеличение выпуска приборов в два раза, а также завершение создания полного комплекса унифицированных устройств, входящих в государственную систему приборов, и освоение производ­ ства таких устройств. Должна значительно расшириться номенкла­ тура средств электрических измерений для решения самых разно­ образных задач, в особенности в научных исследованиях и для авто­ матизации производства.

Электроизмерительная техника имеет исключительно большое значение для научно-исследовательской работы. Чем совершеннее и точнее электроизмерительные приборы, тем глубже и правильнее может быть изучено исследуемое явление. Развитие электроизмери­ тельной техники весьма эффективно способствует углублению зна­ ний и новым открытиям и всестороннему прогрессу во всех отраслях науки и техники.

В настоящее время электроизмерительная техника интенсивно развивается во всех ее направлениях:

а. Повышается точность и быстродействие, расширяется частот­ ный диапазон, улучшаются конструкции многообразных электроизме-

11