ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Слово редактора

Владимир Никифоров – главный редактор Control Engineering Россия

Владимир Никифоров – главный редактор Control Engineering Россия

Сдал сопромат – можешь жениться. В этой ироничной поговорке отразился весь ужас многих поколений студентов перед тяжелой и малопонятной наукой. Среди студентов всегда шло (и идет сейчас) обсуждение сложности и полезности тех или иных дисциплин. «Зачем нам это читают? Где это может потом пригодиться?» – наверно, такими вопросами задавался почти каждый студент, слушая скучный и, как правило, малопонятный курс лекций. Не знаю, как у гуманитариев, но у технарей первые места (естественно, после сопромата) среди таких скучно-ненужных дисциплин занимают «Материаловедение» и «Метрология». Дефекты кристаллических решеток, фазовые диаграммы, линии ликвидус и солидус – все это мало кем понимается и почти не соотносится с окружающим миром. Еще хуже дела обстоят с метрологией. Абсолютные и относительные погрешности, доверительная вероятность, распределение Стьюдента – по мнению среднестатистического студента, все это было придумано исключительно из «студенто-ненавистнических» побуждений и к реальной жизни имеет очень малое отношение. Какие могут быть проблемы с измерениями?! Приложил линейку – измерил длину, положил на весы – определил вес, посмотрел на часы – узнал время.

Читать далее...

Однако не всегда студенческое восприятие дисциплины соответствует ее подлинному месту в реальной жизни. Даже такая «сухая» и академическая дисциплина, как метрология, имеет к повседневной жизни прямое отношение и оказывает на нее существенное влияние.

Во-первых, точные измерения могут полностью изменить наше представление об окружающем мире. Наиболее яркий исторический пример – доказательство шарообразности Земли и измерение ее радиуса. Древнегреческий ученый Эратосфен, живший в египетском городе Александрия в III веке до н.э., обратил внимание на то, что в двух разных городах – в Александрии и в Сиене (современный Асуан) Солнце в одно и то же время находится на разной высоте. Чем это можно объяснить? Например, тем, что Земля – шар! Измеренная Эратосфеном разница углового положения Солнца оказалась очень небольшой – 7,20 (одна пятидесятая часть окружности!). Но она превратила плоскую Землю древних греков и египтян в шар и позволила впервые достаточно точно вычислить радиус Земли. То есть одно точное измерение, сделанное в правильное время, – и вся картина мира переворачивается, а люди в южном полушарии круглой Земли начинают ходить «вверх ногами».

Во-вторых, правильно организованные измерения существенно упрощают нашу жизнь. Пример – часовые пояса. С тех пор как была доказана шарообразная форма Земли, пришлось смириться с тем фактом, что в каждом населенном пункте (точнее – на каждом меридиане) свое местное солнечное время. И каждый город и даже маленький городок до конца XIX века жил по своему местному времени, пока не начали составлять расписания движения поездов на достаточно длинные расстояния. Задача оказалась почти неразрешимой: при пересечении поездом каждого меридиана (а в средних широтах расстояние между двумя меридианами – несколько десятков километров) стрелки часов нужно переводить на 4 минуты. А от точности расписания зависела безопасность движения! Решение, предложенное в 1869 г. американским школьным учителем Чарльзом Даудом и поддержанное «отцом» канадских железных дорог Сэндфордом Флемингом, состояло в разделении всей поверхности Земли на 24 часовых пояса, в границах которых устанавливалось единое местное время. Не сразу, но эта идея все-таки получила международное одобрение. Так, изменив правила определения местного времени, удалось решить, казалось, неразрешимую задачу и создать удобные условия для железнодорожников, пассажиров, да и просто для всех жителей Земли.

В-третьих, измерения могут объединять или разобщать людей. На протяжении многих веков не только в каждой стране, но и в каждой области или в крупном городе использовался «свой аршин». Неудобства, связанные с местными единицами измерений, очевидны. Но только в конце XVIII века во Франции впервые была введена единая общегосударственная система мер, легшая в основу так называемой «метрической системы». Сейчас на метрическую систему официально перешли почти все страны за исключением США, Либерии и Мьянме. В Великобритании переход идет, но еще не завершен. Думаю, каждый путешественник в этих «неметрических» странах испытывал на себе «все прелести» необходимости пересчета мер. Например, смотришь на спидометр американской машины, видишь цифру «60» и не можешь понять – быстро ты едешь или нет. Только потратив несколько мгновений на размышления, вспоминаешь, что это американские мили (а не километры), а значит, показания спидометра нужно умножать на 1,6. Приехал на бензоколонку – и опять вопросы: сколько галлонов бензина заправлять? А четыре с половиной доллара за галлон в сравнении с нашими ценами – это дорого или нет?

Итак, достоверность и единство измерений – вот те принципы, которые далеко не сразу выработало человечество и которые сегодня лежат в основе современной высокотехнологичной цивилизации. Вопросам автоматизации измерений посвящены специальные статьи настоящего номера.

А возвращаясь к «старику» Эратосфену, хочу поделиться личным впечатлением. Меня всегда поражало: какой наблюдательностью нужно обладать, чтобы заметить разницу в положении Солнца в семь градусов! Ведь это  было еще до изобретения точных часов, а также средств регистрации и хранения изображений. И не только заметить, а задуматься над этим и постараться объяснить! Часто ли мы, современные люди, смотрим на небо и пытаемся понять – что там происходит? Друзья, интересуйтесь окружающим миром, будьте к нему внимательны, и вы сможете сделать множество чудесных открытий! Это особенно полезно в эпоху, когда астрономия исключена из школьной программы и личные наблюдения становятся главным источником информации о Вселенной.

Август 2016

№ 4 (64)

Скачать в PDF

Рынок

Автоматизация ЖКХ

Датчики и сенсоры

Контроллеры

Аппаратные средства

Робототехника

КИП и автоматизация измерений

Промышленные сети

Перспектива

Отраслевые решения

Инновации

Ретроспектива