Большая Советская Энциклопедия (ИЗ)

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^{– 9}м , 10^{– 3}м , 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 f"ur technisches Messen» (M"unch., с 1931), в ГДР — «Messen. Steuern. Regeln» (В., с 1958), «Feinger"atetechnik» (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 — «M'er'es 'es automatika» (Bdpst, с 1953) и др.

Лит.: Маликов М. Ф., Основы метрологии, ч. 1, М., 1949; Арутюнов В. О., Электрические измерительные приборы и измерения, М. — Л., 1958, Курс электрических измерений, под ред. В. Т. Прыткова и А. В. Талицкого, ч. 1—2, М. — Л., 1960; Островский Л. А., Основы общей теории электроизмерительных устройств, М. — Л., 1965; Туричин А. М., Электрические измерения электрических величин, основы информационной теории измерительных устройств, Л., 1968.

П. В. Новицкий, В. Г. Кнорринг.

«Измерительная техника»

«Измери'тельная те'хника», ежемесячный научно-технический журнал, орган Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР. Издаётся с 1939 в Москве, в 1939 выходил под названием «Метрология и поверочное дело», с 1940 — «Измерительная техника» (в 1941—54 журнал не издавался). С 1958 переиздаётся на английском языке в Нью-Йорке. Публикует материалы по актуальным проблемам теоретической и практической метрологии, обеспечению единства и достоверности измерений в СССР, государственным эталонам и образцовым средствам измерений, контролю качества и надёжности продукции, стандартизации измерительной техники, методам и средствам поверки мер и измерительных приборов, созданию новых средств измерений высшей точности и др. Тираж (1972) 19 250 экземпляров.

Измерительное устройство

Измери'тельное устро'йство, средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, преобразования и (или) использования в автоматических системах управления. Относится к категории средств, охватывающих измерительные приборы и измерительные преобразователи , усилители и приспособления. В отдельных случаях в И. у. над результатом измерения производят простейшие математические операции: например, в электрических счётчиках расход электрической энергии определяется как интеграл по времени от произведения силы тока на напряжение.

Измерительно-информационная система

Измери'тельно-информацио'нная систе'ма (ИИС), комплекс измерительных устройств, обеспечивающих одновременное получение человеком-оператором или ЭВМ необходимой информации о свойствах и состоянии какого-либо объекта. Объекты измерения часто имеют весьма сложное устройство и в них могут происходить многогранные процессы и явления, поэтому отдельные измерительные устройства, воспринимающие лишь один параметр сложного процесса, обычно не могут обеспечить получение достаточной информации об объекте, особенно когда нужно одновременно знать ряд его параметров. Это необходимо, например, для управления электростанцией, доменной печью, самолётом или автомобилем, когда требуется одновременный анализ нескольких десятков, иногда сотен величин, характеризующих состояние этих объектов. Задача, решаемая ИИС, в какой-то мере обратна задаче отдельного измерительного устройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выделить и воспринять их по отдельности, а объединить данные о всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенностями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т. е. многоканальность) и передача измерительной информации в единый центр; представление полученных данных (в том числе их унификация) в виде, наиболее удобном для последующей обработки получателем.

Создание ИИС связано с решением чисто «системных» вопросов: метрологическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измерений, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указателей перед оператором, например указатели важнейших, определяющих параметров делают наглядными и размещают в центре щита или панели управления, а указатели менее важные — в поле бокового зрения оператора. Это необходимо потому, что человек-оператор не может одновременно воспринимать показания даже двух приборов. Он делает это последовательно во времени, поочерёдно переключая своё внимание с одного указателя на другой. Структурная схема любой ИИС может быть представлена так, как это показано на (рис .). Датчики воспринимают различные параметры объекта измерения, унифицирующие преобразователи унифицируют и передают по каналам связи сигналы датчиков в единый пункт сбора данных. Программное устройство воспринимает информацию датчиков и передаёт её получателю информации. По такой структурной схеме строятся практически все ИИС, включая современные системы передачи информации со спутников и автоматических межпланетных станций.

В ИИС наиболее перегруженным звеном оказывается человек — получатель информации, который практически не в состоянии одновременно воспринять показания множества приборов. Для облегчения его работы применяют мнемонические схемы , т. е. схематические изображения объекта измерения, на которых приборы заменены условными сигнализаторами. Обычно сигнализаторы показывают уже не абсолютные значения измеряемых величин, а главным образом их отклонения от заранее установленной нормы. При очень большом числе точек контроля приборы заменяют световыми сигнализаторами с условным цветовым кодом. Примером простейшей ИИС является д вухкоординатный самописец, позволяющий получать, например, вольтамперные характеристики диодов и кривые намагничивания. По мере увеличения числа каналов ИИС, как правило, появляется и существенное различие отдельных каналов как по точности измерений и быстродействию, так и по виду представления информации. Так, в относительно простой ИИС водителя автомобиля информация о пройденном пути представляется в цифровом виде с пределом измерения 99999,9 км и дискретностью не более 0,1 км , информация о скорости движения передаётся с погрешностью около 5%, шкала указателя запаса горючего имеет всего 4 градации (1/4, 1/2, 3/4 и 1), а информация о включении (работе) сигналов поворота и фар указывается всего двумя градациями («включено» — «выключено»). Аналогично этому и в больших ИИС (управление самолётом, газопроводом или электростанцией) часть информации передаётся с весьма высокой точностью, другая часть — с меньшей точностью, а отдельные каналы работают всего с 2—3 градациями («годен», «негоден» или «брак в + », «годен», «брак в — »).

Практически всегда в ИИС необходимы не только получение информации о различных параметрах объекта измерения, но и некоторая предварительная её обработка: сравнение полученных значений параметров со значениями, заданными в качестве минимальных (так называемых уставок), определение значения и знака разностей, вычисление некоторых обобщённых (производных) параметров и т. п.

Развитие ИИС, так же как и других информационных систем, идёт по пути их автоматизации. Автоматизация процессов измерения в ИИС заключается в более полной внутренней обработке полученной информации, когда оператору вместо сообщения значений отдельных параметров по каждому каналу выдаётся некоторый обобщённый показатель работы контролируемого объекта, определённый по значениям ряда отдельных параметров. Простейшими примерами ИИС с предварительной элементарной обработкой нескольких входных параметров и выдачей единого обобщённого показателя являются электрический ваттметр и счётчик электрической энергии (на их входы подаются ток и напряжение, подводимые к объекту, а показания соответствуют мощности или энергии).