Goniometri

Goniometri ( toinen kreikkalainen γωνία - kulma ja μετρέω - mitta) - mittauslaitteiden luokka kulmien korkean tarkkuuden mittaamiseen . Mittauskohteet ja mittausmenetelmät voivat olla hyvin erilaisia ​​ihmisen raajoista valovirtoihin (goniofotometri). Historiallisesti ensimmäiset goniometrit olivat astemittarin muunnelmia , joissa oli yksi tai useampi liikkuva osa. Myöhemmin ja tietyillä tieteenaloilla sovellettaessa puhumme erilaisista laitteista, joita yhdistää yksi nimi ja mittauksen olemus (jonkin välinen kulma).

Kristallografia

Kristallografiassa goniometrejä käytetään mittaamaan kidepintojen tai pallomaisten koordinaattien ja pintojen välisiä kulmia [1] . Röntgendiffraktion kehittymisen myötä tämä menetelmä on menettänyt roolinsa pääaineena geometrisessa kristallografiassa, mutta se säilyttää merkityksensä morfologiassa ja kiteiden kasvun teoriassa [2] .

Historiallisesti ensimmäisiä käytettiin ( tai kosketus ) goniometrejä, eli laitteita, jotka asetettiin suoraan kiteeseen ja tekivät mittauksen. Tunnetuin tämän tyyppinen goniometri, jonka Arnou Carangio loi 1700-luvulla , mekaanikko Rome de Lislen laboratoriossa [3] .

Myöhemmin tutkijat siirtyivät kätevämpiin ja tarkempiin heijastaviin goniometreihin. Niissä mittaukset tehtiin heijastamalla valonsäde kristallipinnoilta . Ensimmäisen yksiympyrän heijastavan goniometrin loi 1800- luvun alussa William Wollaston [3] .

Kaksiympyräiset heijastavat goniometrit kehitti 1800- luvun lopulla venäläinen tiedemies E. S. Fedorov , Zeiss - yhtiön tutkija Jenassa , 3igfried Czapsky.ja saksalainen tiedemies Viktor Goldschmidt . Kaksiympyrässä goniometrissä mittaukseen liittyy kaksi ympyräkiertoa:

  1. kristalli yhden akselin ympärillä;
  2. kide ensimmäiseen nähden kohtisuorassa olevan akselin ympärillä (Fedorovin mukaan) tai putki kollimaattorilla ensimmäiseen nähden kohtisuorassa olevan akselin ympärillä (Chapskyn mukaan).

Kahden vapausasteen ansiosta on mahdollista mitata kaikkien pintojen pallokoordinaatit ilman kiteen lisäsäätöä . Tämä kaksiympyräisten goniometrien etu on johtanut niiden nopeaan leviämiseen ja laajaan käyttöön [1] .

Fedorovin, Chapskyn ja Goldschmidtin muunnelmia esiteltiin tiedeyhteisölle suunnilleen samaan aikaan, vuosina 1892-1893, mikä samaan aikaan ja myöhemmin aiheutti kiistoja ensisijaisuudesta. Neuvostoliitossa osana taistelua Venäjän prioriteeteista venäläinen tiedemies ja kansantahto E. S. Fedorov sai ehdottoman etusijan, kun taas Siegfried Czapsky esitettiin venäläisen keksinnön kopioineen. Uudessa päivämäärässä Fedorovin keksintö tapahtui vuonna 1889, vähän mainittu Goldschmidt keksi laitteensa vuonna 1892 ja Chapsky kopioi Fedorovin parannuksilla vuonna 1893. Asian akuutti ei hävinnyt edes Neuvostoliiton romahtamisen jälkeen. [4] .

Kuten monet keksinnöt, joiden aika on kypsä, kaksiympyräinen goniometri teodoliitti -idean kehityksenä olisi voitu keksiä eri aikoina ja eri ihmisten toimesta aivan itsenäisesti. Kuitenkin kristallografian kurssi Venäjän yliopistoissa vuodelle 2007 on melko kategorinen, ja Chapskyyn on kiinnitetty vain vähän huomiota [5] :

Kaksiympyrän heijastavan goniometrin rakensi vuonna 1889 teodoliitin periaatteella loistava venäläinen kristallografi E.S. Fedorov (1853-1919). Myöhemmin V. Goldshmidt (1853-1933) ja Z. Czapsky suunnittelivat samanlaisia, ominaisuuksiltaan erilaisia ​​instrumentteja.

Professori A. I. Kitaygorodsky kirjassaan "Röntgendiffraktioanalyysi" (1950), koskematta prioriteettikysymykseen, pitää Fedorovin ja Chapskyn goniometrejä itsevarmasti täysin itsenäisinä laitteina, joilla on omat edut ja käyttötavat [1] .

Lääketiede

Lääketieteessä goniometrejä käytetään nivelten liikkuvuuden mittaamiseen mahdollisten liikeongelmien tunnistamiseksi ja kuntoutushoitojen valitsemiseksi. Erillisenä tieteenä, jolla on omat menetelmät ja työkalut, goniometria on tunnettu tieteellisessä kirjallisuudessa vuodesta 1914 [6] .

On korostettava, että lääketieteen goniometria käsittelee nimenomaan nivelten liikkuvuutta , sen amplitudia verrattuna tietyn somatotyypin standardeihin ja symmetriaa molemmilla puolilla (raajoille). Staattisten indikaattoreiden mittaukset, kuten kraniometriassa , kuuluvat muihin antropometrian alueisiin .

Yksinkertaisin mittausväline on applikoitu (eli suoraan kehoon kiinnitetty) goniometri. Tämä on käytännössä vain astelevy , jossa on liikkuva tanko tai viivain, kuten oikealla olevassa kuvassa. Sen etuja ovat yksinkertaisuus ja siirrettävyys. Sillä on kuitenkin myös kaksi haittaa nivelten liikkuvuuden syvemmissä tutkimuksissa [6] :

  1. Sen avulla voit mitata kulman vain yhdessä tasossa.
  2. Itse goniometrin akselien ja tutkitun raajan akselien välinen ero.

Vuonna 1987 markkinoille ilmestyivät joustavat goniometrit, jotka koostuivat erityisestä joustavasta tangosta, jossa on hihansuut. Tällaiset goniometrit ratkaisivat akselien kohdistusvirheen ongelman, mutta vain avoimille raajoille, joissa ei ollut paksuja siteitä . Elektroniikan kehityksen myötä ilmestyi tarkempia ja toimivampia (mutta myös kalliimpia) goniometrien muunnelmia kiinnitetyillä antureilla. Tällaisissa goniometreissä kulman määräävät sähköiset ominaisuudet kahden sensorin välillä, jotka on kiinnitetty esimerkiksi vartaloon ja kohotetun käden ranteeseen [6] . Idean kaupallinen kehitys on motion capture -tekniikka kuvaamista varten.

Toimiala

Teollisia goniometrejä käytetään minkä tahansa heijastavan pinnan välisten kulmien mittaamiseen. Pohjimmiltaan nämä ovat samoja heijastavia goniometrejä kuin kristallografiassa lisäelektroniikalla : autokollimaattorit , välineet mittaustulosten tallentamiseen ja siirtoon jne. Myös käyttötarkoitus ja käyttöolosuhteet voivat asettaa lisävaatimuksia aggressiivisten ympäristöjen (värinä, lika, pöly) kestävyydelle. jne.).

Luokkien 1, 2 ja 3 goniometrit on suunniteltu mittaamaan erilaisia ​​optisia osia ja tarkistamaan kulmamitat. Venäjän markkinoilla vuodelle 2013 melko vanhentuneet visuaaliset goniometrit, joita valmistaa Kiovan Arsenal-tehdas (mallit GS-2, G5M ja GS-5) ja modernit digitaaliset goniometrit, joita valmistavat INERTECH LLC (SG-1) ja NPK „Diagnostics "" (mallit) SG-1T:t ja SG-3T:t) sekä maahantuotuja analogeja [7] .

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 Kitaygorodsky AI Kiteiden goniometrinen tutkimus // Röntgenrakenneanalyysi. - M .: Gosizdat , 1950. - S. 147-152.
  2. ↑ Weinstein B.K. Goniometria // Moderni kristallografia. - M . : Nauka , 1979. - T. 1. - S. 198.
  3. ↑ 1 2 Shafranovski I. I. Kristallografian historia Venäjällä. - M .: AN SSSR , 1962. - S. 158.
  4. ↑ Treivus E. B. Lisää kaksiympyrän goniometrin historiasta // All-Union Mineralogical Societyn muistiinpanoja . - M .: AN SSSR, 1999. - T. 128 , no. 1 . - S. 48-49 .
  5. ↑ Crystallography, Mineralogy S. 11. SFU (2007). Arkistoitu alkuperäisestä 9. marraskuuta 2015.
  6. ↑ 1 2 3 Laskoski GT et al. Telemetrisen goniometrin kehittäminen  (englanniksi)  // Lääketieteellisen fysiikan ja biolääketieteen tekniikan maailmankongressi. - Springer , 2010. - Vol. 25. - ISSN 1680-0737 .
  7. ↑ Goncharov N. Katsaus nykyaikaisiin kulmanmittauslaitteisiin  // Fotoniikka. - 2013. - Ongelma. 2 .

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa