Goniometer

Goniometer ( andre græsk γωνία - vinkel og μετρέω - mål) - en klasse af måleinstrumenter til højpræcisionsmåling af vinkler . Måleobjekter og målemetoder kan være meget forskellige, fra menneskelige lemmer til lysstrømme (goniofotometer). Historisk set var de første goniometre variationer af vinkelmåleren med en eller flere bevægelige dele. Senere, og i anvendelse på visse områder af videnskaben, taler vi om forskellige enheder, forenet af et navn og essensen af ​​målingen (vinklen mellem noget).

Krystallografi

I krystallografi bruges goniometre til at måle vinklerne mellem krystalflader eller sfæriske koordinater og flader [1] . Med udviklingen af ​​røntgendiffraktion har denne metode mistet sin rolle som den vigtigste inden for geometrisk krystallografi, men den bevarer sin betydning i morfologien og teorien om krystalvækst [2] .

Historisk set var de første anvendte (eller berørings- ) goniometre, det vil sige enheder, der blev påført direkte på krystallen og foretog en måling. Det mest berømte goniometer af denne type, som blev skabt i det 18. århundrede af Arnou Carangio, mestermekaniker ved Rome de Lisle- laboratoriet [3] .

Efterfølgende skiftede forskerne til mere bekvemme og præcise reflekterende goniometre. I dem blev målinger foretaget ved refleksion af en lysstråle fra krystalfladerne. Det første reflekterende goniometer med én cirkel blev skabt i begyndelsen af ​​det 19. århundrede af William Wollaston [3] .

To-cirkel reflekterende goniometre blev udviklet i slutningen af ​​det 19. århundrede af den russiske videnskabsmand E. S. Fedorov , forskeren fra Zeiss - virksomheden i Jena , 3igfried Czapskyog den tyske videnskabsmand Viktor Goldschmidt . I et to-cirkel goniometer er målingen ledsaget af to cirkulære rotationer:

  1. krystal omkring en af ​​akserne;
  2. en krystal omkring en akse vinkelret på den første (ifølge Fedorov) eller et rør med en kollimator omkring en akse vinkelret på den første (ifølge Chapsky).

Med to frihedsgrader er det muligt at måle de sfæriske koordinater for alle flader uden yderligere justering af krystallen. Denne fordel ved to-cirkel goniometre har ført til deres hurtige distribution og udbredte anvendelse [1] .

Varianter af Fedorov, Chapsky og Goldschmidt blev præsenteret for det videnskabelige samfund på nogenlunde samme tid, i 1892-1893, hvilket på samme tid og senere gav anledning til stridigheder om forrang. I USSR , som en del af kampen for russiske prioriteter , blev den russiske videnskabsmand og People 's Will E. S. Fedorov givet ubetinget prioritet, mens Siegfried Czapsky blev præsenteret for at have kopieret den russiske opfindelse. I den nye datering fandt opfindelsen af ​​Fedorov sted i 1889, den lidet nævnte Goldschmidt opfandt sin enhed i 1892, og Chapsky kopierede med forbedringer fra Fedorov i 1893. Spørgsmålets akutte forsvandt ikke selv efter USSR's sammenbrud [4] .

Som med mange opfindelser, hvis tid er moden, kunne to-cirkel-goniometret, som en udvikling af teodolit -ideen, være opfundet på forskellige tidspunkter og af forskellige mennesker helt uafhængigt. Imidlertid er krystallografiforløbet på russiske universiteter for 2007 ret kategorisk med minimal opmærksomhed på Chapsky [5] :

Et to-cirkelt reflekterende goniometer blev bygget i 1889 efter princippet om en teodolit af den geniale russiske krystallograf E.S. Fedorov (1853 - 1919). Senere blev lignende instrumenter, med forskellige detaljer, designet af V. Goldshmidt (1853-1933) og Z. Czapsky.

Professor A. I. Kitaygorodsky betragter i sin bog "Røntgendiffraktionsanalyse" (1950), uden at berøre spørgsmålet om prioriteter, med tillid Fedorov og Chapsky goniometre som fuldstændigt uafhængige enheder med deres egne fordele og anvendelsesmetoder [1] .

Medicin

I medicin bruges goniometre til at måle ledmobilitet for at identificere mulige bevægelsesproblemer og vælge rehabiliteringsterapier. Som en separat videnskab med sit eget sæt af metoder og værktøjer har goniometri været kendt i den videnskabelige litteratur siden 1914 [6] .

Det skal understreges, at goniometri i medicin specifikt beskæftiger sig med mobilitet i leddene, dens amplitude i sammenligning med standarderne for en given somatotype og symmetri på begge sider (for lemmerne). Målinger af statiske indikatorer, som i kraniometri , hører til andre områder af antropometri .

Det enkleste målemiddel er et påført (det vil sige påført direkte på kroppen) goniometer. Dette er i det væsentlige bare en vinkelmåler med en bevægelig stang eller lineal på, som i illustrationen til højre. Dens fordele er enkelhed og bærbarhed. Det har dog også to ulemper ved dybere undersøgelser af ledmobilitet [6] :

  1. Det giver dig mulighed for kun at måle vinklen i ét plan.
  2. Uoverensstemmelsen mellem selve goniometerets akser og det undersøgte lems akser.

I 1987 dukkede fleksible goniometre op på markedet, bestående af en speciel fleksibel stang med manchetter. Sådanne goniometre løste problemet med fejljustering af akserne, men kun for åbne lemmer, der ikke havde tykke bandager . Med udviklingen af ​​elektronik dukkede mere præcise og funktionelle (men også dyrere) varianter af goniometre med påsatte sensorer op. I sådanne goniometre bestemmes vinklen af ​​de elektriske karakteristika mellem to sensorer, der er fastgjort for eksempel på kroppen og på håndleddet af den løftede hånd [6] . En kommerciel udvikling af ideen er motion capture -teknologi til filmoptagelse.

Industri

Industrielle goniometre bruges til at måle vinklerne mellem enhver reflekterende overflade. I bund og grund er det de samme reflekterende goniometre som i krystallografi med ekstra elektronik: autokollimatorer , midler til lagring og transmission af måleresultater osv. Også formålet og driftsbetingelserne kan stille yderligere krav til modstand mod aggressive miljøer (vibrationer, snavs, støv) etc.).

Goniometre af 1, 2 og 3 kategorier er designet til at måle forskellige optiske dele og kontrollere vinkelmålene. På det russiske marked for 2013, ret forældede visuelle goniometre fremstillet af Kiev Arsenal-fabrikken (modeller GS-2, G5M og GS-5) og moderne digitale goniometre fremstillet af INERTECH LLC (SG-1) og NPK „ Diagnostics "" (modeller) SG-1T'er og SG-3T'er), samt importerede analoger [7] .

Noter

  1. ↑ 1 2 3 Kitaygorodsky AI Goniometrisk undersøgelse af krystaller // X-ray strukturel analyse. - M . : Gosizdat , 1950. - S. 147-152.
  2. ↑ Weinstein B.K. Goniometri // Moderne krystallografi. - M . : Nauka , 1979. - T. 1. - S. 198.
  3. ↑ 1 2 Shafranovsky I. I. Krystallografiens historie i Rusland. - M. : AN SSSR , 1962. - S. 158.
  4. ↑ Treivus E. B. Mere om historien om to-cirkel-goniometret // Notes of the All-Union Mineralogical Society . - M. : AN SSSR, 1999. - T. 128 , no. 1 . - S. 48-49 .
  5. ↑ Crystallography, Mineralogy S. 11. SFU (2007). Arkiveret fra originalen den 9. november 2015.
  6. ↑ 1 2 3 Laskoski GT et al. Udvikling af et telemetrisk goniometer  (engelsk)  // Verdenskongressen om medicinsk fysik og biomedicinsk teknik. - Springer , 2010. - Vol. 25. - ISSN 1680-0737 .
  7. ↑ Goncharov N. Gennemgang af moderne vinkelmåleudstyr  // Fotonik. - 2013. - Udgave. 2 .

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger