Goniometr

Goniometr ( jiné řecké γωνία - úhel a μετρέω - měření) - třída měřicích přístrojů pro vysoce přesné měření úhlů . Objekty měření a metody měření mohou být velmi odlišné, od lidských končetin až po světelné toky (goniofotometr). Historicky první goniometry byly variacemi úhloměru s jednou nebo více pohyblivými částmi. Později a při aplikaci na určité oblasti vědy mluvíme o různých zařízeních, spojených jedním názvem a podstatou měření (úhel mezi něčím).

Krystalografie

V krystalografii se goniometry používají k měření úhlů mezi plochami krystalu nebo sférickými souřadnicemi a plochami [1] . S rozvojem rentgenové difrakce tato metoda ztratila svou roli jako hlavní v geometrické krystalografii, ale zachovává si svůj význam v morfologii a teorii růstu krystalů [2] .

Historicky první byly aplikované (neboli dotykové ) goniometry, tedy zařízení, která se přikládala přímo na krystal a prováděla měření. Nejznámější goniometr tohoto typu, který vytvořil v 18. století Arnou Carangio, mistr mechanik v laboratoři Rome de Lisle [3] .

Následně vědci přešli na pohodlnější a přesnější reflexní goniometry. V nich byla prováděna měření odrazem světelného paprsku od čel krystalu. První jednokruhový reflexní goniometr vytvořil na začátku 19. století William Wollaston [3] .

Dvoukruhové reflexní goniometry vyvinul na konci 19. století ruský vědec E. S. Fedorov , výzkumník společnosti Zeiss v Jeně , 3igfried Czapsky.a německý vědec Viktor Goldschmidt . U dvoukruhového goniometru je měření doprovázeno dvěma kruhovými rotacemi:

  1. krystal kolem jedné z os;
  2. krystal kolem osy kolmé na první (podle Fedorova) nebo trubice s kolimátorem kolem osy kolmé na první (podle Chapského).

Díky dvěma stupňům volnosti je možné měřit sférické souřadnice všech ploch bez dodatečné úpravy krystalu. Tato výhoda dvoukruhových goniometrů vedla k jejich rychlé distribuci a širokému použití [1] .

Přibližně ve stejné době, v letech 1892-1893, byly vědecké komunitě představeny varianty Fedorova, Chapského a Goldschmidta, což ve stejné době a později vyvolalo spory o prvenství. V SSSR v rámci boje za ruské priority dostal bezpodmínečnou prioritu ruský vědec a lidová vůle E. S. Fedorov , zatímco Siegfried Czapsky byl prezentován jako okopírovaný ruský vynález. V novém datování došlo k vynálezu Fedorova v roce 1889, málo zmiňovaný Goldschmidt vynalezl svůj přístroj v roce 1892 a Chapsky kopíroval s vylepšeními od Fedorova v roce 1893. Akutnost problematiky nezmizela ani po rozpadu SSSR [4] .

Stejně jako u mnoha vynálezů, jejichž čas dozrál, mohl být dvoukruhový goniometr jako rozvinutí myšlenky teodolitu vynalezen v různých dobách a různými lidmi zcela nezávisle. Kurz krystalografie na ruských univerzitách pro rok 2007 je však zcela kategorický s minimální pozorností Chapskému [5] :

Dvoukruhový reflexní goniometr sestrojil v roce 1889 na principu teodolitu geniální ruský krystalograf E.S. Fedorov (1853 - 1919). Později podobné nástroje, lišící se v jednotlivostech, zkonstruovali V. Goldshmidt (1853-1933) a Z. Czapsky.

Profesor A. I. Kitaygorodsky ve své knize "Rentgenová difrakční analýza" (1950), aniž by se dotkl otázky priorit, sebevědomě považuje Fedorov a Chapsky goniometry za zcela nezávislá zařízení s vlastními výhodami a způsoby použití [1] .

Medicína

V medicíně se goniometry používají k měření pohyblivosti kloubů za účelem identifikace možných pohybových problémů a výběru rehabilitačních terapií. Jako samostatná věda s vlastním souborem metod a nástrojů je goniometrie známá ve vědecké literatuře od roku 1914 [6] .

Je třeba zdůraznit, že goniometrie v medicíně se zabývá specificky pohyblivostí v kloubech, její amplitudou v porovnání se standardy pro daný somatotyp a symetrií na obou stranách (u končetin). Měření statických ukazatelů, stejně jako v kraniometrii , patří do dalších oblastí antropometrie .

Nejjednodušším prostředkem měření je aplikovaný (to znamená aplikovaný přímo na tělo) goniometr. Toto je v podstatě jen úhloměr s pohyblivou tyčí nebo pravítkem, jako na obrázku vpravo. Jeho předností je jednoduchost a přenosnost. Při hlubších vyšetřeních kloubní pohyblivosti má však i dvě nevýhody [6] :

  1. Umožňuje měřit úhel pouze v jedné rovině.
  2. Nesoulad mezi osami samotného goniometru a osami vyšetřované končetiny.

V roce 1987 se na trhu objevily ohebné goniometry sestávající ze speciální ohebné tyče s manžetami. Takové goniometry vyřešily problém nesouososti os, ale pouze pro otevřené končetiny, které neměly tlusté obvazy . S rozvojem elektroniky se objevily přesnější a funkčnější (ale také dražší) varianty goniometrů s připojenými snímači. U takových goniometrů je úhel určen elektrickou charakteristikou mezi dvěma snímači upevněnými např. na těle a na zápěstí zdvižené ruky [6] . Komerční vývoj myšlenky je technologie snímání pohybu pro natáčení.

Průmysl

Průmyslové goniometry se používají k měření úhlů mezi jakýmkoli odrazným povrchem. V podstatě se jedná o stejné reflexní goniometry jako v krystalografii s přídavnou elektronikou: autokolimátory , prostředky pro ukládání a přenos výsledků měření atd. Také účel a provozní podmínky mohou klást další požadavky na odolnost vůči agresivnímu prostředí (vibrace, nečistoty, prach). atd.).

Goniometry kategorií 1, 2 a 3 jsou určeny pro měření různých optických částí a kontrolu úhlových rozměrů. Na ruském trhu pro rok 2013 dosti zastaralé vizuální goniometry vyráběné závodem Kiev Arsenal (modely GS-2, G5M a GS-5) a moderní digitální goniometry vyráběné společnostmi INERTECH LLC (SG-1) a NPK „ Diagnostics ““ (modely SG-1T a SG-3T), stejně jako importované analogy [7] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 Kitaygorodsky AI Goniometrické studium krystalů // Rentgenová strukturní analýza. - M .: Gosizdat , 1950. - S. 147-152.
  2. ↑ Weinstein B.K. Goniometrie // Moderní krystalografie. - M .: Nauka , 1979. - T. 1. - S. 198.
  3. ↑ 1 2 Šafranovský I. I. Historie krystalografie v Rusku. - M .: AN SSSR , 1962. - S. 158.
  4. ↑ Treivus E. B. Více o historii dvoukruhového goniometru // Notes of the All-Union Mineralogical Society . - M. : AN SSSR, 1999. - T. 128 , no. 1 . - S. 48-49 .
  5. ↑ Krystalografie, Mineralogie S. 11. SFU (2007). Archivováno z originálu 9. listopadu 2015.
  6. ↑ 1 2 3 Laskoski GT a kol. Vývoj telemetrického goniometru  (anglicky)  // Světový kongres lékařské fyziky a biomedicínského inženýrství. - Springer , 2010. - Sv. 25. - ISSN 1680-0737 .
  7. ↑ Goncharov N. Recenze moderních zařízení pro měření úhlu  // Fotonika. - 2013. - Vydání. 2 .

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích