Приборостроение в России. Как все начиналось

Постепенное развитие таких отраслей как: военное и гражданское машиностроение, металлургия, теплоэнергетика, добыча и переработка нефтепродуктов со временем стало предъявлять приборостроению все новые и новые требования к качеству и оснащению продукции.

Вторая половина XIX в. ознаменовалась расширением области применения средств оптики и электричества. Для обеспечения нужд спроса пришлось решить ряд измерительных задач, поскольку промышленные предприятия, электрические станции, электрические железные дороги как магистральные, так и городские стали предъявлять все большие требования к качественному и количественному содержанию выпускаемого электрооборудования. Научно-исследовательским институтам и лабораториям приходилось постоянно испытывать нехватку в новом более точном и более чувствительном оборудовании. В 80-е годы XIX в. сфера развития электроизмерительных приборов сделала большой шаг в «будущее» - приборы, которые использовали в своем составе подвижный магнит стали заменяться приборами, в которых использовалась подвижная рамка.

До наступления 80-х годов XIX в. всем запросам научных и практических измерений удовлетворял гальванометр с подвижным магнитом, но ему все с большим трудом удавалось отвечать требованиям быстро развивающейся промышленной электротехники. Со временем возникла острая необходимость в переносных и щитовых стрелочных приборах, которые были бы всегда готовы к работе, и чьи показания не зависели бы от воздействия внешних магнитных возмущений и полей. Гальванометры не отвечали ни первому, ни второму требованию, поскольку они нуждались в предварительной подготовке к проведению работ и были весьма чувствительны к воздействию внешних магнитных полей.

М. Депре в 1880 году предпринял попытку устранения основных недостатков гальванометра, использовав для своих целей обычную магнитную стрелку, которая была помещена в катушку с током, параметры которого и необходимо было измерить. Чтобы защитить прибор от воздействия внешнего электромагнитного поля вся система помещалась в межполюсное пространство подковообразного магнита. В 1881 году Депре и Д’Арсонвальи занялись видоизменением созданного прибора. Они ввели в использование подвижную катушку, заменив при этом использовавшуюся ранее подвижную часть на полый цилиндрический сердечник. Показания данного прибора не реагировали на воздействие внешних электромагнитных полей, но при этом имелся серьёзный минус – неравномерность шкалы. Лишь в 1884 году французскому ученому Депре удалось устранить данный недостаток, а его прибор применялся на линии электропередач Крейль-Париж.

В 1899 году французским исследователем Ж.А. Д’Арсонвалем был построен зеркальный гальванометр для нужд электрофизиологии, в котором он использовал подковообразный магнит, расположенный вертикально, и бифилярный подвес. Подобные приборы выпускались в мастерских Карпанье в двух вариациях: со стрелочным или зеркальным отсчетом.

Несмотря на точность измерений и чувствительность гальванометров Д’Арсонваля пространство их использования ограничивалось лабораторными условиями. Тем временем транспорт и промышленность испытывали острую потребность в переносных приборах. Чтобы создавать подобные приборы, необходимо было забыть о подвесах и растяжках и найти принципиально новый способ крепления подвижной части прибора. В 1888 году прорыв в этой сфере сделал Э. Вестон – американский инженер. В своем приборе ось подвижной системы он установил на керны, а две спиральные пружинки использовались в качестве противодействующего момента, а заодно и пути подвода тока к рамке. Именно эти нововведения сделали прибор переносным. Данный прибор находился в рабочем состоянии в любом положении, поэтому его можно было устанавливать в автомобили, на корабли и прочие места, где требовались переносные и щитовые измерительные приборы. Принципиальная схематика вместе с внесенными конструктивными изменениями используется в современных приборах и по сей день.

В начале 90-х годов XIX в. научное общество имело огромный опыт создания магнитоэлектрических гальванометров. На практике было установлено, что на чувствительность гальванометра влияет множество факторов, среди которых механические и электрические параметры прибора, сопротивление цепи и прочее.

В 1890 году Лондонскому физическому обществу был представлен доклад Э. Айртона, Саминера и Мазера, в котором излагались результаты многолетних исследований огромного числа гальванометров разнообразных конструкций и типов. Учитывая полученные теоретические выводы, Айртоном и Мазером был сконструирован гальванометр, оборудованный длинной и узкой рамкой, которая располагалась в воздушном зазоре горизонтального магнита.

Учитывая развитие промышленной электротехники, в 80-е годы XIX века остро встал вопрос о необходимости измерительных приборов, которые бы могли работать в цепях переменного тока. В то время были созданы многочисленные вариации конструкций приборов, способных измерять напряжение (электромагнитные, ферродинамические, электродинамические и т.д. системы приборов). Казалось бы, что магнитоэлектрические измерительные приборы должны уступить дорогу более современным системам измерения, но… Данному факту не суждено было осуществиться, поскольку магнитоэлектрические приборы обладают рядом существенных преимуществ: наличие высокой чувствительности, равномерность шкалы, низкий уровень собственного потребления энергии, высокий уровень точности измерений и т.д.

Указанные преимущества магнитоэлектрических измерительных приборов были столь обезоруживающими, что взять и просто отказаться от них не представлялось возможным, поэтому стали предприниматься попытки приспособления этих приборов для работы с цепями переменного электрического тока. Результат достигался путем предварительного выпрямления измеряемого переменного тока. Первые попытки использования выпрямителей связаны со схемами вольтметров и амперметров. Самой распространенной оказалась схема двухполупериодного выпрямителя, которая была предложена в 1897 году Л. Гретцем.

В виду наличия большого спроса на измерительные приборы в конце XIX века создаются фирмы, которые занимаются производством электроизмерительных приборов: «Carpentier» - Франция, «Weston Electric Instr. Company» - Америка, «Siemens und Halske» - Германия и прочие.

Рассматриваемый период можно охарактеризовать резким ростом роли измерительных приборов для нужд науки и инженерии, который был связан с преобладанием количественных аналитических методов во всех областях физики. Данные области требовали точности расчетов и измерений. Открытия в области физики позволяли создавать новые приборы, а потребности промышленности стимулировали скоротечность их развития и совершенствования.

В начале XX века все более возрастает роль науки в заслугах технического прогресса. Это стало следствием обогащения науки опытом и методами проведения исследований. Особой строкой можно отметить успехи новой для того времени науки – электроники, которая связывала воедино науку и технику.