仪器仪表发展史

(1)早期的主要测量和计量器具是1。秤和计时器人类最早的计量器具是秤和计时器,反映了人类早期的认识和生活需求。在公元前2500年已经发现了使用秤的证据,在一般贸易中使用秤的最早迹象是在公元前1350年。平衡杆是木头做的,重物是青铜做的各种鸟兽形状。最初的计时器主要有影钟、水钟和水运天文台。公元前1450年,古埃及就有绿色石板影钟。到公元14世纪,唯一可靠的表示时间的方式是日晷或影子钟。

从公元前600年到公元前525年,棕榈叶和铅垂线也被用来记录夜晚时间和特定的天体。当天体经过子午线时,从棕榈叶的开口处观察天体经过垂直线的过程。在中国江苏仪征,出土了一件东汉中期的小型折叠铜民间影测器。

公元1400年以前,埃及记录短时间的仪器叫水钟,里面有刻度,下面有一个小孔。整个水钟是用雪花石膏做成一个瓶子。在古希腊和古罗马,有当时世界上唯一的机械计时表——水表。通过测量水传输的时间,记录的是连续流量的概念,而不是连续等时,这是非常不准确的。中国北宋的苏颂和韩公谦在1088年制作了一个天文计时器——天文仪器观测台。它使用民间水车、马车、橙子、凸轮和秤等。它是集观测、演示、报时于一体的天文钟,被称为水运天文台。2.指南针、浑天仪和地震仪

在中国,公元前300年至公元前100年,有人利用天然磁铁的性质发明了磁罗盘,即定向仪;指南针成熟于宋代。中国西夏有观测和记录天文的仪器。元代郭守义(1231年~ 1361年)对浑仪进行了改造,使之成为简易仪器。其制造水平在当时遥遥领先,其原理广泛应用于现代工程测量、地形观测和导航仪器。东汉时期,张衡发明了世界上第一台自动天文仪器——浑天仪和世界上第一台观测天气的气象仪,开创了人类用仪器测量地震的历史。

(2)中世纪乐器

到1500年,世界上已经有了精密仪器。这时的天文仪器已经比较精确,主要有赤道经纬仪、子午浑仪、视差仪,还有希腊的测角仪、水平仪和星盘。计时仪器包括便携式日晷和水钟;计算和证明仪器包括天球仪、日历、时计算器等。在当时,这些仪器所使用的制造技术和材料具有相当高的水平和测量精度。780年,穆斯林造币厂的工人把天平放在一个密闭的容器里,对比两次称量结果,天平经过无数次摆动后达到平衡,读取数据,可以称出1 /3 mg。这是分析天平的始祖。

(3)文艺复兴时期的科学仪器

15世纪后期,随着自然科学的发展,逐渐形成了不同背景、不同形式的早期科学仪器,主要有光学仪器、温度计、摆钟、数学仪器等。光学仪器1590年左右,荷兰人扎哈里·詹森制造了第一台非常精确的复合显微镜,也就是今天人们常说的显微镜。

另一个荷兰人汉斯·利佩在1608年发明了单筒望远镜,后来又发明了双筒望远镜。伽利略第一次使用望远镜和显微镜进行科学实验,并在1609后制成了第一台长29米、直径42毫米的铅管仪器,所以后来人们往往把伽利略视为望远镜和显微镜的实际发明者。1611开普勒发表了《弯曲光学》,阐述了望远镜和显微镜的光学原理,提出了“天文望远镜”的思想。后来萨伊纳制造了第一台天文望远镜,牛顿在1668年制造了第一台天文反射望远镜。

18世纪下半叶,所有的光学仪器都是在开普勒透镜组合的基础上进行改造的。在他早期的实验中,伽利略用玻璃管制作了一个空气温度计。后来,托斯卡纳大公斐迪南二世将其改进,制成了液体温度计。

大约1714年,沃伦·海特创造了一种以他的名字命名的温度计,被称为华氏温度计。17年底,气压计、温度计与刻度尺、指针等附件一起安装,成为仪器家族的重要组成部分,也是仪器制造贸易的重要组成部分。数学仪器英国的吉米尼率先制造了数学仪器(1524 ~ 1562)。不久之后,英国雕塑家和模型师Humfray Cole开始专门制作乐器。此后出现了大量的仪器供应商,产品范围也从星盘、日晷、象限仪扩展到了观测和测量。其他仪器达到1650后,新的精密仪器不断制造出来。比如测量用的圆周率仪和量角器,航海用的高度观测仪和反八极仪,绘制和标定仪器用的刻度尺和绘图仪,还有波义耳制作的经纬仪、气泡水平仪、新型望远瞄准器、探测器、海水加热器、比重计、摆钟等。这些精密仪器为17世纪后自然科学的发展提供了重要保障,是科技发展的标志,也为科学仪器的进一步发展奠定了良好的基础。到18世纪初,由于科学研究和科学课堂的需求,厂商开始设计生产标准仪器和配件;仪器工匠与其他专业制造商联手制造光学、气动、磁学和电学方面的仪器。从此,仪器仪表正式结合起来,成为一门专门的学科。以蒸汽机的发明为标志,一种将蒸汽的能量转化为机械功的往复式动力机引起了18世纪的工业革命,人类进入了工业化时代。1800年,英国的特里维西克设计了一台可以安装在更大车体上的高压蒸汽机,这就是机车的雏形。英国的斯蒂芬·孙不断改进机车,于1829年制造出“火箭”蒸汽机车。机车以46公里/小时的速度牵引着一节载有30名乘客的车厢,引起了各国的关注,开创了铁路时代。自从奥斯特在1820发现电流的磁效应以来,奥斯特做了60多次实验,考察电流对磁针的作用以及电流对磁针的影响。21,65438年7月,他发表了题为《磁针上电流碰撞的实验》的论文,向科学界公布了电流的磁效应,揭开了电磁学的序幕,标志着电磁时代的到来。1831年8月26日,法拉第利用光伏电池,在一组线圈通电(或断电)的瞬间,在另一组线圈中产生感应电流,称为“光伏感应”。同年6月65438+10月65438+7月,法拉第完成了磁铁与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验,称为“磁电感应”,提出了磁场的概念,实现了“磁发电”,创立了电磁力学,设计了圆盘发电机,宣告了电气时代的到来,以电磁学为核心的第一代电磁仪器开始逐渐成熟。

电磁效应的发现和应用,为原始机械仪器发展到电磁仪器提供了理论和技术支持,使第一代指针式仪器正式形成和发展。3.麦克斯韦是继法拉第之后的电磁学大师。1865年,他预言了电磁波的存在,说并指出电磁波只能是横波,并计算出电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦在1873年建立了电磁理论,并在发表的科学巨著《电磁理论》中系统、全面、完美地阐述了电磁场理论,成为经典物理学的重要支柱之一。4.1886年到1888年,德国物理学家赫兹通过实验验证了麦克斯韦的理论,证明了无线电辐射具有波的所有特性,随后发现了无线电波,设计了雷达,开创了无线电波通信技术,使远距离无线测量仪器的出现成为可能,使电话、电视等电器得到了突飞猛进的发展。随着德国科学家伦琴和法国科学家维拉德(P.V. Vilade)发现X射线和γ射线,仪器的功能和概念因其超强穿透力而被进一步推向更深的领域,如广东叶正的X射线探伤机、孔探伤机ASIDA-JK2400、线宽探测仪等仪器,采用了X射线和γ射线超强穿透力研制的先进检验仪器设备。6.20世纪初,电子技术的发展使得各种电子仪器迅速产生,现在风靡全球的电子计算机就是从这个时代开始兴起的。同时,随着工业化程度的不断提高,各行各业的电子仪器如雨后春笋般出现,如测量、分析、生物、天文、汽车、电力、石油、化学仪器等等。

电子仪器的出现使仪器从模拟仪器过渡到数字仪器。