Косвенные измерения

До сих пор были рассмотрены антенны в «пустом пространстве», изолированно от окружающих предметов. Ясно, что такая обстановка и то весьма приближенно может сложиться только в открытом космическом пространстве.

Современное развитие техники и технологии открывает заманчивые перспективы использования в практических целях возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, морских приливов, лучистая энергия Солнца, получаемая на Землей в космическом пространстве, энергия растительных энергетических плантаций и т. п. Ориентация научных и практических работ па такие источники энергии позволит уменьшить потребление органического топлива.

Экономически нецелесообразно строить ТЭС в районах, удаленных от мест добычи топлива. Поэтому в нашей стране построен ряд АЭС на Крайнем Севере и в пустынях. Этот принцип был главным при строительстве Кольской, Билибинской АЭС на Чукотке и Шевченковской АЭС (полуостров Мангышлак). Важную роль играет разработка «малой атомной энергетики»—АЭС небольшой мощности для работы в особых условиях: например, в труднодоступных районах, в космическом пространстве. Они представляют собой легкие малогабаритные реакторы. Во многих из них атомная энергия непосредственно превращается в электрическую. Первой в мире установкой такого рода был реактор «Ромашка», сейчас созданы установки «Топаз».

Излучение бета-частиц обусловлено потоком электронов и позитронов. Проникающая способность бега-излучения во много раз больше, чем альфа-частиц и протонов той же энергии. Источниками бета-частиц являются радиоактивные-изотопы. Бета-частицы излучаются при ядерных реакциях и являются составной частью космических излучений, Энергия бета-частиц достигает несколько миллионов электронвольт. В космическом пространстве (за пределами атмосферы) обнаружены электроны с энергией больше 300 МэВ.

Иначе, чем в земных условиях, могут протекать явления и за пределами наших непосредственных наблюдений. Так, можно полагать, что за пределами Земли, в космическом пространстве, где вещество сильно разрежено и температуры низки, явления протекают так, что они сопровождаются не ростом, а уменьшением энтропии, и это компенсирует увеличение энтропии, происходящее на наших глазах.

Экономически нецелесообразно строить ТЭС в районах, удаленных от мест добычи топлива. Поэтому в Советском Союзе строят и будут строить АЭС и на Крайнем Севере, и в пустынях. Этот принцип был главным при строительстве Кольской, Билибинской АЭС на Чукотке и Шевченковской АЭС (полуостров Мангышлак). Важную роль играет разработка «малой атомной энергетики» — АЭС небольшой мощности для работы в особых условиях: например, в труднодоступных районах, в космическом пространстве. Они представляют собой легкие малогабаритные реакторы. Во многих из них атомная энергия непосредственно превращается в электрическую. Первой в мире установкой такого рода был реактор «Ромашка», сейчас созданы установки «Топаз».

Вторая причина связана с необходимостью расчета и конструирования систем радиосвязи, радиолокации и радиоуправления для работы на очень далеких расстояниях на Земле и в космическом пространстве. Особенностью таких систем дальнего действия является возникновение на пути передачи радиосигнала специфических помех из-за непостоянства условий распространения радиоволн. Действие подобных помех проявляется только в процессе передачи сигналов. При анализе подобного радиоканала, его представляют с помощью переменного комплексного коэффициента передачи, так как существуют факторы, изменяющие не только затухание на пути сигнала к приемнику, но и фазу принимаемых колебаний (например, при многолучевом распространении радиоволн). Помехи такого происхождения называют мультипликативными1', в отличие от аддитивных, т. е. складывающихся с сигналом.

Автоматизация производства является основой повышения производительности труда и качества продукции. Машины и аппараты могут провести измерения с большой степенью точности и выполнить большое количество операций в единицу времени. Кроме того, машины и аппараты могут выполнять различные операции в сложных условиях: при высокой и низкой температурах, в средах с ядовитыми жидкостями и газами, в вакууме и космическом пространстве. Все это дает возможность с помощью автоматизации осуществить более полный и всесторонний контроль за качеством продукции, за производственными процессами, за изменением физических величин, а также более оперативно осуществлять управление технологическими процессами.

Измерительная техника, в том числе и электроизмерительная, как наиболее универсальная по своим возможностям, за последние годы претерпела существенные качественные изменения. Возникли новые виды средств измерений: измерительные преобразователи, основанные на самых различных физических явлениях и осуществляющие преобразование практически любых физических величин в электрические сигналы, в том числе дискретные; цифровые средства измерений — приборы с цифровым отсчетом и регистрацией; автоматические информационно-измерительные системы, позволяющие производить измерения многих величин в большом числе пунктов с логическими устройствами для обработки результатов измерений, и др. Для измерений широко используется электронная, полупроводниковая, импульсная техника. Расширились области применения электрических методов для измерений различных неэлектрических величин. Значительно возросли требования в отношении диапазонов измеряемых величин, точности измерений, условий измерений (высокие и низкие температуры, вибрации, ускорения и др.) на Земле, в космическом пространстве, в глубинах океана. Наряду с величинами детерминированными требуется измерять также величины, характеризующие случайные процессы.

Измерения часто приходится проводить в условиях, существенно отличающихся от нормальных: высокие и низкие температуры; наличие вибраций или ускорений; повышенные и пониженные давления и др. Условия проведения измерений в лаборатории, цехе, поле или космическом пространстве, естественно, резко различны, что накладывает в каждом случае определенные требования в отношении метода измерений и средств измерений.

возникающие в самой радиоаппаратуре в виде шумов, а также в результате электромагнитных процессов в атмосфере и космическом пространстве, называемые флуктуационными;

Косвенные измерения непосредственно измеряемой величины не дают. Ее находят вычислением, используя результаты прямых измерений вспомогательных величин, с которыми искомая величина связана известной зависимостью. Например, мощность в электрической цепи постоянного тока можно найти по показаниям амперметра и вольтметра (P=UI).

При -исследовании физических явлений, как правило, проводят косвенные измерения, поскольку прямые измерения не всегда возможны или достаточно точны.

Измерение малых токов и напряжений. Для определения малых постоянных токов можно использовать как прямые, так и косвенные измерения. В первом случае ток можно измерять зеркальными гальванометрами и стрелочными магнитоэлектрическими приборами. Наименьший ток, который можно измерить зеркальным гальванометром, равен приблизительно Ю-11 А, а стрелочным магнитоэлектрическим прибором — 10~б А. Чтобы повысить чувствительность, измеряемый ток подают на вход усилителя постоянного тока, к выходу которого присоединяют стрелочный магнитоэлектрический прибор. Для этого

Измерение средних токов и напряжений. К средним токам и напряжениям условно можно отнести токи в диапазоне от 10 мА до 50—100 А и напряжения от 10 мВ до 600 В. Для измерения средних постоянных токов можно использовать прямые и косвенные измерения. Для измерения напряжений используют только прямые измерения.

Косвенные измерения определяются как измерения, выполняемые при воздействии на вход измерительного устройства величины Y, функционально связанной с измеряемой величиной X:

Поскольку совокупные (совместные) и косвенные измерения описываются идентичными уравнениями, в дальнейшем ограничимся рассмотрением только прямых и косвенных измерений.

Косвенные измерения используются в тех случаях, когда физическую величину невозможно или сложно измерить прямо, или же тогда, когда они обеспечивают более высокую точность, чем прямые измерения.

Косвенные измерения используются в тех случаях, когда физическую величину невозможно или сложно измерить прямо, или же тогда, когда они обеспечивают более высокую точность, чем прямые измерения.

Канал лидера, как и канал всякого стримера, заполнен плазмой, следовательно, обладает определенной проводимостью. Верхним концом лидерный канал соединен с одним из заряженных центров в облаке, поэтому часть зарядов этого центра стекает в канал лидера. Распределение заряда' в канале должно быть неравномерным, возрастая к его концу. Однако некоторые косвенные измерения позволяют предположить, что абсолютная величина заряда на головке лидера невелика и в первом приближении канал можно считать равномерно заряженным с линейной плотностью зарядов о ( 12-1, а). Общий заряд в канале лидера в этом случае равен Q = al, где / — длина канала, причем обычно значение его составляет около 10% значения заряда, стекающего в землю во время единичного разряда молнии. В 70—80% всех случаев этот заряд имеет отрицательную полярность.

Сущность метода непосредственной оценки заключается в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию одного (прямые измерения) или нескольких (косвенные измерения) приборов, заранее проградуированных в единицах измеряемой величины или в единицах других величин, от которых зависит измеряемая величина. Простейшим примером метода непосредственной оценки может служить измерение какой-либо величины одним прибором, шкала которого проградуирована в соответствующих единицах.

Косвенные измерения. Допустим, что измеряемая величина у является функцией аргументов а, Ь, с, ..., измеряемых прямыми измерениями, т.е. у = F (a, b, с,...). Проведя обработку ряда наблюдений для каждого аргумента методом, изложенным для прямых измерений, можно найти действительные значения аргументов А, В, С, ... и их средние квадратические отклонения ОА, ав, ос, ... или их оценки SA, SB, Sc, •••