Гониометр

Гонио́метр — класс измерительных приборов для высокоточного измерения углов. Объекты измерения и способы измерения могут быть самыми различными, от конечностей человека до световых потоков. Исторически первые гониометры были вариациями транспортира с одной или несколькими передвижными частями. Позднее и в применении к отдельным областям науки речь идёт о разных приборах, объединённых одним названием и сутью измерения (угол между чем-либо). Само название происходит из сложения др.-греч. γωνία (угол) и μετρέω (измеряю).

Кристаллография

В кристаллографии гониометры используют для измерения углов между гранями кристаллов или сферических координат <math>r</math> и <math>\varphi</math> граней. С развитием рентгенографии этот метод потерял роль основного в геометрической кристаллографии, однако он сохраняет своё значение в морфологии и теории роста кристаллов.

Исторически первыми были прикладные (или прикасательные) гониометры, то есть приборы, которые прикладывали непосредственно к кристаллу и производили измерение. Наиболее известен гониометр такого типа, который создал в XVIII веке Арну́ Каранжо́, мастер-механик при лаборатории Роме-де-Лиля.

Впоследствии исследователи перешли на более удобные и точные отражательные гониометры. В них измерения производились по отражению светового луча от граней кристалла. Первый однокружный отражательный гониометр создал в начале XIX века Уильям Волластон.

Двукружные отражательные гониометры были разработаны в конце XIX века русским учёным Е. С. Фёдоровым, исследователем фирмы «Цейс» в Йене 3игфридом Чапским и немецким же учёным Виктором Гольдшмидтом. В двукружном гониометре измерение сопровождается двумя круговыми вращениями:

1. кристалла вокруг одной из осей;
2. кристалла же вокруг оси, перпендикулярной первой (у Фёдорова) или трубы с коллиматором вокруг оси, перпендикулярной первой (у Чапского).

Располагая двумя степенями свободы, можно замерить сферические координаты <math>r</math> и <math>\varphi</math> всех граней без дополнительной юстировки кристалла. Это преимущество двукружных гониометров обусловило их быстрое распространение и широкое применение.

Варианты Фёдорова, Чапского и Гольдшмидта были представлены научному сообществу примерно в одно время, в 1892—1893 годы, что тогда же и позднее порождало споры о первенстве. В СССР, в рамках борьбы за русские приоритеты, русскому учёному и народовольцу Е. С. Фёдорову отдавался безоговорочный приоритет, Зигфрид Чапский же подавался как скопировавший русское изобретение. В новой датировке изобретение Фёдорова состоялось в 1889 году, малоупоминаемый Гольдшмидт изобрёл свой прибор в 1892, а Чапский скопировал с усовершенствованиями у Фёдорова в 1893. Острота вопроса не исчезла и после распада СССР.

Как и со многими изобретениями, время которых назрело, двукружный гониометр как развитие идеи теодолита мог быть изобретён в разное время и разными людьми вполне независимо. Однако и курс кристаллографии в российских вузах на 2007 год вполне категоричен с минимальным вниманием к Чапскому:

Двукружный отражательный гониометр построен в 1889 г. по принципу теодолита гениальным русским кристаллографом Е.С. Федоровым (1853 – 1919). Позднее аналогичные, отличающиеся в частностях, инструменты были сконструированы В. Гольдшмидтом (1853-1933) и 3. Чапским.

Профессор А. И. Китайгородский в своей книге «Рентгеноструктурный анализ» (1950), не затрагивая сам вопрос приоритетов, уверенно рассматривает гониометры Фёдорова и Чапского как вполне самостоятельные приборы со своими достоинствами и методиками использования.

Медицина

В медицине гониометры используются для измерения подвижности суставов для выявления возможных двигательных проблем и выбора методов восстановительной терапии. Как отдельная наука со своим набором методик и инструментов гониометрия известна в научной литературе с 1914 года.

Следует подчеркнуть, что гониометрия в медицине занимается вопросами именно подвижности в суставах, её амплитудой в сравнении со стандартами для данного соматотипа и симметричностью с обеих сторон (для конечностей). Измерения статических показателей, как в краниометрии, относятся к иным областям антропометрии.

Простейшим средством измерения является прикладной (то есть прикладываемый прямо к телу) гониометр. Это по сути просто транспортир с подвижной планкой или линейкой на нём, как на иллюстрации справа. Его преимущества — простота и портативность. Однако у него есть и два недостатка при более глубоких обследованиях подвижности суставов:

1. Он позволяет измерять угол только в одной плоскости.
2. Несовпадение осей самого гониометра и осей исследуемой конечности.

В 1987 году на рынке появились гибкие гониометры, состоящие из особого гибкого прута с манжетами. Такие гониометры решали проблему с несовпадением осей, но только для открытых конечностей, не имеющих толстых повязок. С развитием электроники появились более точные и функциональные (но и более дорогие) варианты гониометров с прикрепляемыми датчиками. В таких гониометрах угол определяется по электрическим характеристикам между двумя датчиками, закреплёнными, например, на теле и на запястье поднимаемой руки. Коммерческим развитием идеи является технология захвата движения при съёмках фильмов.

Промышленность

Промышленные гониометры используются для измерения углов между любыми способными отражать свет поверхностями. По своей сути это те же отражательные гониометры, как и в кристаллографии с дополнительной электроникой: автоколлиматоры, средства сохранения и передачи результатов замеров и т. п. Также назначение и условия эксплуатации могут предъявлять дополнительные требования по устойчивости к агрессивной среде (вибрация, грязь, запыление и т. д.).

Для измерения различных оптических деталей и проверки угловых мер предназначены гониометры 1, 2 и 3 разряда. На российском рынке на 2013 год широким спросом пользовались достаточно устаревшие визуальные гониометры производства киевского завода «Арсенал» (модели ГС-2, Г5М и ГС-5) и современные цифровые гониометры производства «НПК „Диагностика“» (модели СГ-1Ц и СГ-3Ц), а также импортные аналоги.

Ссылки

• Гониометр // Военная энциклопедия : [в 18 т.] / под ред. В. Ф. Новицкого [и др.]. — СПб. ; [М.] : Тип. т-ва И. В. Сытина, 1911—1915.</span>
• Goniometer (английская статья в Encyclopædia Britannica 1911 года)

Отрывок, характеризующий Гониометр

– Ваше превосходительство, – сказал он по немецки, выдвигаясь вперед и обращаясь к австрийскому генералу. – Имею честь поздравить.
Он наклонил голову и неловко, как дети, которые учатся танцовать, стал расшаркиваться то одной, то другой ногой.
Генерал, член гофкригсрата, строго оглянулся на него; не заметив серьезность глупой улыбки, не мог отказать в минутном внимании. Он прищурился, показывая, что слушает.
– Имею честь поздравить, генерал Мак приехал,совсем здоров,только немного тут зашибся, – прибавил он,сияя улыбкой и указывая на свою голову.
Генерал нахмурился, отвернулся и пошел дальше.
– Gott, wie naiv! [Боже мой, как он прост!] – сказал он сердито, отойдя несколько шагов.
Несвицкий с хохотом обнял князя Андрея, но Болконский, еще более побледнев, с злобным выражением в лице, оттолкнул его и обратился к Жеркову. То нервное раздражение, в которое его привели вид Мака, известие об его поражении и мысли о том, что ожидает русскую армию, нашло себе исход в озлоблении на неуместную шутку Жеркова.
– Если вы, милостивый государь, – заговорил он пронзительно с легким дрожанием нижней челюсти, – хотите быть шутом , то я вам в этом не могу воспрепятствовать; но объявляю вам, что если вы осмелитесь другой раз скоморошничать в моем присутствии, то я вас научу, как вести себя.
Несвицкий и Жерков так были удивлены этой выходкой, что молча, раскрыв глаза, смотрели на Болконского.
– Что ж, я поздравил только, – сказал Жерков.
– Я не шучу с вами, извольте молчать! – крикнул Болконский и, взяв за руку Несвицкого, пошел прочь от Жеркова, не находившего, что ответить.
– Ну, что ты, братец, – успокоивая сказал Несвицкий.
– Как что? – заговорил князь Андрей, останавливаясь от волнения. – Да ты пойми, что мы, или офицеры, которые служим своему царю и отечеству и радуемся общему успеху и печалимся об общей неудаче, или мы лакеи, которым дела нет до господского дела. Quarante milles hommes massacres et l'ario mee de nos allies detruite, et vous trouvez la le mot pour rire, – сказал он, как будто этою французскою фразой закрепляя свое мнение. – C'est bien pour un garcon de rien, comme cet individu, dont vous avez fait un ami, mais pas pour vous, pas pour vous. [Сорок тысяч человек погибло и союзная нам армия уничтожена, а вы можете при этом шутить. Это простительно ничтожному мальчишке, как вот этот господин, которого вы сделали себе другом, но не вам, не вам.] Мальчишкам только можно так забавляться, – сказал князь Андрей по русски, выговаривая это слово с французским акцентом, заметив, что Жерков мог еще слышать его.
Он подождал, не ответит ли что корнет. Но корнет повернулся и вышел из коридора.


Гусарский Павлоградский полк стоял в двух милях от Браунау. Эскадрон, в котором юнкером служил Николай Ростов, расположен был в немецкой деревне Зальценек. Эскадронному командиру, ротмистру Денисову, известному всей кавалерийской дивизии под именем Васьки Денисова, была отведена лучшая квартира в деревне. Юнкер Ростов с тех самых пор, как он догнал полк в Польше, жил вместе с эскадронным командиром.
11 октября, в тот самый день, когда в главной квартире всё было поднято на ноги известием о поражении Мака, в штабе эскадрона походная жизнь спокойно шла по старому. Денисов, проигравший всю ночь в карты, еще не приходил домой, когда Ростов, рано утром, верхом, вернулся с фуражировки. Ростов в юнкерском мундире подъехал к крыльцу, толконув лошадь, гибким, молодым жестом скинул ногу, постоял на стремени, как будто не желая расстаться с лошадью, наконец, спрыгнул и крикнул вестового.
– А, Бондаренко, друг сердечный, – проговорил он бросившемуся стремглав к его лошади гусару. – Выводи, дружок, – сказал он с тою братскою, веселою нежностию, с которою обращаются со всеми хорошие молодые люди, когда они счастливы.
– Слушаю, ваше сиятельство, – отвечал хохол, встряхивая весело головой.
– Смотри же, выводи хорошенько!
Другой гусар бросился тоже к лошади, но Бондаренко уже перекинул поводья трензеля. Видно было, что юнкер давал хорошо на водку, и что услужить ему было выгодно. Ростов погладил лошадь по шее, потом по крупу и остановился на крыльце.
«Славно! Такая будет лошадь!» сказал он сам себе и, улыбаясь и придерживая саблю, взбежал на крыльцо, погромыхивая шпорами. Хозяин немец, в фуфайке и колпаке, с вилами, которыми он вычищал навоз, выглянул из коровника. Лицо немца вдруг просветлело, как только он увидал Ростова. Он весело улыбнулся и подмигнул: «Schon, gut Morgen! Schon, gut Morgen!» [Прекрасно, доброго утра!] повторял он, видимо, находя удовольствие в приветствии молодого человека.
– Schon fleissig! [Уже за работой!] – сказал Ростов всё с тою же радостною, братскою улыбкой, какая не сходила с его оживленного лица. – Hoch Oestreicher! Hoch Russen! Kaiser Alexander hoch! [Ура Австрийцы! Ура Русские! Император Александр ура!] – обратился он к немцу, повторяя слова, говоренные часто немцем хозяином.
Немец засмеялся, вышел совсем из двери коровника, сдернул
колпак и, взмахнув им над головой, закричал:
– Und die ganze Welt hoch! [И весь свет ура!]
Ростов сам так же, как немец, взмахнул фуражкой над головой и, смеясь, закричал: «Und Vivat die ganze Welt»! Хотя не было никакой причины к особенной радости ни для немца, вычищавшего свой коровник, ни для Ростова, ездившего со взводом за сеном, оба человека эти с счастливым восторгом и братскою любовью посмотрели друг на друга, потрясли головами в знак взаимной любви и улыбаясь разошлись – немец в коровник, а Ростов в избу, которую занимал с Денисовым.
– Что барин? – спросил он у Лаврушки, известного всему полку плута лакея Денисова.
– С вечера не бывали. Верно, проигрались, – отвечал Лаврушка. – Уж я знаю, коли выиграют, рано придут хвастаться, а коли до утра нет, значит, продулись, – сердитые придут. Кофею прикажете?
– Давай, давай.
Через 10 минут Лаврушка принес кофею. Идут! – сказал он, – теперь беда. – Ростов заглянул в окно и увидал возвращающегося домой Денисова. Денисов был маленький человек с красным лицом, блестящими черными глазами, черными взлохмоченными усами и волосами. На нем был расстегнутый ментик, спущенные в складках широкие чикчиры, и на затылке была надета смятая гусарская шапочка. Он мрачно, опустив голову, приближался к крыльцу.
– Лавг'ушка, – закричал он громко и сердито. – Ну, снимай, болван!
– Да я и так снимаю, – отвечал голос Лаврушки.
– А! ты уж встал, – сказал Денисов, входя в комнату.
– Давно, – сказал Ростов, – я уже за сеном сходил и фрейлен Матильда видел.
– Вот как! А я пг'одулся, бг'ат, вчег'а, как сукин сын! – закричал Денисов, не выговаривая р . – Такого несчастия! Такого несчастия! Как ты уехал, так и пошло. Эй, чаю!
Денисов, сморщившись, как бы улыбаясь и выказывая свои короткие крепкие зубы, начал обеими руками с короткими пальцами лохматить, как пес, взбитые черные, густые волосы.
– Чог'т меня дег'нул пойти к этой кг'ысе (прозвище офицера), – растирая себе обеими руками лоб и лицо, говорил он. – Можешь себе пг'едставить, ни одной каг'ты, ни одной, ни одной каг'ты не дал.
Денисов взял подаваемую ему закуренную трубку, сжал в кулак, и, рассыпая огонь, ударил ею по полу, продолжая кричать.
– Семпель даст, паг'оль бьет; семпель даст, паг'оль бьет.
Он рассыпал огонь, разбил трубку и бросил ее. Денисов помолчал и вдруг своими блестящими черными глазами весело взглянул на Ростова.
– Хоть бы женщины были. А то тут, кг'оме как пить, делать нечего. Хоть бы дг'аться ског'ей.
– Эй, кто там? – обратился он к двери, заслышав остановившиеся шаги толстых сапог с бряцанием шпор и почтительное покашливанье.
– Вахмистр! – сказал Лаврушка.
Денисов сморщился еще больше.
– Сквег'но, – проговорил он, бросая кошелек с несколькими золотыми. – Г`остов, сочти, голубчик, сколько там осталось, да сунь кошелек под подушку, – сказал он и вышел к вахмистру.
Ростов взял деньги и, машинально, откладывая и ровняя кучками старые и новые золотые, стал считать их.
– А! Телянин! Здог'ово! Вздули меня вчег'а! – послышался голос Денисова из другой комнаты.
– У кого? У Быкова, у крысы?… Я знал, – сказал другой тоненький голос, и вслед за тем в комнату вошел поручик Телянин, маленький офицер того же эскадрона.
Ростов кинул под подушку кошелек и пожал протянутую ему маленькую влажную руку. Телянин был перед походом за что то переведен из гвардии. Он держал себя очень хорошо в полку; но его не любили, и в особенности Ростов не мог ни преодолеть, ни скрывать своего беспричинного отвращения к этому офицеру.
– Ну, что, молодой кавалерист, как вам мой Грачик служит? – спросил он. (Грачик была верховая лошадь, подъездок, проданная Теляниным Ростову.)
Поручик никогда не смотрел в глаза человеку, с кем говорил; глаза его постоянно перебегали с одного предмета на другой.
– Я видел, вы нынче проехали…