Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 333

В последнее время выпускают блокинг-генераторы, основанные на новом научном принципе. Этот научный прорыв ведет к разработкам новых светосигнальных устройств и другим открытиям в области импульсной техники.

Блокинг-генераторы применяются в радиотехнике и различных устройствах импульсной техники. В импульсной технике они необходимы для делителей частоты, в радиолокационных и телевизионных устройствах, при получении мощных кратковременных импульсов. При оборудовании водных и береговых путей сообщения блокинг-генераторы питают автоматические светосигнальные устройства, маяки с напряжением в 220 В.

Транспортные средства также не могут обойтись без блокинг-генераторов: их используют в реле сигнализации указателей поворота автомобилей, тракторов, трамваев, троллейбусов.

Вариометр – это радиотехнический прибор, название которого произошло от латинского слова vario – «изменяю» и греческого metreo – «измеряю». Вариометр представляет собой устройство для плавного изменения индуктивности. Он состоит из двух соединенных катушек индуктивности, которые меняют свое положение относительно друг друга.

В 1920—1930-х гг. обмотка вариометра была разделена на две соединенные секции: статор и ротор. Статор – наружная неподвижная секция, а ротор – внутренняя подвижная. Сумма индуктивностей секций и индуктивности между ними равнялась индуктивности самого вариометра.

Такая конструкция использовалась при перестройке колебательного контура приемника по его частоте. С течением времени трансформировались вид и функции вариометра, и он стал прибором с двумя катушками индуктивности.

В геофизике широко применяются магнитный и гравитационный вариометры. Магнитный вариометр предназначен для определения изменений геофизических величин, т. е. измеряет изменения во времени земного магнетизма. В специальных магнитных обсерваториях устанавливаются стационарные вариометры, объединяющие в себе три вариометра с магнитными стрелками.

Гравитационный вариометр определяет изменения поля тяготения около земной поверхности. Его изобрел в конце XIX в. венгерский ученый-физик Л. Этвеш. В состав такого вариометра входит специальное легкое коромысло, которое подвешивается на упругой нити. На концах коромысла на разной высоте укрепляются массы. Гравитационные силы действуют на массы, коромысло совершает круговые движения вокруг нити. Это происходит до тех пор, пока гравитационные силы притяжения не достигнут равновесия с упругими силами закрученной нити. Вариометр устроен таким образом, что, помимо гравитационного поля, на него не оказывают влияния температура, магнитное и электростатическое поля. Измерения, полученные с помощью этого прибора, используются для гравиметрической разведки – исследования неоднородного распределения плотности верхних слоев земной коры.

Вариометр используется также в сверхлегкой авиации – пилотами парапланов и дельтапланов. Он определяет скорость подъема и спуска летательного аппарата. Сделан вариометр в виде небольшой коробки, которая пристегивается к одежде на уровне бедра, талии или груди человека. На него нанесена специальная шкала, измеряющая скорость. Кроме этого, вариометр издает звуковые сигналы, частота которых возрастает с увеличением скорости. Многие модели этого прибора издают звуковые предупреждения при ускоренном снижении, если человек попал в нисходящий поток.

С развитием автоматизации вариометры стали электронными, источник энергии теперь – небольшая батарея. Лучшие модели оснащены автоматическими компенсаторами изменения давления и температуры. Они особенно необходимы при полете в термальных потоках воздуха. Самая последняя модель вариометра – Green-Valt. Он соединяет в себе два прибора: цифровые вариометр и альтиметр. С помощью Green-Valt можно узнать скорость подъема и снижения, абсолютную и относительную высоты, а также время полета.

Варистор – это нелинейный полупроводниковый резистор, его название происходит от английских слов variable – «переменный» и resistor – «резистор». Электрическая проводимость варистора меняется одинаково под воздействием отрицательного и положительного напряжений.

Варисторы изготовляются из полупроводника и связующего вещества. При температуре 1700 °С карбид кремния в порошкообразном виде, который является полупроводником, спекают вместе с глиной, лаками, смолами, жидким стеклом. После этого полученный в результате обжига элемент заключают в металл, припаивают выводы и наносят электроизоляционные и влагозащитные покрытия. Варистор имеет форму шайбы или диска. В зависимости от дальнейшего применения изготавливают низковольтные и высоковольтные варисторы. Они защищают от перенапряжения и побочных физических эффектов.

Варисторы достаточно надежны, могут выдерживать любые электрические нагрузки, но они производят низкочастотный шум и со временем, при колебаниях температуры, изменяются их параметры как электронного компонента.

Механизм работы варистора состоит в том, чтобы оградить от импульсного напряжения защищаемое устройство. Он включается параллельно тому оборудованию, которое будет защищать. Практикуется соединение варисторов в форме «звезды» или «треугольника». При нормальном рабочем режиме, без импульсных напряжений, варистор выполняет функцию изолятора. Когда возникает импульс, варистор снижает свое сопротивление и рассеивает энергию в виде тепла. После гашения импульса варистор снова приобретает первоначальное сопротивление.

С развитием микроэлектронной и полупроводниковой техники появились многослойные варисторы, такие как оксидо-цинковые, с симметричной вольтамперной характеристикой. Их функция заключается в защите бытовой электроники, аппаратуры средств связи, оборудования передачи электроэнергии, транспортных средств и другого электронного оборудования от импульсных воздействий напряжения. Такие варисторы рассеивают энергию благодаря определенному распределению энергии в их объеме. Небольшие по размерам варисторы, быстродействующие и обладающие надежной проводимостью, получили название чип-варисторы. В электронной промышленности они являются самыми распространенными и широко используемыми.

Для того чтобы варисторы отвечали самым различным требованиям современных технологий, ученые специально разработали многослойные варисторы с различными значениями емкости. Варисторы с низким значением емкости применяются в создании низкочастотного фильтра. Варисторы со средним значением экономят дополнительные конденсаторы и защищают от импульсных воздействий напряжения; с высоким значением – поглощают электромагнитные помехи.

Варисторы стабилизируют и регулируют низкочастотные токи и напряжения. В аналоговых вычислителях их применяют для решения различных математических действий.

Вибратор Герца – это открытый колебательный контур, который состоит из двух разделенных небольшим промежутком стержней. Стержни подключаются к источнику высокого напряжения, который создает искру в промежутке между ними.

В вибраторе Герца возбуждаются колебания быстропеременного тока, благодаря которым он излучает электромагнитные волны.

Именно вибратор Герца использовали А. С. Попов и Г. Маркони в 1895—1896 гг. Его применили как передатчик в первых практических схемах радиосвязи.

С началом изучения мощных источников генерации коротких электромагнитных волн и магнетронов в XX в. вибратор Герца стал активно использоваться в УКВ-диапазоне.

В 1886—1889 гг. Г. Герц проводил опыты, в результате которых должно было подтвердиться утверждение Дж. Максвелла о существовании электромагнитных волн и их основных свойствах. Две сферы или цилиндра диаметром 10—30 см, в других опытах – металлические листы со стороной 40 см, Герц укреплял на концах стержня, разрезанного посередине. На разрезах помещались полированные шарики, между которыми образовывался промежуток в несколько миллиметров шириной. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров. Цилиндры или листы присоединялись к источнику высокого напряжения, который заряжал листы положительными и отрицательными зарядами. Электрическая искра, возникающая в промежутке вибратора, уменьшает сопротивление. Пока искра существует, в вибраторе возникают затухающие колебания с высокой частотой. Излучение электромагнитных волн происходит из-за того, что вибратор не что иное, как открытый колебательный контур.

Вибратор Герца был назван именем своего создателя во время самых решающих опытов, когда он устанавливал поляризацию волн. Для этого необходимо было получить более короткие волны, чем предыдущие – 4,5 м. Для этого Герц использовал медные стержни длиной 9 см и диаметром 3 см. Медные шары на концах стержней были диаметром 4 см. В результате этого опыта Герц получил волны длиной 60 см, частотой 500 МГц.