Техника - молодёжи 1944-10-11, страница 4

Когда инженеру нужно установить причину вибраций машины, врачу — характер заболевания сердца* артиллеристу — поведение орудия при выстреле или скорость снаряда, летчику—'направление полета* -музыканту — состав звука, современная техника предлагает им для этих разнообразных целей простой, чувствительный, а главное — чрезвычайно быстро действующий прибор, способный регистрировать самые кратковременные процессы.

Таким универсальным прибором является электронно-лучевая трубка, впервые построенная в 1897 году физиком Брауном (трубка Брауна), Первоначально а га трубка применялась для исследования свободного потока электронов в пустоте, гак называемых «катодных лучей*. После же ряда усовершенствований, примерно с 1920 года, она стала основной частью катодных осциллографов, употребляющихся для регистрации и наблюдения* быстрых явлений, С помощью осциллографа можно получить фотографически, или наблюдать непосредственно глазом графики всевозможных- импульсов или колебаний. При этом, хотя электроннолучевая трубка реагирует только на электрические колебания, с ее помощью можно изучать н звуковые, и механические, и оптические явления, так как превратить звуковые, механические или световые колебания в электрические не представляет никакого труда. Для этого служат микрофоны, электромагнитные адаптеры* фотоэлементы и другие широко известные приборы. Получающиеся от них' токи в случае надобности многократно усиливаются электронным» лампами, и таким образом даже ничтожные колебания становятся способными вызвать сильное отклонение штока электронов.

Что же представляет собою электронно-лучевая трубка? Б общих чертах это прибор, -позволяющий получить поток, «луч» свободно летящих электронов, наподобие пуль из пулемета, Сло* во «луч» здесь употребляется фигурально» так как на самом деле в трубке мы встречаемся не с лучом, а с потоком материальных частиц — электронов.

В заяаяшюй стеклянной колбе конусообразной формы, из которой удален воздух* размещены несколько электродов: накаливаемый током катод, испускающий электроны, окружающий его цилиндр с отверстием" для вылета электронов (цилиндр Венельта) « один или два анода в виде трубочки или диска с отверстием Отрицательно заряженный цилиндр Венельта и положи

тельно заряженные аноды заставляют электроны лететь с большой скоростью узким пучком, «лучом». Электроны ударяются* о стенку трубки, покрытую изнутри веществом, светящимся под ударами электронов. В месте падения «луча» появляется яркое светящееся пятно.

Кроме перечисленных электродов, служащих для получения электронного «луча», в трубке помещены четыре управляющие пластинки, расположенные попарно на пути «луча» во взаимно перпендикулярных плоскостях. Заряжая одну или обе пары этих пластинок противоположными зарядами, можно отклонить летящие электроны, и светлый зайчик «а экране трубки при этом сместится в сторону. Вертикальная пара пластинок создает горизонтальное смещение луча, горизонтальная пара — вертикальное.

Ни один измерительный прибор, имеющий в своем устройстве подвижную катушку* магнит, стрелку и пр,, ?не в состоянии вследствие инерции этих частей регистрировать очень короткие импульсы или быстрые колебания. Электронный же «луч» не обладает сколько-нибудь заметной инерцией, к -поэтому электронно-лучевой осциллограф способен «следовать» за самыми быстрыми колебаниями тока.

Исследуемые импульсы или колебания после усиления их до требуемой мощности подводятся к одной из пар управляющих пластинок трубки. Светлый зайчик на экране тотчас начинает совершать колебания и из точки превращается в черточку, Чтобы зафиксировать эти колебания, получить их графическое изображение, применяется вторая пара управляющих- пластинок. С их помощью заставляют «луч» совершать колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости исследуемых колебаний. Обычно вертикальными пластинками смещают «луч» в горизонтальном направлении, так как т графиках «ось времени» принято чертить горизонтальной, Для этого применяется напряжение, 'периодически возрастающее за определенное время и падающее до нуля. Получить" такое напряжение можно довольно просто с помощью конденсатора, постепенно заряжающегося через большое сопротивление. Когда разность потенциалов на обкладках конденсатора сделается равной потенциалу зажигания присоединенной к нему неоновой лампы, наступает разряд, и- лампа на мгновение вспыхивает. Затем процесс повторяется снова. Графическое изображение получающегося при этом напряжения напоминает зубья пилы;

поэтому такое напряжение назвали пилообразным. Под действием его электронный «луч» плавно отклонится в сторону, затем очень быстро вернется в исходное положение и вновь начнет отклоняться.

Чтобы рассмотреть на экране трубки какие-нибудь колебания, например вибрации машины, совершающей 100 оборотов в секунду, нужно (подобрать частоту пилообразного напряжения также в 100 колебаний в секунду. Тогда за время, пока «луч» отклоняется в сторону, он совершит одно колебание н в вертикальном направлении, вычертив кривую вибрации, Так как в следующий раз все повторится сначала и «луч» снова пройдет с очень большой скоростью через те же положения, на экране трубш мы увидим как бы неподвижную фигуру той или иной формы. Если с течением времени характер исследуемых колебаний изменится, «луч» начнет описывать другой путь, и форма фигуры станет иной,

На первый взгляд может показаться очень трудным подобрать частоту пилообразного напряжения* в точности равную частоте вибрации машины. Однако т практике это осуществляется довольно просто. При несовпадении частот колебаний тока на обеих заарах управляющих пластинок фигура на экране все время смешается вправо или влево* Но как только будет достигнуто полное совпадение частот, фигура остановится, Регулировать же частоту пилообразного напряжения,, для¹ того чтобы «подогнать» его к частоте изучаемых колебаний, можно путем изменения сопротивления или емкости конденсатора генератора.

При исследовании машин удобно пользоваться вместо генератора с кео-

Схема устройства электронно-лучевой трубки: / — катод, 2—■ цилиндр Венельта, S и 4 ~~ аноды* 5 и 6 — управляющие пластинка, 7 — светящийся слой. Пунктиром показано направление *луча# электронов,

новой лампой -потенциометром, вращающимся от вала машины. В этом случае не только обеспечивается полное совпадение частот вибрации и «развертки», но и легко устанавливается, при каком положении потенциометра, то есть вала машины, возникают особенно сильные вибрации.

В качестве примера рассмотрим еще случай применения электронно-лучевой трубки в телевизоре. Если на управляющие 'пластинки подвести два пилообразных напряжения — одно, скажем, в 25 периодов в секунду, а другое в 2 500, то световой зайчик 25 раз в секунду прочертит на экране 100 «строк» Для глаза, задерживающего зрительное впечатление около 0,1 секунды, при этом освещенной покажется вся площадь, по которой пробежал луч. Если одновременно будет меняться яркость «луча», то есть интенсивность потока электронов, то отдельные места экрана станут ярче или темнее. Таким образом, путем тройного управления «лучом» электронов можно нарисовать на экране передаваемое изображение,

Приведенные првмеры далеко m исчерпываю? всех случаев применения электрошю-лучевой трубки. Они лишь иллюстрируют огромные возможности этого прибора, без которого были бы немыслимы ни точные исследования токов сердца, ни такое достижение современной техники, как рад$мокация.

2