TOIMETISED TARTU RIIKLIKU ÜLIKOOLI

TOIMETISED TARTU RIIKLIKU ÜLIKOOLI УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ТАРТУСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ACTA ET COMMENTATIONES UNIVERSITATIS TARTUENSIS 443 ПРОЦЕССЫ И ПРИБОРЫ ИОНИЗАЦИЯ, АЭРОЗОЛИ, ЭЛЕКТРОМЕТРИЯ IX -44 Ъ TARTU RIIKLIKU ÜLIKOOLI TOIMETISED УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ТАРТУСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ACTA ET COMMENTATIONES UNIVERSITATIS TARTUENSIS ALUSTATUD 1893.a. VIHIK 443 ВЫПУСК ОСНОВАНЫ В 1893.г. ПРОЦЕССЫ И ПРИБОРЫ ИОНИЗАЦИЯ, АЭРОЗОЛИ, ЭЛЕКТРОМЕТРИЯ IX ТАРТУ 19 7 7 Редколлегия: К. Куду, Я. Рейыет, 0. С а к с Ответственныйредактор: А. Ха ль яс те У ч е н ы ез а п и с к иТ а р т у с к о г ог о с у д а р с т в е н н о г оу н и в е р с и т е т а . В ы п у с к443. ИОНЯЗАЦШ, А Э Р О З О Л И ,Э Л Е К Т Р О М Е Т Р И ЯIX. П р о ц е с с ыип р и б о р ы .Н ар у с с к о мязыке. Р е з ю м ен аа н г л и й с к о м языке. Т а р т у с к и йг о с у д а р с т в е н н ы йу н и в е р с и т е т . Э СС Р, г. Та р т у , ул. Ю л и к о о л и , 18. О т в е т с т в е н н ы йр е д а к т о рА.Халъясте. К о р р е к т о р ыЛ.Аболдуева, Л.Кивимяги. С д а н о вп е ч а т ь 09.12.77. Е У м а г ап е ч а т н а я30x45 1/4. Печ. л и с т о вИ.О. Учетно-изд. л и с т о в9,0. Т и р а ж500. MB 07360. Т и п о г р а ф и я ТГУ, Э С СР , г. Т а р т у , ул. П я л с о н и , 14. Зак. Jt 1554. Ц е н аI руб. 40 к о п 2-3 а& п:! •« ксg у I Тар ту ск ий г о с у д а р с т в е н н ы йу н и в е р с и т е т , 1977 ИС СЛ ЕД ОВ АНИ ЕП О С Л ЕД ОВ АТ ЕЛ ЬН ОС ТИ ПЕР ВИ ЧН ЫЙ- ВТОРИЧНЫЙС Т Р И М Е РВВОЗ ДУ ХЕ М.Х. Айнтс, К.Ф. Куду, А.Я. Х а л ь я с т е Известно, ч т о вп р о м е ж у т к е острие-плоскость п р иположи те л ь н о мп о т е н ц и а л ен ао с т р и ев с л е дзап е рв ич ны мс тр и м е р о м р ас пр ос тр ан яе тс яв т о р а яс в е т я щ а я с я зона, и с х о д я щ а яо т ос трия. Е ер а з в ит ие вс ан тим е т р о в ы хп р о м е жу тк ах в п е р в ы еб ы л о и с с л е д о в а н оХ а д с о но м [i] . Э т ов т о р и ч н о еяв ле ни е вс л у ч а е к о р о т к и х пр ом е ж у т к о вХ а д с о ниЛ е б[i, 2] н а з ы вал и "вторич н ы мстримером" и л и "вторичной во л н о йионизации", авс л у ч а еу м е р е н н од л и н н ы хп ро ме жу тк овК ри ци н г е р [з] ис п о л ь з о в а л те р м и н "лидер", к а ки б о л е ер ан н и еи с с л ед ов ат ел идл ин но й искры. Дау со н [4] утверждает, ч т ов т о р и ч н ы йс т р и м е р Хад со наили д е рКрицингера, хотяин а б л ю д е н н ы е пр и с и л ь н о раз ли чн ыхэк с п е р и м е н т а л ь н ы хусловиях, - с х о д н ы е явления. О б ы ч н ов о з н и к н о в е н и ев т о р и ч н о г ос т р и м е р авк о р о т к и х про м е ж у тк ах с в я з ы в а ю т см о м е нт омпр и б ы т и яп е р в и ч н о г о стри ме ра напр от иво л е ж а щ и йэл е к т р о д[i, 2] . Вдли нн ых п р о м еж ут ка х п е р в ы ес т р и м е р ын ес п о с о б н ып е р е с е ч ьв е с ь промежуток. П ола гают, ч т ор а з в и т и елидерас т а н о в и т с я во зм о ж н ы мтогда, ког дап р и ан одн ыйу ч а с ток с т р и м е р н о г о кан ал ар а з о гр ет то к о м с т р и м е р ад о температур, д о с т а т оч ныхдля т е рм ои они за ци и [б]. С л е д о в а т е л ь н оивд а н н о мс л у ч а елид ерп оя в л я е т с я снекото рой задержкой. Вт ож ев р е м яим е ю т с яэ кс пе р и м е н т а л ь н ы еданные, ко т о р ы е п р о т и в о р е ч а т изложенному. Д а у с о н заметил, ч т ое с л ин а б л ю д а т ь до ст а т о ч н об л и з к о е ка н о д упространство, т ов се гд амо жн оо б на р у ж и т ьп о л н у юп ос ле д о в а т е л ь н о с т ьп е р в и ч н о г о ив т о р и ч н о г о стримера, н е з а в и с и м оо тд линыпроме жу тк аио т того, достига е тп е рви чн ый с т р и м е рк а то даи л ин е т[4] . П ое г омнению, на л и ч и ев т о р и ч н о г ос т р и м е р ая вл яе тс ян е о т ъ е м ле мы мс в ойс тв ом каждого стримера, даже при отсутствии к атодных эффектов. 3 Марод, де т а л ь н о ис с л е д о в а в ш и йв с ес т а д и ипе ре хо дап е р в и ч н о г ос т р и м ер авд у г у ву с л о в и я хс л е д о в а н и яв с е хс т р и м е р о в п оо д н о м у ит о м уж е треку, г о в о р и т оп о я вл ен ии в т о р и ч н о г о ст р и м е р а вмомент, ко г д ап е р в и ч н ы йд о с т и г а е тк ат од а[б] . Т е мн еменее, с у д яп оне ко т о р ы мфоторазверткам, п ре дс та в л ен ны ми мв [7] , р о с тв т о р и ч н о г ос т р и м е р ан а ч и н а е т с ярань ш е ил и ш ьз а м е т н оу с к о р я е т с яп о с л е пр е о д о л е н и я п р о ме жу тк а п е р ви чн ым стримером. Икутаидр. [в] и с с л е д о в а л име т о д о мХ а д со нара спростра н е н и еп р е д п р о б о й н ы хс т р и м е р о в вс м е с иаз о т аик и сл ор од а п р ираз ных с о о т н о ш е н и я х компонентов. И хрезул ьт аты п ок азы вают, ч т ов т о р и ч н ы йс т р и м е рпо яв л я е т с ян е м е д л е н н оз апер вичным. А н а л о г и ч н ы ере зу ль тат ыб ы л ип о л у ч ен ыт а к ж еп р ире г и с тр ац ии и з л у ч е н и яв т о р о йп о л о ж ит ель но йс и с т е м ым о л е к ул ы Л[2 ип ер во йо т р и ц а т е л ь н о йс и с т е м ыиона во тд е л ь н о с т и[э]. Бог да но ваиП е в ч е ви с с л е д о в а л ир а з в и т и е ст р и м е р ап ри бли з и т е л ь н о вт о мж ережиме, ч т оиМарод, н о вб о л е ед л и н н ы х пр о м е ж у т к а х (до 0,5 м). Б ы л онайдено, ч т оп е р в и ч н ы й ивто ричн ый с т р и м е р ыв о з н и к а ю т "почти одновременно" [io] . Песавенто, и с с л е д у яп р о б о йп р о м еж ут кад ли ной 1,5 м п р и ф о р м е импул ьс ан а п р я ж е н и я 8/2000 м к с и 120/2000 мкс, ус та новил, ч т ор а з в и ти е лидер а сан од ан а ч и н а е т с яо д н о в р е м е н н о сво зн ик н о в е н и е мп е р в о г о стримера, ч т ои с к л ю ч а е тр о ль т е р м и ч ес ко йи они з а ц и и [li] . Е с л иучесть, ч т ое щ ен ес у щ е с т в у е ту д о в ле тв ор ите ль но йи об ще пр и з н а н н о йм од ел ив о з н и к н о в е н и яирас пр ос тр ане ни я в т о ри чн ог о стримера, ат а к ж ели дераве г он а ч а л ь н о йфазе, т о пр ед ст а в л я е т с яп о л е з н ы мд а л ь н е й ш е еу т о ч н е н и ен е к о т о р ы х де т а л е йэ т и хпроцессов. Н и ж еб у д у тп р е д с т ав ле нырезультаты, п о л у ч е н н ы еп рир е г и с т ра ци ии з л у ч е н и я ст р и м е р аспо мо щь ю электронно-оптического пр ео бр а з о в а т е л я (Э0П) ифо тоэлектрон н о г оу мн о ж и т е л я (ФЭУ) вс а н т и м е т р о в ы х промежутках. Отметим, ч т охо тя т е р м и н "вторичный стример" н ея вл яе тс я удачным, м ы пр ид ер ж и в а е м с яе г ок а ку ж еу с т а н о в и в ш е г о с японятия. О п и с а н и еэ к с п е р и м е н т а С т р и м е р ыи с с л е д о в а л и с ь вр а зр яд ны хп р о м е ж у т к а х (РП) о с трие-плоскость с л е д у ю щ и х модификаций: РП1: О с т р и е- в о л ь ф р а м о в а яп р ов ол окад иам ет ро м 2 мм, в е р шина которой заточена конусообразно. Угол з а т оч ки 34° • 4 Д линап ро ме жу тк а 1,9 см. РП2: Ш а рд иа мет ро м6 м ми в ы с о в ы ва ющ ая ся и зн е г он а 0,4 м мпл ат и н о в а я пров ол ок ади ам етром I мм сполусферичес к ио б р а б о т ан нымк о н цо мо б р а з у ю тострие. Длинапромежутка 4 см. РПЗ: О с т р и е- п л а т ин ова япр оволокад иа метром 3 мм с по лу сф е р и ч е с к ио б р а б о тан ны м концом. Длинапромежутка4 см. П л о с к ос тн ым э л е к т р о дв ов с е хс л у ч а я хо д и ни т о тж е ди с ки з не рж а в е ю щ е йс т а л иди ам етром 16 см. В ов с е хэ к с п е р и м е н т а хп о с т о я н н о е по л о ж и т е л ь н о е относи т е л ь н оз е м л ин а п р я ж е н и ео тс таб ил из и р о в а н н о г о исто чн ик а б ы л оп о д в е д е н окострию. Под кл юче ни емко с тр июнакопитель н ы хк он де нс ат ор ово бе сп е ч и в а л о с ьп о ст оя нст во потенц иа лан а о с т р и ев ов р е м яразв ит ияр аз рядных импульсов. П р ираб от ес РП1 п л о с к о с т ьб ы лазаземлена. В с л у ч а е РП2 иРП Здляобес п е ч е н и ян е о б х о ди мо йс и н х р он из аци ии з м е р ит ел ьн ойаппар ат ур ы ср а з р яд ным ии мп у л ь с а м инап л ос ко ст ьп од а в а л о с ьотрицатель н о ео тн о с и т е л ь н оз е м л ии м п у л ь с н о ен ап р я ж е н и ев д о б ав оккп о л о ж и т е л ьн ом уп о т е н ц и а л у наострие. Вр ем ян а р а с т а н и яи м пу ль са ^ 50 не, с п а дэ ксп он енциаль ный сп о с тоя нн ой вр е м е н и ~ 1 0 “^ с. Э к с п е р и м е н т ып ро в о д и л и с ь влабораторномв о з д у х еп р иа т м о с ф е р н ы хусловиях. Р еж и м ып онапряжению, вк о т о ры х иссле д о в а лс яразряд, дан ывтабл. I. Таблица I Р а з ря дн ый п р о м еж ут ок РП1 РП2 РПЗ П о с т о я н н о е н а п р я ж е н и е н ао с т р и е U_, к В 16,0 17,0 11,0 И мп у л ь с н о е П ор ог ст ри м е р о в на пр я ж е н и е п р ипосто янн ом наплоское- н ап ря же ни инаост и иЛ, кВ трие, к В 8,0 5,0 4,1 17,7 13,6 П р о м е ж у т к иРП2 иРПЗо бл у ч а л и с ь (Ь-активным источником д ля ст аб и л и з а ц и ив р е м е н и за п а з д ы в а н и яразрядао т н о си тел ьн о мо ме нт апр ил о ж е н и яимпульсанапряжения. Ч а с т от ас л е д о в а н и яразр яд ны х им пу льсоввРП1 определя л а с ьп а р а м е т р а м ис а м о г ораз ря дн ог о кана лаи с ос тав ля ла ~ 7 кГц. Вс л у ч а е РП2 иРПЗ с тр им ерыини ци ир ова ли сь импуль5 с а м инапря же ниячаст от ойс л е д о в а н и ян еб о л е е I Гц. Фоторазверткаразрядао с у щ е с т в л я л а с ь спом ощ ьюЭ О Пти па УМИ-93. Когдан аб л ю д е н и ев е л о с ьп ов с е йд л и н е промежутка, исполь зов ал сяоб ъе кт ивР02-2М (фокусное р а с сто ян ие 75 мм, све то си ла1:2, расст оя ниедо о бъекта30 см). Дляпо лу ч е н и я б о л ь ш ег оувелич ен ияп р иисслед ов ан иип р и а но дн ыхпро це сс ов исполь зов ал сяпро ек ци он ны йо бъ ек тив "Visionär " (фокусное р а с с то ян ие 130 мм, с в е то си ла 1:1,9 , р а с ст оя ни ео т об ъек тад огл авнойп л о ск ос ти объе кт ив а 19 см). И з о б р аж ени е с экранаЭ О Прегистр ир ов ал ос ь напл е н к у "Изопанхром Т-24". Спо мощьюФЭУ-36, о сн а щ е н н о г оо б ъ ек ти во м " Vision аг" игор из он та ль но й щелью, м о ж н об ы л ор ег ист ри ро ва тьфотоим пульс, с о о тв ет ст вую щи йс в е т о в о м уизл уч ен июразрядавлюбом т он ко м слое, п ер пе нд ик ул яр но мо с ипромежутка. Выхо дн ойи м п у л ь сФЭУу с и л ив ал сяшироп ол осн ымусили те ле мУЗ-5А ипода в а л с ян ас и г н а л ь н ы е пластиныос ци лло гр аф аДЭС0-1. Ре зу ль та тыэ к с пе ри ме нт а РП1. В с т а ц и о на рн омр е жи ме п е р в и ч н ы ес т р и м е р ын еразвет в л я ю т с яираспрост ра ня ют ся п оо с ипромежуткад ок а то да (рис. I). Зап ер вичным ст ри м е р о мрасп ро стр ан яе тс я вторич ный, исхо дя щи йт а к ж е со ст ри я (рис. 2). Х о т яп е р ви чн ыйс т р и м е рдост иг ае ткатода, ав т о ри чн ыйпр о х о д и то д н ут р е т ь про межутка, о д н а к оп ро бо ян е следует. П о д о б н о еп о в е д е н и ераз рядан а б л ю д ал ос ьр ане ен е о д н о кр ат но [2] ио бъ яс ня ет сябы с тр ымп ри ли паниемэл ек т р о н о ввк а н а л е кмо лекуламкисл ор од а [6, 7] . Р о с тв т о р и ч н о г ос т р и ме ранач и н а е т с яо д н о в р е м е н н о спер в ич ны мипр ои с х о д и тс н а ча лап ри бл из и т е л ь н о сп о с то ян но й скоростью. З ат ем с к о р о с т ьр ез к о увеличивается, д о с т и га я максимумап р и м е р н оч е р е з 40 н еп о с л енача лар азвития с т ри мера. Пр идостижениивто ри чн ымс т р и м е р о мма кс им ал ьн ой с к о ростир ас пространения Э О Прегистр иру ет вп е р е д ие г оя рк ог о фронтанапр отяжениип р и м е р н от р е хмилл им ет рово ч е н ьс л а б о е свечение. Сп оявлениемэ т о г ос в е ч е н и яна чи н а е т с яу б ы в а н и е ск о р о с т ир ас пр ос траненияярко гофронта, ас амф р о н т ст ан о в и т с яразмазаннымвпространстве. В ы м и р а н и ев т о р и ч н о г ос т р и м ер ан еп р о и с х о д и тра вн ом ерн о нап р о тя же ни ив с е йе г одлины. До л ь ш еии н т е н с и в н е ес в е т и т с я фронтальныйуч а с т о кв т о р и ч н о г о стримера. П о с л едостиж ен ия п е р в и ч н ы мс тр и м е р о мплоскости, нан ей форми ру етс як а т о д н о е пятно. Нафот ор азв ер тк ахяркость ка т о д н о г о пятнау с т у п а е тяркости в т о р и ч н о г ос тримераина у р о в н ер егистрациие г ос в е ч е н и еис че за етр а н ь ш е чемс вече н и е вт ор и ч н о г о стримера. Нарис. 3 пре дс та вл ен аб о л е еб ы с т ра яфоторазвертка п р и т о мж е увеличении. Видно, ч т о пер ви чн ый с т р и м е рпреодолева е тп ро ме жу то кпо ч т и снеизменнойско рос ть юз аисключением, возможно, пр иа н о д н о йип р ик ат од но й областей. Рис. 4, по лу че нн ыйп р ит о йж ес к о р ос тиразвертки, н о с бол ьш имг е о м е т ри че ск им увеличением, показывает, ч то п р имак си ма л ь н о йс к о р о с т ира сп ро странения в т о р и ч н о г о стри ме рамак с и м а ль наи е г ояркость. Нарис. 3 и4 э к с п оз иц ияконч ае тс яраньше, ч емзавершает с яр а з в и т и ев т о р и ч н о г о стримера. РП2. Вданном с л у ч а е пе рв ичн ый с т р и м е рс и л ь н оразветвлен, пр ич емч а с т ье г ов е т в е йдост иг ае ткатода, о б р а з у ят амяркие к а т о д н ы е пятна (рис. 5 и6). С а м ы еб ы с т р ы е ве тв из ат рачива ю тн ап е р е с еч ен ие п ро ме жу тк ап р и м ер но II0+I20 не. Развертканарис.7, п о л у че нн ая п р ибо льшемувеличении, п о к а зы ва етр аз ви ти ев т о р и ч н о г о стримера, длит ел ьн ос ть кото рого 400 не. Видно, ч т оя ркость в д о л ьв т о ри чн ог ос т р и м ера неоднородна, о с о б е н н овфинальнойстадиие г оразвития. В о кр ес тн ос тин ек о т о р ы хто чекнаблю да ет сяб о л е еи н те нс ив но е свечение. П р иэ т о мв с ет а к о г ородаз оныс ов рем енемудаля ю т с яо тострия. П об о л е еб ы с тр ойфо то ра зве рт ке (рис. 8) м о ж н о заключить, ч т ор о с тв т о р и ч н о г ос тр им еран а ч ин ае тс яо д н о в р ем ен но спер вичным. Т а кк ак с в е ч е н и яп ер в и ч н о г о ив т о р и ч н о г ос т р и м ер а внача ль но йф а з е нафо то развертках перекрываются, мын емо жемч е т к оо п и с а т ьразв ит ие в т о р и ч н о г ос т р и м ер авэ т о йс та дии. П р и м е ч а т е л ь н ое щ е то, ч т оп р и м е р н оч е р е з 10+20 н еп о с л е во зн ик н о в е н и яв т о р и ч н о г о стр им ер ао к о л оо с т р и яо б р а з уе тс я уча ст ок сп о н иж ен ной и н т ен си вн ос ть ю свечения, которыйи м е е т че т к у юг р а н и ц у со с та ль но й ча с т ь юв т о р и ч н о г о стримера. Э т а гр а ни ца с ов р е м е н е му д а ля ет ся о т острия. РПЗ. Ист ат и ч е с к и йс ни м о к (рис. 9), им ед леннаяфотораз ве р т к а (рис. 10) показывают, ч т ос т р и м ер ын ед о с ти га ют като да. Р а з в ити ев т о р и ч н о г о стри ме ра (рис. II и 12) в о б щ и х 7 Рис. I. С т а т и че ск ий с ни мо кс тр им ер авРП1. Рис. 2. Ф о т о с т р и м ер ав Рис. 3. Фото ра зв ер тк а с т р и ме равРП1. Рис. 4. Фот ор аз ве рт ка п ри а н о д н о г оуча ст ка с т р и ме равРП1. 8 Рис. 5. С т а т и ч е с к и й с н и м о кс т р и м еравРП2. Рис. 6. Фо то ра звертка ст ри ме равРП2. 1Ш Рис. 7. Ф о т о раз ве рт ка п р и а н о д н о г оуч ас тк а ст р и м е р авРП2. Рис. 8. Фо то ра звертка пр иа н о д н о г оуч ас тк а с т р и ме равРП2. Рис. 10. Фо то ра зв ер тк а ст р и м е р авРПЗ. Рис. 9. С т а т и ч е с к и й с ни мо кс т р и м е р авРПЗ. Рис. 12. Фотора зв ер тк а п р и а н о д н о г оу ч а с т к а с т р и м е р авРПЗ. Рис. II. Ф о т о ра зв ер тк а п ри ан од но гоуча ст ка стрим ер авРПЗ. Рис. 14. Интегр ал ьн ый с н и м о кпр ед на ч а л ь н ы х стримеров, р азвивающих с яв4-х с ан т и м е т р о в о м п р о м е ж у т к е со с т р и я ди ам етром I мм. U m = л - 7,6 кВ. Н а л о же но 6* КГ изображений. Рис. 13. Ст ат и ч е с к и й сн и м о кп р и а н о д н о г о у часткак ан алапредн а ч а л ь н о г ос т р и ме ра вРПЗ. U M= 14,0 кВ. 10 ч е р т а хт а к о еже, к аки вРП2. Оп ре д е л и т ьд е йс тв ит ел ьну юс к о р о с т ьраспро ст ран ен ия в е т в е йп ерв и ч н о г ос т р и м е р ап офоторазверткам, приведенным, например, нарис. 6 и 10, н еп р е д с т ав ля ет ся возможным, т а к ка кв е т в ис тр им ер араспр ост ра ня ют сяпо дразнымиугл ам ио т н о с и т е л ь н ов ре м е н н о йо с иразвертки. По э т о м уподобные, н о б о л е еб ы с т р ы е фо то ра з в е р т к и вс л у ч а еРП2 иРПЗобраба ты ва л и с ьл и ш ьдляо ц р е д е л е н и яна п р а в л е н н о г оп оос ира зр яд но го пр ом еж ут как о м п он ен таскорости. П р иэ т о муч и т ы в а л о с ь т о обстоятельство, ч т ос т р и м е р ыв о з н и к а л ивр азныем оменты в р е м е н ио т н о с и т е л ь н онач ал аэлектронно-оптическойразверт к иии хр а з в ит ие н ез а в е р ш а л о с ь кк о н ц у экспозации. П офо т о р аз ве рт ка мб ы л иизмерены: в р е м я t , вт е ч е н и ек о т о ро го ра з в ив аю щи йся с т р и м е р экспонировался, ир а с с то ян ие х о т ос т р и яд о то ч к ип р о е кц иин а и б о л е еу дал е н н о й ст ри м е р н о йго ло вк инао с ьпромежутка. П оэ т и мданнымб ы л ипост ро ен ыгра ф и к их= х( t ). О с е н а п р а вл ен ны йк о м п о н е н тс к о р о с т ипереме щ е н и яс т р и м е р н о йг о л о в к иб ы лоп ре д е л е нг р аф ич еск имдифферен ци ро ва ни емп о л у ч е н н ы хкривых. Рез ул ьт ат ыпр ед ст ав ле ны на рис. 15 вв и д ез а в и с и м о с т и vn = и(х). С к о р о с т ьр а с п р о с тр ане ни яп е р в и ч н о г ос т р и м е р авРП1 опре де л я л а с ьн е п о с р е д с т в е н н оп оу г л уна кл он асл ед анафотораз в е р т к а хио к а з а л а с ьравной 5,6*I07 см/с (прямая I). Кри в ы е 2 и3 с о о т в е т с т в у ю тс к о р о с т я мвРП2 иРПЗ. ВРП2 вин т е р в а л еI с м< х < 2 с мс к о р о с т ьс т р и м ер ау ме нь шае тс япоч т ил и н е й н о сростом х. Д а л е ет е м пу ме н ь ш е н и я с к о р о с т и замедляется, ав б л и з ипл ос к о с т ис к о р о с т ьрастет. Из-за о т с у т с т в и ян а д е ж ны хд ан ны хп р и х<1см и х>3см з на че н и яс к о р о с т ин аэ т и ху ч а с тк ахн е указаны. ВРПЗ с к о р о с т ь явля ет сял и н е й н оу бы в а ю щ е йф ункциейо тх, т.е. в о вр е м е н и п р о и с х о д и тс п а дс к о р о с т иэ к с п о н е н ц и а л ь н о спо ст оя нн ой в р е м е н и г = 77 не. С к о р о с т ьрас пр ос тр ане ни яв т о р и ч н о г ос т ри ме раопре де ля л а с ьп оф о т ора зв ер тк амп ут емг р а ф и ч е с к о г одифференцирова ния. П о л у ч е н н ы ез а в и с и м о с т и = г ? (х) пр иведенынарис. 16. П р ио п р е д е ле ни ис к о р о с т ивРП1 иг но ри р о в а л о с ь появле н и ес л а б о г ос в е ч е н и яв п е ре дияркогофр онтаираспростране н и ев т о р и ч н о г ос т р и м е р аот о ж д е с т в л я л о с ь ср аспространением э т о г офронта. В л и я н и е като дана с к о р о с т ьраспро стр ан ен ияв т о р и ч н о г о II О 1 2 3 4 X, CM Рис. 15. З а в и с и м о с т ьс к о р о с т ираспрос тр ан ен ия п е р в и ч н о г о с т р и м е р ао трасстояния, пр ох о д и м о г о с т р и м е р о м п оо с е в о м ун а п р а в л е н и ювр а зли чн ых промежутках. I - РП1; 2 - РП2; 3 - РПЗ. Рис. 16. З а в и с и м о с т ьс к о р о с т ир а с пр ос тр ан ен ия в т о р и ч н о г о с т р и м е р ао трасстояния, п р о х о д и м о г о и мвраз л и ч н ы х промежутках. I - РШ; 2 - РП2; 3 - РПЗ. 12 с т р и м ер ас и л ь н е ев с е г о ск аз ы в а е т с явс л у ч а е РП1, г д е гра фики м е е тре зко вы ра ж е н н ы ймаксимум (кривая I). В РП2 ка т о д н ы еэ ф ф ек тын ет а ксильны, но, видимо, бл аг одаря и м з а м е д л я е т с яу б ы в ан ие ск ор ос тивто р и ч н о г о стрим ер а (кривая 2). В с л у ч а еР П З (кривая 3) к а т о д н ы еэ ф ф ек ты от с у т с т в у ю т ии зм е р е н н а яс к о р о с т ьв т о р и ч н о г ос тримераум ен ьшаетсяли н е й н о сростом х или, и н а ч е выражаясь, э к с п о н е н ци ал ьн о в о времени. Вы ш е и з л о ж е н н ы ер ез ультатып ол ученыл и б оп риси л ь н опере на п р я ж е н н о мп р о м е ж у т к е (РП1), л и б о прик о м б ин ир ов ан ны х нап ря же ни ях (РП2, РПЗ). Воз мо жн ос тиэлектронно-оптическойре г и с тр ац ии св ы с о к и мв ре м е н н ы мразрешениемр азвитияпреднача л ь н ы хс т р и м е р о вп р ипос то ян но мна пряженииогран ич ен ытру дн ос тя ми синхронизации. В э т о мо т н ош ен ии з н а ч и т е л ь н оп р о щ е ос ци лл ог р а ф и р о в а т ьфо тотокразрядапри с к а н и р ов ан ииизлуче н и яс т р и м ер ав д о л ьо с ипромежутка спом ощ ьюФЭУсго ри зон та л ьн ойщелью. Нарис. 17 п ри ведена с е р и я осциллограмм, о п и с ы в а ю щ а яэ в о л ю ци юфотоимпульсап рипере ме ще ни ищ е л ио т аще ли с о с та вл ял а0,1 мм. о с т р и я кп л о ско ст ивРП1. Ширин У с и л е н и ерегист ри ру ющ ей ап па р а т у р ыо д и н а к о в одля в с е хо с циллограмм. П р о ч и еу с л о в и яэкспер им ент ат еже, ч т о ив с л у ч а еи с с л е д ов ан ий сп о мо щь ю ЭОП. Рис. 17 показывает, к а кн а бл юд аем ый н е п о с р е дс тв ен но у в е р ш и н ыо с т р и я од ин о ч н ы йф от ои мпульс п р ипере ме щен ии то ч к и на б лю де ни явс т о р о н укатодаразд ва ив ае тс я надваимпульса, в р е м е н н о йи н т е р в а лм еж д ук о т о р ым ип о с т е п е н н о увеличивается. Э т идваим пу льсавы з в а н ыизлучениемп ер ви ч н о г о ив торично г ос т р и м е р о вии хл е г к о прив ест ив с оо т в е т с т в и е скартиной, н а б л ю да ем ойн аэлектронно-оптическихфот ор аз ве рт ках (рис. 2+4). Амплитудав т о р и ч н о г о импул ьс ара стет п р и м е р н од орас с т о я н и я х= I мм, за т е мн а ч и н а е т уменьшаться. Прибол ьш ем ус ил ен иивт ор и ч н ы йи м п у л ь сявляетсяре ги стрируемым е щ е на ра сс то ян ии х= бмм. Впредел ахп р о из ве де нн ог о ска ни ро ва н и яа м пл ит уд апе рв и ч н о г ои мпульсам о но то ннорастет. И м п у л ь с п р их= 0 м о ж н оо т н е с т икв то р и ч н о м уи м п у ль су к а кп одли тельности, т а кип оп ол ожению е г он а ча ль но й то ч к ин араз вертке. Б о л е е того, п р ибол ьш ему с и л е ни ин аф р о н т е ч а с т о н а б л ю д а е т с ян еб ол ь ш а яс т у пе нь каэ т о г о импульса. З а ч а т к и с т у п е н ь к их о т яиплохо, н ов с еж ер аз личимы н арис. 17. Об р а з о в а н и ес т у п е н ь к им о ж н орассм ат ри ва ть к а кп о с л е д с т в и е 13 x = 5,0 мм х= 4,0 мм х= 3,5 мм х= 3,0 мм х= 2,5 мм х= 2,0 мм х = 1,5 мм х = 1,0 мм х= 0,7 мм х= 0,4 мм х = 0,2 мм х = 0 мм Рис. 17. Из ме н е н и еф ормыфотоимпульса, н а б л ю д а е м о е при ск а н и р о в а н и ии з л уч ен ия с т р и м е р авРП1. U = 16,0 кВ. Ширинащели0,Г мм. 14 x = 2,0 мм х= 1,5 мм х = 1,2 мм х= 0,9 мм х = 0,8 мм х = 0,7 мм х = 0,6 мм х = 0,5 мм х = 0,4 мм х = 0,2 мм х = 0 мм ... Рис. 18. Изм е н е н и еформыфотоимпульса, реги ст ри ров ан но е п ри с к а н и р ов ан ииизл уч ен ияц р ед на ча ль но го стр и ме равРПЗ. 1/_= 14,0 кВ. Ширинащ ели0,1 мм. О с ц и л л о г р а м м ы “прих4 0,5 ммполученына 5 дБ ме ньшемусилении, че мостальные. 15 бы с т р о г оп е р ера ст ан ияп е р в и ч н о г о импул ьс ав овторичный. Перей де мт е п е р ькис сле до ва ни юпр е д н а ч а л ь н о г ос т р и м е р а вРПЗ. П р и л о ж е н н о е кп р о м е ж у т к уп о с т о я н н о е на пр я ж е н и ес о с т а в л я л о 14,0 кВ. Р е з уль та тыс к а н и р о в а н и япр иа н о д н о йо б л а с т ист ри ме рапр ед ст ав ле нынарис. 18. Ш ир инащел ибы ла0,1 мм. П е р в ы еч е т ы р ео сц ил ло г р а м м ып р и х4 0,5 ммп ол уч ены пр иу с и л е ни ин а 5 дБменьшем, ч е мв с епоследующие. Ра зд е л е н и ефотоим пу ль санап е р в и ч н ы йив т ор ич ны йна чи н а е т с я сра сст оя ни я х= 0,5 мм, г д ен ап е р е дн емфр о н т е об ра з у е т с я ступенька. З н а ч и т е л ь н ол у ч ш ео н а выр ис овы ва ет с ян аос ци лл о г р а м м а хпр и х= 0,6 мм, и- на ч и н а я с х= = 0,7 мм - н а б л ю д аю тс яу ж едваимпульса. З ат е ма мп литуда в т о р и ч н о г о импульсаб ы с т р оу б ы в а е тд о нуля, аа м п ли туд а п е р в и ч н о г о импу ль сап р о д о л ж а е трасти. Следовательно, мож н оутверждать, ч т ов т ор ич ны йс т р и м е ряв ля етсяхара кт ер но й со ст а в н о йч ас тьют а к ж едля пр ед на ч а л ь н о г ос т р и м е р ако р о н ы по с т о я н н о г о тока. П р иэ томнапо лу ч е н н ы хо с ц и л л ог ра мм ах в т о ри чн ый с т р и м е рн ео т л и чи мо тп е р в и ч н о г ов б л и з иострия, ч т ои м е л оме с т от а к ж енаф о то ра зв ер тк ах вс л у ч а ек омбини ров ан но гонапряжения. Та ки моб ра зо мрезультатыска н и р о в а н и яе щ ер а з подт ве рж дают, ч т ов ы д ел яю щи йся н ас та т и ч е с к и хс н и м к а хпр е д п р о б о й н ы х ст р и м е р о ввРП1 (рис. I) ип р е д на ча ль ны х ст ри м е р о ввР ПЗ (рис. 13) б о л е еяркийприан од ныйу ч а ст окканалаяв ля ет ся об ла ст ьюр азвития в т о р и ч н о г о стримера. О б с у ж д е н и е О сн ов ыв ая сьнарезул ьта та хд ан нойработыин арезульта т а хн е ко то рыхуп ом я н у т ы хв ов в е д ен ииб о л е ер а нн ихработ, мо ж н о сказать, ч т о вп р о м е жу тк ах острие-плоскостьразной конфиг ур ац иив т ор ич ны йс т р и м е рс л е д у е тз ап е рв ич нымд а ж е п р иот су тс тв иик а т о дны х эффектов. Бо л е е того, ро ст в т ор ич н о г ос т р и ме ран а ч и н а е т с яо д н о в р е м е н н о спервичным, о д н а к о с к о р о с т ье г ораспространения, г р у б оговоря, напо ря до кв е лич ин ыменьше. О т на л и ч и яии нт ен си в н о с т ик а т о д ны хэ ф ф е кт ов з а в и с и тл и ш ьхара кт ери з м ене ни яс к о р о с т ив т о р и ч н о г о ст р и м е ра в овремени. На иб ол ее ос н о в а т е л ь н ы ев ы во дыом е х а н и з м ераспрос тр ан е н и я вт ор и ч н о г о стрим ер аполу че ныи зэ ксп ер и м е н т о всп р и м е н е ни емс п е ктр ал ьн ой те х н и к и [б, э] .Из э т и хр а б о т следует, 16 ч т ов т о р и ч н ы йс т р и м е рн еявляе тс яз о н о йи н те нс ивн ойио низа ции, к акс н а ча лап р е д п о л ага лиЛеб, Ха д с о нидр. С а мвто ри ч ныйс т р и м е рн ес о з д а е тс и л ь н о г ол о к а л ьн ог о поля, как э т о и м е е тм ес то вх о дер азвития п е р в и ч н о г о стримера. Е г о раз в и т и е по д д е р ж и в а е т с я су щ е с т в у ю щ и мполемио б и л ьно йподпит ко йэ л е к т р о н а м ии зкан ал а (каналов) п е р в и ч н о г о стримера. На с у щ е с т в ен ну юро ль э ле к т р о н н о йп о д п и т к иук аз ы в а ю тт а к ж е э к с п е р им ен ты вс м е с иа зотаик ис лородап р ии з ме нен иидоли ки слородавс ме с и[в] . И з м е н е н и еп р ос тр ан ст ве нн ой с тр ук т у р ыс в е ч е н и яв т о р и ч н о г ос т р и м ер ав овремени, п он а ш е м у мнению, в с еж ес в и д е т е л ь с т в у е т отом, ч т опроце сс ыиониза ции, хот я ислабы, н оз а т ол о к а л ьн об о л е едлительны, п о ср ав н е н и юсн и мивперв ич номстримере. О н имо г у тв ы з ы в а т ь ви т о г ез а м е т н ы йп р и р о с типе ре р а с п р е д е л е н и ео б ъ е м н о г оз а ряда, а, следовательно, иполя впр е д е л а хв то р и ч н о г ос т р и мера. Диску сс ион ны мм о ж н ос ч и т а т ьв о п р о сотом, п р и с у щл ив то ричн ый с т р и м е рк а ж д о м ус т р и м е р ун е з а в и с и м оо те г омощности, ч т ов ы т е к а е ти зу т в е рж де ни яДа усона[4] . В с в я з и с э т и м п о л е з н ое щ ер а зо б р а т и т ь с як ст ат и ч е с к и мс н и м к а мразрядав 4-х с ан ти ме т р о в ы хпромежутках. С р а в н и мп р и а н о д н ы еу ч а ст ки р аз р я д н ы хка на ло внарис. 13 и 14. П р ив ед ен ныйнарис. 14 с н и м о кп о л у че нб е зу с и л е н и яс ве т ан а л о же ни емд р угн адруга пр и м е р н о 6*10^ и зо б р а ж е н и йп ре дн а ч а л ь н ы х стримеров, разви в а ю щ и х с я со с т р и яди ам ет ро м I мм. С р а з уб р о с а е т с я вг лаза с х о ж е с т ьра сп ре д е л е н и яи н т е нс ивн ос ти с в е ч е н и явоколоострие в о йо б л а с т инао б о и х снимках. П о с к о л ь к удуш с т р и ме ра на рис. 13 б ы л о показано, ч т ояркийп р и а н од ны йуч ас то кна с т а ти че ск ом с н и м к ео б р а з у е т с яб л а г о д а р яраспрос тр ане ни ювто р и ч н о г о стримера, т ом о ж н оо ж и д а т ьт а к о г ож ере зультатаи вс л у ч а ео с т р и я сод но ми лл и м е т р о в ы мдиаметром. Те мн еме нее, п оф от ор аз ве рт ка миос ц и л л о г р а м м а мф от ои мп ул ьс ов н а м н еу д а л о с ьра зли ч и т ьв то ри ч н ы йиперв ич ны й стример. Яр кому п р и а н о д н о м уу ч а с т к ун арис. 14 с о о т в е т с т в о в а л охар а к т е р н о е в т о р и ч н о м у ст р и м е р уд л и т е л ь н о е свечение, н о сколь-нибудь п р о д о л ж и т е л ь н о г оп р о д в и ж е н и яэ т о йз о н ывп р о с т р ан ст во н е наблюдалось. Э т ом о ж е тб ы т ь обусловлено, во-первых, недос т а т о ч н о йпространственно-временнойра зр ешающей сп ос о б н о с т ь ю реги ст ри рую ще йа пп ар а т у р ыи, во-вторых, т е мо бс то ят е л ь с т в о м , ч т о вна ча льн ой с т а д и иразви ти яс в е ч е н и яп е р в и ч н о г о ив то 17 3 ри ч но го с т р и м е р асливаются. Г р а ф и к и вр аб от е [в] т а к ж еп о казывают, ч т о су м е н ь ш е н и е мп р и л о ж е н н о г ов н е ш н е г оп о ля п р о и с х о д и тп л а в н о еу м е н ь ш е н и е ин т е н с и в н о с т ис в е ч е н и яимакси м ал ьн ог ор а с с то ян ияр а с п р о ст ра не ни яв т о р и ч н о г о стримера. Ис х о д яи з предположения, ч т оп р о д в и ж е н и ев т о р и ч н о г о ст ри ме рао п р е д е л е н о впе р в у юо ч е р е д ьдр ейфом э ле к т р о н о ви вы те к а ю щ и ми зэ т о г оп ере р а с п р е д е л е н и е мэ л е к т р и ч е с к о г оп о л я вос та в л е н н о мпервичномс т р и м е р о мканале, нан а ш взгляд, н е то с н о в а н и яполагать, ч т ор е г ис тр ир уем ыйрост в т о р и ч н о г о с т р и ме ра в ов р е м ен иивп р о с т р а н с т в ес в я з а н ср азвязывани е мкакого-то к а ч е с т в е н н он о в о г оп р о ц е сс авразряде. Б о л е е е с т е с т в е н н о предположить, ч т о сростомм о щ н о ст ис т р и м е р а п р о и с х о д и тт а к ж е пл а в н ы йр о ст и н т е нс ивн ос тиот вет с т в е н н ы х зар а з в и ти ев т о р и ч н о г ос т р и ме рап ро це с с о в д оуровня, дос т а т о ч н о г одляч ет ко йр ег ис тр аци ипространственно-временно г ора зв ит ия в т о р и ч н о г ос т р и м е р аспом ощ ьюи м ею ще йс я аппа ратуры. О б р ат им е щ ев н и м а н и е нак о н у с о об ра зн ый в н е ш н и йв и дв е т в е йп ер ви ч н о г ос т р и м е р анарис. 7, 8, II и 12. О с о б е н н о к о н у с о о б ра зн ос ть в ы р а ж ен аво б л а с т ис и л ь н о г ов н е ш н е г оп о л я нао т р е з к е кана лад оп е р в ы хразветвлений, н о он а зам етн а т а к ж е уп о е ледущих ветвей. П р и ч ин ыра сш ир ен иян е о б х о д и м о и с к а т ь вз а к о н о м е р н о с т я хфо рм ир ов ан ия з о н ыио ни з а ц и ивпе редиг о ло вк и стримера. К а кизвестно, о б ы ч н ос т р и м е ррас см ат р и в а е т с як а кп ос ле д о в а т е л ь н ы йрядб о л ь ш о г о числавос пр о и з в о д и м ы х пут емф о т о и он из ац ии э л е к т р о н н ы хлавин, сд ви н у т ы хо т н о с и т е л ь н од р у гдругав пр о с т р а н с т в е ивремени. Вэ т о йф о р м у л иро вк еи м е е т с я вв и д ус д в и гл ав ин в д о л ьо с и канала. И зреги ст ри ро ван но йвн а с то ящ ейр а б о т еф ормыкан а лам о ж н о заключить, ч т ос у щ е с т в у е тт а к ж ер ад иальный с д в и г лавин, который, н а р я д у сдифф уз ие йэлектронов, п р и в о ди тк расширениюг о л овк ис т р и м е р авх о д ее еперемещения. Го ло вк а стримера, видимо, н еп р е д с т а в л я е тс о б о йп о л о ж и т е л ь н оз а р я женную сферу, какп р е д п о л а г а л иДа усониВ и н н [l2] > а с к о р е ев с е г оп о л о ж и т е л ь н оз ар яж е н н ы йо се си м м е т р и ч н ы йп о в е р х н о с тн ый с л о йк о н е ч н о йтолщины. Ч т ож ек а с а е т с яд л и н н ы хв о з д у ш н ы хпромежутков, т ое с т ь в с ео с н о в а н и яполагать, ч т ор а з в ит ие лиде ран а ч и на етс яс о в т о р и ч н о г о стримера, а н а л о г и ч н о г он а б л ю д а е м о м у вк о р о т к и х промежутках. О т о ж д е с т в и т ьж еэ т идвапонятия, ка кэ т ои н ог дад е л а лос ь раньше, по-видимому нельзя, е с л и п о н я т и е 18 "лидер" п р и с в о и т ьл и ш ьт ер м о и о н и з о в а н н о м уканалу. Вз а к л ю ч е н и еа в т о р ыв ы р а ж а ю тглуб ок уюбл а г о д а р н о с т ь В.И. Ж ав о р о н к о в уз ап о м о щ ьп рик о н с тр уи ро ва ни иэлект ро н но-оптическойфо то пр и с т а в к икосциллографу. Литература 1. Hudson, G.G., Loeb, L.В. Streamer mechanism and. main stroke in the filamentary spark breakdown in air as re vealed by photomultipliers and fast oscilloscopic tech niques. - Ihys. Rev., 1961, v. 123» N 1» p.29-43. 2. Loeb, L.B. Electrical coronas. Berkeley and Los Angeles, 1965. 3. Kritzinger, J.J. The relation between impulse corona and breakdown. - Proc. 6th Int. Conf. Fhen. Ion. Gases, Pa ris, 1963, p.295-298. 4. Dawson, G.A. Temporal growth of suppressed corona strea mers in atmospheric air. - J. Appl. Phys., 1965» v. 36, N 11, p.3391-3395. 5. А л е к с а н д р о в Г.Н. 0 ме ха н и з м еп е р е х о д ак о р о н н о г ора з р я д а ви с к р о в о йвд л и нн ыхв озд уш ны хпромежутках. - 1урн.техн. физ., 1965, т. 35, вып. 7, с. 1225-1229. 6. Marode, Е. The mechanism of spark breakdown in air at atmospheric pressure between a positive point and a plane. I. Experimental: Nature of the streamer track. J. Appl. Phys., 1975, v. 46, N 5, p. 2005-2015. 7. Marode, E. La formation de l'arc entre une pointe posi tive et un plan. Propositions donnfees. Thdses. Universitfe de Paris-Sud, 1972. 8. Ikuta, N., Ushita, Т., Ishiguro, Y. Positive streamer corona and its propagation mechanism. - J. Inst. Elect. Eng. Jap., 1970 , V.90, N 9, p.1816-1824. 9. Ikuta, N., K ondo, K. A spectroscopic study of positive and negative coronas in N 2-O 2 mixture. Proc. 4th Int. Conf. Gas Discharges, Swansea, 1976, p.227-230. Ю. Б о г д а н о в а Н.Б., П е в ч е вБ.Г. Э л е к т р о ф и з и ч е с к и ес в о й с т в а ф а к е л ь н о г ор а з р я д ап р ип о с то ян но мнапряжении. - Лурн. техн.физ., 1975, т.65, вып. 1, с. 97-104. 19 11. Pesavento, G. Corona development in low-divergency fields. - Proc. 4th Int. Conf. Gas Dischargee, Swan sea, 1976, p. 253-256. 12. Dawson, G.A., Winn, W.P. A model for streamer propa gation. - Z. Phys., 1965, Bd 183, H. 2, S. 159-171. INVESTIGATION OP THE PHIMAHT-SECONDAEY STBEAMER SEQUENCE II THE AIE U. Aints, K. Kudu and A. Haljaste Summary The development of a streamer is investigated in short point-to-plane discharge gaps in three modifications. Par ticular attention is paid to the relation between two pha ses of streamer development, i.e. between a primary and a secondary streamer. The radiation of the streamer is re corded by means of an image converter-intensifier camera and a photomultiplier. It is shown that the rise of a primary and of a secondary streamer proceeds always simul taneously, irrespective of the presence or absence of cathode processes. The change in the propagation speed of the primary and the secondary streamer as they move away from the point is presented in graphic form for all the gaps studied. The shape of the primary discharge channel in the region of a strong external electric field and the propagation mechanism of the secondary streamer are brief ly discussed. 20 НАБЛВДЕНИЯ ЗА ВОЗНИКНОВЕНИИ* И РАЗВИТИЯМ СВЕТОВЫХ И ТОКОВЫХ ШПУЛЬСОВ ВЧ КОРОНЫ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 0,15 - 1,5 МГц М.Х. Айнтс, С.И. Бесхлебный, К.Ф. Куду Особыйин т е р е сприи сс ледованииформированияодноэ л е к т р о д н о г оВЧр а з р яд авкороткихразрядныхп ромежуткахввоз ду хеп р ед ст ав ля етдиапазонч а с т о то тн есколькихмегагерцдо не ск ол ьк ихде сятковмегагерц [1-7]. Этоти н т ер есвызвантем, ч т о н а эт ихчастотахна бл ццаетсяс и л ь н о ес н и ж е н и ен а п р я ж е нияв оз ни кновенияр а з р яд а ие г опереходи зо днойу ст ановив шейсяформывдругую. Одноэ л е к т р о д н ы йраз рядн ачастотахн е с ко ль ко н и ж еу к а з а н н о г одиа па зо на и сс ле до ва нвменьшей степени, хотян е к о т о р ы ео со бе нн ос тивыя сн ен ы [в-ll], вт о мч ис л ен а чат опро ц е с с ап они женияпо ро г о в о г он апряженияВЧкороныотнос ит ел ь н оп о р о г ак о ро нып о с т о я нн ог о напряжения [12]. Н а сто ящ ее и с с л е д о в а н и еявляетсяпродолж ен ие мэт ихраб о т сцельювы я с н е нияосо бе нно ст ейво зн икновенияодноэлек тр од но гоВЧр аз ряда влабораторномв о з д у х е вд и ап аз он е част от0,15 - 1,5 МГц. Экспер име нт ал ьн аяу с та но вк аиметодикаизмерения У ст ан ов ка с о с т о я л аи зразряд но гопроме жу тк аPH, гене ра т о р авы со ко йча стотыГВЧ, ист очн ик овпитанияицепейупр ав ления, ит а к ж ек о м му та ци и (рис. I). Ис по ль зовалсяразрядныйп ро ме жу то кострие-плоскость.Ост р и еп р е д с т ав ля ло с о б о йплатиновуюпроволочкудиаметромI мм сп о лу сф ер ич ес киоб работанныеконцом. Плоскостьюслуж илла т ун ны йдискдиаметром150 мм, ра сп ол оженныйн арасстоянии 40 ммо тв е р ши ныострия. П о ро го во ен а п р я ж е н и едляс тр и м е р о в поло жи те ль но йк ор он ылеж ал о ви н т е р в а л е 7,8 - 8,1 кВ, для им пульсов Тр ичела о тр иц ательнойкоро ны8,1 - 8,4 кВ. ВЧн а п р я ж е н и е по да вал ос ьн аос т р и ео тг е н е р а т о р а ГВЧ, с о б р а н н о г он аламе ГУ-13 п ос х е м е св н еш ни мвозбуж де ни ем [12] . ?1 Рис. I. Блок-схема э к с п е р им ен та ль но йустановки. Гене ра то рра бо та лн афикси ро ва нн ыхчаст от ах0,17; 0,74; 1,46 МГц. Им пу ль сн ыймодуляторМ, дляуправл ен ияВЧ н ап р я жениемгенератора, б ы лс о б р а нн алампах6ШЗС ип р е д с т ав ля л с о б о йтр иг ге рсдвумяу с т о й чи вы ми состояниями. В ремяна р а с та ни яи м п у л ьс аВЧ на пря же ни ян ао с т р и ед о уров ня0,9 о тс в о е г омакси ма ль но го з н а ч ен ияр ав ня л о с ьп р и м е рно 400 мкс. С в е т о в ы е вс пы шк ир а з р я д ан абл ю д а л и с ь спо мо щь юфото ум но жителя ФЭУ-30 ч е р е зо пт ич ес ку юсистему, кот ор аясо с т о я л аи з д во як овыпуклой сте кл ян но йлинзыJI сф окуснымр а с с т оя ни ем 95 ммиотноси те ль ны мот ве рс ти ем 1:2,1. Н афо то катод пр о е к т и ро ва лс яуч аст окр а з ря дн ог оп р о м е ж у т к а вв и д еп о л у к р у г а радиу со м7,5 мм сцен тр омвв е р ш и н е острия. Си г н а лвФЭУ, ч е р е зк о а к с и ал ьн ыйк а б е л ь св о л н о вы мс о пр от ив ле ни ем75 Ом, пода ва лс яспом ощ ьюразве тв ит ел яТн а в х о ддвухл уче во го ос ци л л о г р а ф аДЭСО-I, сп о л о со йп ро пу ска н ия60 МГц, ивц е пьу пр ав ле ниямоду ля то ро мМ. Э т ац е п ьс о с т о я л аи здвухг ен е р а т о р о вз а д е р ж к иГЗ-2 иГЗ-З. Перв ыйф о т о и м п у л ь сВЧ р а з р я д аз а п у с к а лг ен ер а т о рз а д е р ж к иГЗ-2, к о торый, с пу стя з а д а н н ы йп р о м еж ут оквре мен и ,в о з вр ащ ал тр иггермодуля то ра вн а ч а л ь н о е состояние, с н и м а яэ т и мна п р я же н и е сострия. О д н ов ре ме нн ос осн я т и е мВЧна пр яж ен иязапус- 22 калсяг ен ер а т о рз а д е р ж к иГЗ-З, ко торыйпе рек лю ча лт р иг ге р модулятора, с н о в а подаваяВЧн ап р я ж е н и ен аострие. Времяз а держки э т о г ог ен ер а т о р а оп ре д е л я л очастоту следо ва ни яВЧ р а з р я д а ис т у п е н ч а т ор е гу ли ро ва лос ь впр ед ела хо т 0,3 д о 3 с. Н авто ро йв х о до с ц и л л ог раф аД ЭСО-I, ч е р е зе м к ост ны йд е л ит ель CI-C2 идиодныйдискриминаторД, подава ло сьн а п ря же н и евыс ок ойча ст от ысострия. Диодыдискрим ин ат ор аз а п и р а ли сь пос то ян ны мн а п р я же ни ем Ес нопредел ен но йвеличины. Н а вх одо сц и л л о г р а ф ап о с т у п а л ат о л ь к от ача ст ьс и н у с о ид ал ьно го сигнала, котораяп оа б с ол ют но йв ели чи не пр ев ы ш а л ан а п р я ж е н и ес м ещ ен ияс оо тв е т с т в у ю щ е йполярности. Н а п ря же ни ен аост р и еможноб ы л овычислить, пе ремножаяк оэ фф иц ие нтделения е м к о с т н о г оде лителяCI-C2 ису м м унапряж ен иясмещения, н ап ряжениян ав х о д ео сц и л л о г р а ф а ин ап ряжениян ао ткрытыхдио дахдискриминатора. Та ко йс п о с о бп од ач иВЧ напря же ни ян авходо с ц и лл ог ра фа позволил з а м е т н оп о в ы си ть т о ч н ос ть е г оизмерения. Чув ст ви те ль н о с т ь ки з м е н ен иямВЧ н ап ря же ни ян ао с т р и ес о с т а в л я л а 75 В/ш, апо гр е ш н о с т ьиз ме ре ни яаб солютных з н а ч е н и йн апря женияб ы л а il50 В, п ри е г оабсолю тн ойве л и ч и н е 7,5 кВ,и о п ределялась, г л ав ны мобразом, кл ассомточностиво ль т м е т р а С-96, п рипо мощик о т о ро го б ы л ак ал иб ро ван а схема. Н а п ряж е н и е возн икн ов ен ияВЧр а з р я д а вна ше мс л у ч а ел еж ал о винтер в а л е 7,7 - 8,0 кВ н ач астотах 0,17 и0,74 МГц и7,3 - 7,6кВ н ач а с т о т е 1,46 МГц. Им п у ль сыт о к аВЧр а з р яд ас ни ма л и с ь срезистора/?/=75 Ом, ч е р е зк о т о рый з а з е мл ял ас ьп л оск ос ть ра зр яд но го промежутка, и, далее, усили ва ли сьдифференциальнымусили те ле мДУ сп о ло со йп ро пу ск ан ияо к о л о 60 МГц, ко эффициентомусиленияп о р я д к а 3,5 ико эф фиц ие нт омподавленияс ин ф а з н о г ос и г н а л ан е ме не е I03 н ачасто та хдо 5 МГц. Сцельюподавленият о к ас м е щения, в ы з в а н н о г о из менениемп о т е нц иа ла н аострие, н ав т о р ойвх одДУ под ава лс яс и г н а лсR 2 . Длядостиженияс и м м е т р и иконде нс ат орС Збылк о н ст ру кт ив но офор мл енпо д о б н ор а з ря дн ом уп р о м еж ут куип о ме ще нвблизинего. Д иф фе ре нц иал ьн ый у с и ли те ль н ас траивалсяп р иВЧ н а п ря же н и ин аострие, н е с к о л ь к оменьшемп о р ого во го в отсут ст ви и разряда. И з м е не ни емв ел ичиныС З ивхо дн ог ос о пр оти вл ен ия уси ли те ля н ав т о р о мв х о д едобив ал ис ьн у л е в о г ос и г н а л ап ае г о выходах. Сп е р в о г ов ы х о д аД У импу ль сыт о к ар а з р яд а подава- лксьнавходо с ц и л л ог ра фадля и хрегистрации, с овт о р о г овцепьуправленияждущейра зверткойосциллографа. Цепьуправ ле ни яс о с т о я л аи злине йно йс х е м ып р оп ус ка ния (линейныхв о р о тЛВ), с е л е к т о р аим пу л ь с о вСИиг ен е р а т о р а з а д е рж киГЗ-1. Спо мощьюлинейныхв о р о т выд ел ял сят о л ь к о пер вы йи м пу льс т о к аВЧраз ря дан е з а в и с и м оо те г оп о л я р н о с ти, п о с л ечег ос е л е к т о рим пу л ь с о вразд еля лих, на пр а в л я я по ло жи тельныйи м п у л ь с во д и нканал, о тр иц ат ел ьны йвдругой. Ге не ратор з а д е рж киГ З-I о сущ ес тв ля лз а д е р ж к ураз ве рт кио с ци лл о г р а ф ао т н о с и т ел ьно н а ч а л аразряда, ч т од ав ал ов оз мо ж н о с т ьн а бл щца тьр а з в и т и е им пу л ь с о вт о к аиф от от ок ар а з р я д а сл ю б о г омо ме нт а вр емениот но с и т е л ь н ое г оначала. П р и м е н е н и елине йн ых в о р о ти с е л е к т о р аи м п у л ь с о в со в м е с т н ос о сч ет ч и к а м иим пу л ь с о вп о з в о л и л от а к ж еп ро ве ст ип ре дв а ри т е л ь н ы е изме ре ни яв е р о я тн ост ив оз ни кн ов ен ияВЧра з р я д ав т о тилиин ойполуп ер ио дп ри л о ж е н н о г он ап ря же ни яие ез а в и с и мо ст ио тнек от ор ыхв н е шн ихусловий, т ак и хк а кч а с т о т а ВЧ н апряженияие г овеличина. Оп тическаяс и с т е м аФЭ У спом ощ ьюм е ха ни чес ко го у с т р ой ст в амогла переме щат ьс явве рт ик ал ьн ойплоскости. Д о п ол не ни е о пт ич ес ко йс и с т ем ыщельюКпозволило, т ак и мобразом, о с у щ е с т в ит ьс к а н и р о в а н и еф о т о и мп ул ьсо вВЧразряда, т.е. и сс ле доватьр аз ви ти е свече нияр а з ря да вг л у б ьра зр я д н о г оп р о м е жутка. Ш и р и н ащелиб ы л а 0,5 мм. В се о с ц и лл ог рам мы с н я т ывусловиях, п р ик о т ор ых на п р я ж е н и ен ао с т р и ерав ня ло сьпо рог ов ом уи лио т л и ч а л о с ьо тн е г о н еб о л е е чемн а3%, Времяз а п а з д ыв ан ияв оз ни кн ов ен ияра зр я д ап о с л е вклю чен ияна пря же ни явта ки ху с л о в иях с о с т а в л я л о о тдолейсек ун дыдо н е с ко льк ихд е ся тк ов секунд, т а кч т ов с е проце сс ыформированияра з р я д амо жн об ы л ос ч и т а т ьп р о и с х о д я щи миприпостоя нно йа м п л и т у д еВЧнапряжения, аразр ядмож н об ы л ос ч и т а т ьодино чн ымвт омсмысле, ч т оп ре д ш е с т в у ю щ и е ра зрядын ан е г овл ия ни ян еоказывали. Ос ци лл ограммыфото гра фи ро ва ли сьапп ара то м " Praktica L " соб ъективом "Юпитер-3" н апл е н к у "изопанхромТ-24" ч у в с т ви те льностью6000 ед. ГОСТа. Ре зультаты э к с п е р и м е н т а Цельюработыяви лос ьи з у ч е н и ен ач ал ь н ы хс т а д и йразв ит ия разряда. О с обо ев н и м а н и еб ы л оу д е л е н оп е р во муи мп ул ьс ураз24 ряда. Оказалось, ч т он ав с е хи с с л е до ва нн ыхч ас то та хпер вы й х о р о ш ор ег ис тр иру ем ыйсв е т о в о йи м п у л ь сВЧр а з р яд а припоро г о в ы хн а п р я же ния хв оз н и к а е тл и б о вотрицательный, л и б овп о л ож ит ел ьн ыйп о л у п е ри од ып р и л о ж е н н о г о напряжения, ч т ос ог ла су е т с ясн а б лю де ни ям иа в т о р о в [3, 4, 7, 10, II] н аб о л е е в ы с ок ихчастотах. П о я в л е н и ен а ч а л ь н о г ои м п у л ь с а вт о ти л и и н о йп о л уп ер иодн о с и т ст а т и с т и ч е с к и йхарактер. В ер оя тность возник но ве ни яр а з р я д ав ов ремяп ол ож и т е л ь н о г ои л иот рица т е л ь н о г оп о л у п е р и о д аВЧ н а п ря же ни яп риф и кс ир ова нн ой часто т ез а в и с и то тр я д афакторов, т ак и хк акин те нс и в н о с т ь на ч а л ь н о йионизации, ч а с т о т ас л е д ов ан иярадиоимпульсов, з н ак и в е л и ч и н ад о п ол ни те ль но гопо ст о я н н о г оп о т е н ц и а л ан а острие, в е л и ч и н аперенапряжения. Т и п и ч н ы ео с ц и лл ог ра мм ыи м п у л ь с о вт о к а иф о т о т о к аВЧ р а з р я д ап р е дст ав ле нын арис. 2-4. Ве рхнийл учуправ ля лс яВ Ч напряжением, с р е д н и й- и м п ул ьс ам итока, н и ж н и й- им пу ль са ми ф о т о то ка разряда. Н арис. 2 п ок аз ан ыо с ц и лл ог ра мм ын ачасто т е 0,17 МГц, н арис. 3 - н ач а с т о т е 0,74 МГцин арис. 4 н ач а с т о т е 1,46 МГц. О сц ил ло гр ам мыразряда, в о з н ик аю ще го в о вр ем япо ло жи т е л ь н о г оп о л у п е р и о д а напряж ен иян акаждо йчас тоте, п р е дс та вл ен ын арис. 2а, З аи 4а соответственно. Н а рис. 26, 36 и46 п ок аз ан ыо сц илл о г р а м м ыразряда, возникаю щ е г ов о вре мяот р и ц а т е л ь н о г опо л у п е р и о д аВЧнапряжения. Н а рис. 2в, З ви4в р а з в е р т к ао с ц и л л о г р а ф аз а д е р ж а н ап оо т н о ше ни юкна ч а л ур а з р я д ап р и м е р н он а 25 п е р и о д о вн а ка ж д о й частоте. Н арис. 5 п р ед ста вл ен ыо с ц и л ло гр ам мы т о к а ифо то т о к ап ре д н а ч а л ь н о г ос т р и м е р а по с т о я н н о г он а п р яж ен ияипер в ы хи м п у л ь с о вВЧразряда, в о з н и к а ю щ е г ов овр ем япо ло жи те ль н о г оп о л у п е р и о д ан а п ря же ниян ачасто та х 0,17, 0,74 и1,46 МГц, соответственно. З д е с ьв е р х н и йл учуправ ля лс яи м п у л ьс а ми тога, н иж ни й- фототока. Ч у в с т ви те ль но сть с и с те мырег ист р а ц и ита к а яже, к а к ин арис. 2-4, д л ит ел ьн ост ьр а зв ер тк и 1,2 мкс. Н а рис. 6 по ка зан ыо с ц ил ло гра мм ыт о к а иф о т о т ок а и м п у л ь с о вТ р и ч е л ао т р и ца тел ьн ойк о р о н ыо к о л ое г оп о р о г а и п е р в ы хи м п у л ь с о вВЧразряда, в о з н и к а ю щ е г ов о вр ем яо тр иц а т е л ь н о г оп о л у п е р и о д ан а п р яж ен иян ач а с т о та х 0,17, 0,74 и 1,46 МГцсоответственно. Усл ов ияфотог ра фи ро ва ни ят еже,что ин арис. 5. Б ы ло т а к ж ео п р е д е л е н ора сп ре д е л е н и еи н т е нс ив н о с т ис в е ч е ни яв д о л ьо сир аз р я д н о г оп р о м е ж у т к адляп ер вых импульсов, и н и ц и и р ую щи хразряд. П о д о б н о е ра спр ед е л е н и еб ы л о с н я т оидляп ре дн ач ал ьн ых с т р и м е р о в ии м п у л ь с о вТ р и ч ел а ко25 4 Рис. 2. Ос ц и л л о г р а м м ыим пу л ь с о вт о каиф о т о т ок аВЧр а з ря да п рипо ро г о в о мз н а ч е н и ина пр я ж е н и я н а ч а с т о т е 0,17 МГц. Д ля о с ц и л л о г р а м (а) и (б) вр е м я за д е р ж к ир аз ве р т к иос ци л л о г р а ф аt^- 0; для Тв) t^= 25Т = Рис. 3. Ос ци лл о г р а м м ыт о к аиф о т о т окаВЧ раз ря да п р и п ор о г о в о мз н а ч е н и ин а п р я ж е н и янач а с т о т е 0,74 МГц. Для (а) и (б)^= 0; (в) tb = 25Т = 37,5 мкс. Рис. 4. Ос ц и л л о г р а м м ыт о к аиф о то то каВ Ч раз ряд а п р и по ро г о в о мз н а ч е н и ип а п р я ж е н и ян ач а с т о т е 1,46 М Г ц Для (a) tb = 0; (б) = 0; (в) ^ = 25Т = 17,5 м к с 26 Рис. 5. Ос ц и л л о г р а м м ыт о к аифо то ток аи м пу ль со впо ложитель но йк о р о н ып ос т о я н н о г онап ря же ни яипер вы химпуль с о вВЧра зр яд ав о з н и к а ющ ег ов овр е м яполо жи те ль но го п о л у п ер ио дап ри л о ж е н н о г онапряжения. Чувствитель н о с т ьс и с т е м ыр е г и с т ра ци ит а к а яж ек акин а рис. 2-4, дл ит ел ьн ос тьр а зв ер тк и0,8 мкс. (а) - преднача л ь н ы йс т р и м е рп р ин а п р яж ен ии н ао с т р и е+8,17 кВ; (<5) - р а з р я днач а с т о т е 0,17 МГц; (в) - разр яд на ч а с т о т е 0,74 МГц; (г) - раз рядн ач а с т о т е 1,46 МГц. Рис. 6. Ос ц и л л о г р а м м ыто каифо то ток аи м ру ль со в о т ри ца т е л ь н о йк ор он ыпо ст о я н н о г она пр я ж е н и я и первых им пу л ь с о вВЧр азрядаво з н и к а ю щ е г ов овр е м яотри ц а т е л ь н о г оп о л у п ер ио дап р и лож ен но гонапряжения. Ус л ов ияф о т о г р а ф и ро ва ни ят еже, ч т о н арис. 5. (а) - им пу ль сыт р и ч е л ап рина пр я ж е н и ин ао с т р и е -8,31 кВ; (б) - р азр ядн ач а с т о т е 0,17 МГц; Тв) ра зрядн ач а с т о т е 0,74 МГц; (г) - р а зр ядначас т о т е 1,46 МГц. 27 ро ны п о с т о ян но го напряжения. Э тии зм ерениян ес л е д у е тра с см а тр ив ат ькакк о л и ч е с т в е н н ы е из-за сл и ш к о мшир ок ойщ е ли и е егру бо йус та н о в к ип оо с ир а з р я дн ого промежутка. 11а рис.7а пр ед ст ав лен ау к аз ан на яз а в и с и м о с т ьдля с т р и м е р о в ип е р в о г о п о л ож ит ел ьн ог ои м п у л ь с аВЧр а з р я д ап р ие г ов оз ни кновениив о времяп ол ож и т е л ь н о г оп о л у п е р и о д ап р и л о ж е н н о г о напряжения. А м п ли ту да пр е д н а ч а л ь н о г ос т р и м е р ап о л ож ит ел ьн ойкоро нып р и н я т аз аединицу, дляос та л ь н ы хи м п у л ь с о вп оо с ио р ди на то т лож ен оо т н о ш е н и е иха м пл ит уд ыка м п л и т у д е стримера. Н арис. 76 п ри в е д е н от а к о еж ер а с п р е д е л е н и едляи м пу ль со вТ р и че ла и пе р в о г о от ри ца т е л ь н о г ои м п у л ь с аВЧр а з р я д ап ри е г ов оз ник но ве ни ив ов ремяотр иц а т е л ь н о г о полупериода. Ам пл и т у д а им пу л ь с аТ р и ч е л ап о с т о я н н о г о на пр яж ен ият а к ж еп р и ня та з ае д и ницу, дляо ста ль ны хи м п у л ь с о вв з я т оо т н о ш е н и е ихампл ит уд ы ка м п л и т у д еи м п у л ь с а Тричела. Н арис. 7в п о к а з а н о распр ед е ле ни еи н т е н си вно ст ис в е ч е ни ядляв т о р о г оп о л о ж ит ел ьн ог ои м п ул ьс аВЧр а з ря да пр ив оз ни кно ве ни ис а м о г ор а зр яд ав овр е м я о т р иц ат ел ьн ог о полупериода. Условияп о с т ро ен ият еже, ч т ои н арис. 7а. И зэ т и хграфиков, ат а к ж еи зо с ц и лл ог ра мм (рис.5, G) в и д но, ч т о ип ос в о и мпрост ра нс тв ен ны мхаракт ер ис тик ам (глуби н апрони кн ов ен ияир ас пр ед е л е н и еи нт ен си вн ос ти свечения) и по амплитудно-временнымх ар ак те ри ст ика мп е р в ы еи мп ул ьс ыВЧ ра з р я д ас о в п а д а ю тс оо тв е т с т в е н н о сп р е дн ач ал ьн ым ис т р и м е р а ми ил и им пу л ь с а м и Три че ла к ор он ып ос то ян но го на п р я ж е ния. Приу в е ли че ни ичувст ви те ль но ст ифотоумножителяпри ме р н о в20 р а зн ао с ц ил ло гр ам махф о т о то ка н а б л ю д ал ис ьр а з ря дн ые импульсы, оп ер е ж а ю щ и ен ан ес ко л ь к оп е р и о д о вВЧнапря же ни я ст римери л и и м п у л ь сТ ри чела. А м п л и т у д аи хб ы л ам ен ьш е амплитуды с т р и м е р ав 40 р а з иболее, меньшейб ы л а иихдли тельность. Вгл убьр а з ря дн ог оп р о м е ж у т к ао н ин епростирались. Та к и еи мпульсын ап ов ыш ен ны хчастот ахна бл юд алВеймер [4]. Нами з анач ал ьн ыйи м п ул ьсВЧр а з р яд ап р и н я тс т р и ме ри л ии м п у л ь сТ р и ч е л ак акч е т к о определяемые. Н ача ст отах 0,17 и0,74 МГцип р иа м п л и т у д е ВЧ напряжения, п р и м е р н ор ав но й по ро го во му значению, п ре о б л а д а е тв е р о я т нос ть во зн ик новенияр а з р я д ав овремяо т р и ц ате ль но го полупериода, п ри ни ма яз н а ч е н и е 9(3-99%. П р иу в е ли че ни иампл ит удыВЧ н а п р я же нияо т н о с и т е л ь н он а ч а л ь н о г о значения, в е р о я т но ст ьв о з н и к но ве ни яр а з р я д ав овремяот р и ц а т е л ь н о г о по лу п е р и о д ан а ч и н а е т ум ен ьшатьсяип р ип е р е н а пр яж ени и в3-4% пр ео бл а д а ю щ е й стано- О 5 10 15 х,мм 0 1 2 3 Х(Ш • - импу ль сТричела ис т р и м е рп осто янного н а п р я ж е н и я о - / = 1,46 МГц Д- / = 0,74 МГц □ - / = 0,17 МГц Рис. 7. З а в и с имо ст ьи нт ен си вн ос ти с в е ч е н и яимпульсовраз рядао трассто ян иядо в е рш ин ыострия. 1а) - д ня п р е д н а ч а л ь н ы хс т р им ер овполо жит ел ьн ойкороны и имп ул ьс овВЧразряда, ини ци ир ую щи хразряд в овр е м яп ол о ж и т е л ь н о г оп ол уп ериодап р и ло жен но го напря жения; (б) - для и мп у л ь с о вТр ичелао тр иц ате ль но й ко роныии м пу ль со вВЧразряда, ини ци ир ую щих е г о в ов р е м я от р и ц а т е л ь н о г о полупериода; (в) - д ля с т р и м е р о вип е р в ы хп ол ож ит ел ьн ых импу ль со вВ Ч ра зрядап р ие г ои ни ци ированиии м п ул ьс ам иТричела в ов р е м яо т р и ц а т е л ь н о г о по лу периодап р и л о ж е нн ог о напряжения. ви т с яв е р о я тн ост ьв оз ни кн ов ен ияр а з р я д ав овр емяп оло ж и т е л ь н о г оп о л у п е р и о д а пр ил о ж е н н о г о напряжения, п ри ни ма яз н а ч е н и е 70-80$. При перенапряжении, ра вном 5%, о н адост иг ае тв е л и чи ны80-9С$. Н ача с т о т е 1,46 МГцип р иа м п л и т у д еВЧ н а п р я жения, п р и м е р н орав но йп оро г о в о м у значению, во т л и ч и е о т р а с с м от ре нн ог о случая, п ре о б л а д а е тв е р о я т нос ть в о з ни кн ов е н и яр а з р яд ав овремяпо ло жи т е л ь н о г ополупериода, имеяв е ли чи ну85-95%. Су ве лич ен ие мн а п р яж ен ияверо ят но ст ьэ т о г ос о б ыт ия н а ч и н а е туменьшаться, дости га ям и н и м а льн ог оз н а ч е н и я 15-25$ п ри п е р е н а пр яж ен иив3,5-4,5$. Сдальне йш имув е л и ч е н и е мн а п ря жен ияв е р о я т но ст ьвозник но ве ни яр а з р я д а впо л о ж и т е л ьн ыйп о л уп ер ио до п я т ь ста н о в и т с япреобладающей, дост иг ая 60-70$ п рип е ре на пр яж ен иив6-7$, ип р од олж аяд а л е еу в е ли чи ватьсясрос то мвелич ин ыперенапряжения. Вероят нос тн ыйха ракт ервоз ни кн ов ен иян а ч а л ь н о г ои м п у л ь с аВЧр а з р я д а вп о л о жительныйи л ио тр иц ат ел ьн ыйп о л у пе рио дап р и л о ж е н н о г он а п р я жения, п рие г о значениях, близ ки хкпороговому, вд и а п а з о н е частот, г д еп о р о г о в о ен а п р я ж е н и е ВЧра з р я д аб л и з к оп о р о го во му напряж ен июр а з ряд ап ос т о я н н о г о тока, мо жн об ы л о ожидать, по ск о л ь к уп о р о г о в ы ен а п р яж ен иявоз ни кновенияс т р и м е р о в и и мп ульсов Тричела п р ипостоя нн омн а п р я ж е н и иб ли зк и.д р у г д ру гув н аш е мр а зр яд но мпромежутке. Н ап ов ыш е н н ы хчастотах, г д ен а ч и н ае тс яс н и ж е н и еп о р о г о в о г он а п ря жен ияВЧразряда, об ъя с н я е м о ен а ко пле ни емпр е и м у щ е с т в е н н оп ол ож и т е л ь н о г оо б ъ е м н о г оз а р я д авраз ря дн омпромежутке, ст а т и с т и ч е с к и йхар ак т ерп оя вленияп е р в о г ои м п у л ь с ара з р я д авп ол ож ит ел ьны йи л и отрица те ль ны йполупе ри одобъ яс н и т ьтруднее. С а м из н а ч е н и я в ер оя тн ос тив оз ни кновенияр а з р я д авпо лу пе ри одо п ре де ле нно г о знака, ат а к ж е ход э т о йв е р о я тн ос тив з а в и с и м о с т ио тп е ренапряжения, н ан а швзгляд, о п р е де ле ныво с н о в номпредразря днымпроцессом, к оторыйт р е б у е тб о л е ед е т а ль но го изучения. В о всехс л уч ая хп ер выйимпульс,инициирующийразряд, в о з ни к а е тп р и м ер новм а кс им ум е ВЧн а п ря же ни яс о о т в е т с т в у ю щ е г о полупериода. М ом ен тж е во зн ик но ве ни яп ос лед ую щи хи м п у л ь с о в з н а ч и т е л ь н оо п ер еж ае тмаксимумнапряжения. Н а рис. 8 гр а ф и че ск ипр ед ст ав ле на з а в и с и м о с т ьоп ер еже ни яим пу ль са мит о к а м ак си му мо вВЧ н ап ря же ни яс о о т ве тс тву ющ ихпо л у п е р и о д о во тн о м ера периода, о т д е л ьн одляс л у ч а е вв оз ни кн ов ен ияр а з р я д ав положи те ль ны й (а) ивот ри ца те ль ны йп о л у п ер ио да (б). При и н и ц ии ро ва ни ир а з р я д ав ов ре м яп о л о ж и т е л ь н о г оп о л у п е р и о д ан ач а с то те 0,17 МГцз ап ер вы мпо ло жи т е л ь н ы ми мп ул ьс ом 30 Рис. 8. За ви с и м о с т ьо п е р еж ен ияимпул ьс ам ит окаразрядамак с и м у м о вВЧна пр яж ен иясоо тв е т с т в у ю щ е г о полупериода о тноме рапериода. (I) - час то та0,17 МГц, импуль с ыпо ло жи т е л ь н о г ополупериода; (2) - частота0,17 МГц, импул ьс ыот ри ца т е л ь н о г о полупериода; (3) -час то та0,74 МГц, и мпульсып о л о ж ит ел ьн ог о полупериода; ри ца т е л ь н о г опо (4) - ча ст от а0,74 МГц, импульсыот лупериода; (5) - ч ас тота 1,46 МГц, импул ьс ыположи т е л ь н о г ополупериода; (6) - частота 1,46 МГц, им пу ль сыо т р и ц а те ль но гополупериода. (а) - в озникно в е н и еразрядав ов р е м яп о ло жи те ль но го полупериода; io; - в о з н и к н о в е н и еразрядав ов р е м яотр иц ат ель но г о полупериода. 31 т о к а сл е д у е тотрицательный, м ом ен тв оз ни кновенияк о т о р ог о о п е ре жа етмаксимумВЧ на пр яж ен ияд а н но го п о л у п е р и о д ау ж ен а величину 0,2 Т (здесь ида лееТ- пери одВЧ напряжения). Амп ли ту да э т о г ои м п у л ь с ас о с т а в л я е тп р и м е р н о 0,3-0,5 ам п л и ту дыи ни ци ир ую ще го импульса. Н ау р о в н е 0,1 с в о е г ом ак сималь н о г оз нач ен ия э т о ти м п у ль с пр од ол жа етс яд ом а к си му ма н а п р я женияс о о т в е т с т вую ще го полупериода. А м п л и т у д ас л е ду ющ ихо т ри ца тельныхим пул ь с о в т о к ам е д л ен но умен ьш ае тс явт е ч е н и е пер вы хш естип е р и о до в ид а л е е сохра ня ет сяпрак ти че ск ин а постоя нн омуровне. Мом ент ихвозни кн ов ен ияс м ещ ае тс яв с т о р о н умакси мум ов с о о т ве тс тву ющ ихп о л у п е р ио до в напряжения, достигаяк6-8 пе ри од уус та но вив ше го сязначения, п р и м е р н о р а в н ог о 0,12 Т (кривая2, рис. 8а). П ри э т о мф о р м аи мп у л ь с о вт о к ас о х р а н я е тс в о иособенности: ре зкийн а ч ал ьн ыйв ы б рос, по добныйи мп ул ьс уТричела, ид а л е еп л а т он ау р о в н е 0,1 ам плитуды выброса, продолжа ющ ее сяв п л о т ьд омак си му маВЧ н а п ряжения (рис. 2а и2в). Общ аядлит ел ьн ос ть от р и ц а т е л ь н о г о и м п у л ь с ат о к а пр иб ли з и т е л ь н ор а в н а 0,8-1,0 мкс, ч т ос о с т а в л я е т 0,13-0,16 дл ительностипериода. Импульсы т о к ав овр емя2-3 п ол ож ит ел ьн ыхп о л у п е ри од ов практ ич ес киотсутствуют, з а м е т н ылиш ьс л а б ы е "всплески" т о к а интенси вн ос ть юме н е е 0,05 и нт ен си в н о с т ии н и ции ру ющ ег оим п у л ь с а идлительностьюп о р я д к а 2 мкс. Т о л ь к о с4-5 п е р и о д а появл яю тся н е б о л ь ш и е им пу льсыса м п л ит уд ой 0,1-0,2 а м п л ит у ды на ча л ь н о г ои м п у л ьс а идл ит ел ьностьюп о р я д к а 0,2 мкс, к о т о р ы еп р е дш ест ву ют сл а б ы м "всплескам" тока. А м пл иту да э т и х и мп у л ь с о вт о к ам ед ле нн о увеличивается, н од а же н а30-ом п е р и о д е остаетсяме н ь ш е амп ли ту дыотр иц ат ел ьн ыхи м пу ль со вп ри м ер но в1,5 раза. М ом ен т во зн ик но ве ни яп ол ожи те ль ны хи мп ул ь с о вт о к ав н а ч а л е бы с т р о см ещ а е т с яв с т о р о н уопереж ен ияс о о т в етствующихмаксиму мо вВЧнапряжения. О п е р е ж е н и ед о ст иг ае т н а и б о ль ше го з н а ч е н и я0,25 Тгде-то к6-8 периоду, ид а л е е со хр а н я е тэ т о значение, к о т о р о ез н а ч и т е л ь н оп р е в ы ш а е тс о о т в е т с тв ую ще ео п е р е ж е н и едляо тр иц ат ель ны хи мп ул ь с о в (кривая I, рис. 8а). О бщаядл ит ел ьн ос тьполож ит ел ьн ыхи м пу ль со вт о к ап р иб ли зи те ль но р а в н а 2-2,2 мкс ис о с т а в л я е т 0,33-0,37 п е риода. Прииници ир ов ани ир а з р я д ав овремяот р и ц а т е л ь н о г оп о лу п е р и о д ан ач а с т о т е 0,17 МГцп е рв ый о т р и ца тел ьн ыйим п у л ь ст о к ат а к ж е во зн и к а е твмаксимумВЧнапряжения. Мом ент в оз ник новенияпоследующихотриц ате ль ны хи м п у л ь с о вс м е ща ет сявсто32 ро нуопережения, достигаяв ов то ро мп е р и о д е значения, р а в н о г о 0,05 Т, д а л е ео п е р е ж е н и ен е с к о л ь к о умен ьш ае тс ядо в е личины 0,04 Тк 4-6 периоду, п о с л еч е г ов но в ьувеличивается, с т р е м я с ьку с т а но ви вш ем ус язначению. Н арис. 80 п о к а за на з а в ис им о с т ьоп ер еж ен ияи м п уль са ми т о к ар а з р я д ама кс им ум овВЧ н а п р яж ен иясо от ве т с т в у ю щ и хп ол у п е р и о д о вв с л у ч а е возн икн о в е н и яр а з р я д ав овр ем яот р и ц а т е л ь н о г о полупериода. Видно, ч т оэ т оу ст ан о в и в ш е е с яз н а ч е н и е оп ер еж ен иядостигаетсят е п е р ьн е с к о л ь к оп о з ж е (кривая 2, рис. 80), о д н а к оп овел ич и н ес о в п а д а е т сс о о т в е т с тву ющ имо п е р е ж ен ие мв с л у ч а е разряда, в о з н и к ш е г ов овр ем яп о л о ж и т е л ь н о г о полупериода. П ол о ж и т е л ь н ы еи мп ул ьс ытока, п риин иц ии р о в а н и ир а з р я д а и м п у ль са миТричела, п р а к т ич ес ки о т с у т с т в у ю тд о 9-10 периода. Какип р иво з н и к н о в е н и ир а з р я д ав овр емяп ол ож ит е л ь н о г оп о лупериода, з д е с ьн а б л юд аю тс ялиш ьа н а л о г и ч н ы еп оа мпл и т у д е идлите ль но ст ис л а б ы е "всплески" тока. М о м е н тв оз ни кновения э т и хи м п у л ь с о ву ж ео п е р е ж а е тс о о т в е т с т в у ю щ и емаксимумы ВЧ на пр яж ен иян ав е л и ч ин у 0,2 Т. Д ал е еэ т оо п е р е ж е н и ен е с к ол ь к овозрастает, дости гаяу с т ан ов ив ше го сяз н а ч е н и як6-8 п е ри оду. С9-10 п е р и о д ан ао с ци лл огр ам ма хт о к апоя вл яю тсят а к ж е к о р о т к и еи м п у ль сы сз а м е т н о йа мпл и т у д о йв ов рем яположи те ль н о г о полупериода. Д а л ь н е й ш е еп о в е д е н и е иположительных, и от р и ца те ль ныхи м п у л ь с о вт о к ап р а к т и че ск ин еотл ич ае тс я о т по в ед ен ия с о о т в е т с т в у ю щ и хи м п у л ь с о в разряда, в о з н и к ш е г ов о вр е м япо л о ж и т е л ь н о г ополупериода. И н т е р е с н о отметить, ч т оп р ии ни ц и и р о в а н и ир а з р я д аи м п у л ь с о мТ р и ч е л аи м п у л ь с ыт о к ав овр ем яот р и ц а т е л ь н о г о пол уп ери о д ан а п р яже ни явт е ч е н и е 8-9 п е р и о д о во т л ич аю тс яп оф о р м ео т ан ал о г и ч н ы хи м п у л ь с о вразряда, в оз н и к ш е г ов ов ремяп о ло жи те л ь н о г оп о л у п е р и о д а (рис. 2а и26). Н ао с ци лл ог ра мм ахт о к а (рис. 26) в ид ныт о л ь к ор е з к и е выбросы, п о д о б н ы еи м п ул ьс ам Тричела, ио т с у т с т в у е т по л о г и йу ч а ст ок (ступенька), к о т ор ый на ч и н а е тп оя вл ят ьс ят о л ь к о с8-9 периода, т.е. т о г д аже, к о г д ап о я в ляю тс явыб рос ын ао сц илл ог ра мм ахт о к ав овре мя п о л о ж и т е л ь н о г оп о л у п е р и о д а напряжения. П р и м е рн о сэ т о г о ж е мо м е н т ав р е м е н иотм еч ае тс яр о с то п е ре же ни яо т р и ц ат ель ны ми им пу л ь с а м ит о к а со от ве т с т в у ю щ и хм а к с и м у м о вВЧ напряжения. Н аб о л е ев ы с ок ихчастотах, в с л у ч а е возн ик но ве ни яразря д ав ов ре м яп о л о ж и т е л ь н о г о полупериода, п о с л ед ую щи й от ри ца те л ь н ы йи м п у л ь ст о к ат а к ж ез а м е т н оо п е р е ж а е тв ов р е м ен и максимумВЧ н ап р я ж е н и я (рис. 8а, к р и в ы е 4 и6), н оп оамп33 5 ли т у д е идлитель нос тиу ж ео тл ич а е т с яо т импул ьс а Три чела, о с о б е н н он ач а с т о т е 1,46 МГц (рис. 5в и5г). Д а л е е а м п л и т у д ао т р и ца те ль ны хи м п у л ь с о вт о к а уменьшается, дости г а ями ни ма ль но го значения, р а в н о г о 0,3-0,6 с во е йп е р в она ч а л ь но й величины, н а3-6 периодах, п о с л еч е г он аб люд ае тс яе е посте пе нны йрост. Б о л е е ин те н с и в н ы йр о с тн а б л ю да ет ся н ач ас т о т е 1,46 МГц, г д е кЗС-му п е р и о д уа м п л и т у д ао тр ица т е л ь н ы х и м п у л ь с о вт о к ау вел ич и в а е т с ядо, примерно, с в о е г оп е р в о н а ча л ь н о г о значения, т о г д ак а кп ач а с т о т е 0,74 МГц- л и ш ьд о 0,7 п е рв он ач ал ьн ойвеличины. Мо м е н тв о з н ик но ве ни яо три ц а т е л ь н ы хи м пу ль со ве щ ен е с к о л ь к ос ме ща е т с явс т о р о н уо п е ре жен ия м ак си му мо вВЧ напряжения, достигаян ач а с т о т е 0,74 МГцу с та нов ив ше го ся значения, р а в н о г о 0,23 Тк6-8 периоду. Н ач а с т о т е 1,46 МГцв е с ь м ам ед ле нн ыйр о с то п е р еж ен ия на бл ю д а е т с я вп л о т ьд о 30-го периода. Ве л и ч и н ао п е ре жен ияв э т о мс л у ч а е дос ти га ет н а и б о л ь ш е г о ви с с л е д уе мо мди ап а з о н е ча с т о тз н а ч е ния, р а в н о г о 0,34-0,35 Т. Длител ьно ст ьо тр иц а т е л ь н ы хи м п у л ь с о вт о к а воб ои хс л у ч а я х в н а ч а л ен е с к о л ь к о увеличивается, дост иг аяк 4-6 пер ио дуу с танов ив ше го сязначения, р а в н о г о 0,4-0,45 м к с и0,3-0,35 м к с (или 0,3-0,35 Ти 0,45-0,5 Т) н ача ст от ах 0,74 и1,46 МГц соответственно. П о л о жи те ль ны е импульсы, с л е д у ю щ и ез а стримером, и н и ц и ир о в ав шимразряд, т а к ж ес н а ч а л ау ме нь ша ют сяп оамплитуде, с т а н о в я с ьд а ж ем ен ьш ес оо тв е т с т в у ю щ и хот ри ца те ль ны хи м п у л ь с о в тока. М и н и м ал ьно ез н а ч е н и еа м пли ту дып р и м е р н ор а в н о 0,1 -0,1 5 ампл иту ды с т р и м е р аидос ти га ет сяв о 2-5 периодах. Да л е е ам пл и т у д аи м п у л ь с о вт о к авозрастает, причем, какидля отрица те ль ны х импульсов, б ы с т р е ен ач а с т о т е 1,46 МГцик 30-му п е р иод у воб о и хс л у ч а я хуже, во т л и ч и ео тч а с то ты 0,17 МГц, п р и м е рн ос о в п а д а е т са мп л и т у д о йот ри ца те льн ыхим пу л ь с о в т о к а (рис. З ви4в). П о в е д е н и ефазовыхх а р ак те ри ст икдляп о ложительных и м п у л ь с о вт о к ан аэ т и хч а с т о тах по д о б н оа н а л ог ич н о йз а ви сим ос тидляч а с т от ы 0,17 МГцст о йл и шь разницей,что уст ан ов ивш ее ся з н а ч е н и ео п е ре же ни ян е с к о л ь к об о л ь ш е ир а в н о 0,25-0,26 Т (кривые 3 и5, рис. 8а). Общаядлитель но ст ьп ол ож ит е л ь н ы хи м п у л ь с о вт о к а во б о и х с л у ч а я хв н а ч а л ен е с к о л ь к оувеличивается, д остигаяус та н о в и в ше гося з н а ч е ни я0,6-0,65 и0,2-0,25 м к с (или 0,45-0,5 и0,3-0,35 Т) н ач а с т о т а х0,74 и1,46 МГцсоответственно. М о ж н о отметить, ч т он ач а с т о т е 1,46 МГцд л ит ел ьно ст ьп о л о ж ит ел ьн ых 34 и м п у л ь с о вт о к ау ж ео к аз ыва ет сям е н ь ш е длитель нос тио тр иц а т е л ь н ы хи м п у л ь с о в во т л и ч и ео тб о л е е ни з к и хча с т о т 0,17 и 0,74 МГц. Пр ии ни ци ир о в а н и ир а з р я д аи мп ул ь с о м Тричела, в овремяот р и ц а т е л ь н о г оп о л у п е р и о д аВЧ напряжения, н ачасто та х0,74 и 1,46 МГц э т о тп е р в ы йи м п у л ь ст а к ж ев о з н и к а е тп р и м е р н овм а к с и м у мВЧнапряжения. С ле ду ющи йз ан имп о л о ж ит ел ьн ый импульс, к а ко тм е ч а л о с ьвыше, п ос в о и мп а р аме тр ам по д о б е нпредначальн о м ус т р и м е р упо ло жи т е л ь н о йкороны. М о ме нтвозник но ве ния э т о г ос т р и м е р о п о д о б н о г ои м п у л ь с ао п е р е ж а е твоб оих сл у ч а я х мак си му мы н ап р я ж е н и ян ав е л и ч и н у0,15-0,18 Т. Д а л ь не йш ее по в е д е н и еф а з ов ыхиа м п л и ту дн ыхха рак те ри ст икка кдляп о ло жи тельных, т а кидляо тр иц ат е л ь н ы хи м п у л ь с о вт о к ан аэ т ихч а с то т а хс о в п а д а е т сп ов е д е н и е ма н а л о ги чны хк ри вы хдляпе р в о г о случая, т.е. п р ив оз ни кн о в е н и ир а з р я д ав овр ем япо ло жи те ль н о г оп о л у п е р и о д аВЧнапряжения. Н е к о т о р о ер а з л и ч и е восцил ло граммахдляо бо и хс л у ч а е вн а б л ю д а е т с ят о л ь к ов т е ч е н и е 1-3 периодов. М и н и м а л ь н о ез н а ч е н и еа м п ли ту дып ол ож ит ел ьн ых ио т р иц ат ел ьны хи м п у л ь с о во ка зы вае тс яс ме щ е н н ы мн а 1-2 пери о д ав с т о р о н ууве ли че ни яи хп о р я д к о в о г о номера, п оо тн оше ни юкпе р в о м у случаю, ат а к ж ен е с к о л ь к ор а з л и ча ют сявеличи н ыо п е р е же ни ядля с оо тв е т с т в у ю щ и хи м п у л ь с о в вт е ч е н и е пер вы х6-7 периодов. Р а з л и ч и е восциллограммах, в овр ем енных и ам п л ит уд ны хха ра кт е р и с т и к а хдляоб ои хс л у ч а е в иници ир ов ан ия р а з р я д ап р а к ти че ск ии с ч е з а е тк6-8 периоду. Та к и мо б ра зо мм о ж н о полагать, ч т он ача ст от ах0,74 и1,46 МГц, вс л у ч а ев о з н ик но вен ияр а з р я д ав ов ре мяотрицательногс* полупериода, в с л е дз аперв ыми м пу ль со мТ р и ч е л ап оя вля ет ся ст р и м е р о п о д о б н ы йимпульс, п о с л ек о т о р о г ор а з в и т и е ВЧразря д аи д е тт а к и мж епутем, ка ке с л иб ыо нв о зн икв овремяп о ло жи те л ь н о г о полупериода. С о п о с т а в л е н и ео с ц и л л ог ра мм т о к а иф о т о т о к а показало, ч т о мо менты во зн ик н о в е н и яфо то им п у л ь с о в иихдлител ьн ост ьфакти ч е с к ис о в п а д а ю тн авс ехч а с т о та х см о ме нт омвоз ни кновенияи дл ит ел ьностьюсо от в е т с т в у ю щ и хи м п у л ь с о вт о к аразряда. Други мисловами, х а р а к те рп о в ед ен ияврем ен ны хс оо тн ош ен ийдляф о т о и м п у л ь с о ва на л о г и ч е нра сс мо тр ен ны мв ы ш е (рис. 8а и86)к ри вымдля и м п у л ь с о в тока. О д н а к оп о в е д е н и еам пл итудыфотоим п у л ь с о вв за ви с и м о с т ио тн о м е р ап е р и о д ан ев ов с ех с л у ч а я х с о о т в е т с т в у е тз а в и с и м о с т идляа м п ли туд ыи м п у л ь с о в тока. Дляи м п у л ь с о вф о т о т о к ан ап ол ож и т е л ь н ы х пол уп ер ио да х В Ч н ап ря же ни ян ав с е хт р е хч а с т о т а хп о в е д е н и еи ха м п лит уд ыс о в п а д а е т са мп л и т у д н о йх а р ак те ри ст ик ойи м п у л ь с о в тока. Дляа м п литудыи м п ул ьс овф о т о т о к ан ао т р и ца те ль ныхпо лу пе рио да х и и м п ул ьс ов т о к ат а к о йк о р р е л я ц и инет. О т ч е т л и в е еэ т оне с о о т в е т с тв ие вх а р а к т е р еп о в е д е н и яи м п у л ь с о вф о т о т ок а ит о к а пр оя вляетсян ач а с т от ах 0,74 и1,46 МГц (рис. 3 и4). Мини ма ль но ез н а ч е н и еа м п л и т у д ыи м п у л ь с о вф о т о то ка о к а з ы в ае тс я не ск о л ь к ос ме ще н н ы мвс т о р о н уу в е ли че ни япо ря д к о в о г он о м е р а п е р и од ап ос ра вне ни юсмин им ум ома м пл ит уд ыи м п у л ь с о в тока. Да л е еа мп ли т у д аи м п у л ь с о вф о т о т о к ап оч тин еув ел ич ив ае тс як 30—му периоду, т о г д ак а ка м п л и т у д аи м п у л ь с о вт о к ав о з р а ст а е тк э т о м умо ме нт ув р е м ен ив1,5-2 р а з ап оот ношениюк с в о е мумин им ал ьн ом у значению. Есливз ят ьо т н о ш е н и е ампл ит уд ыи м пу л ьс овф о т о т ок а ка м п л и т у д ет о к а (соответствующего полупериода), т от а к ж еб у д е твидно, ч т оэ т оо т н о ш е н и едля и м п у л ь сов, возни ка ющ ихн апо ло жи т е л ь н ы хполупериодах, фактич ес ки н ез а в и с и то тча ст от ыпр ил о ж е н н о г она пр яж ен ияип р и м е р н ор а в н о1,5-2. Од н а к одляи м п у л ь с о вн аот ри цат ел ьн ыхпол уп ер ио да х о н о опреде ля ет сяч а сто то йп р и л о ж е н н о г он ап ря же ни яип р им ер н ор а в н о1,3; 0,8 и0,5 н ачасто та х0,17; 0,74 и1,46 МГц соответственно. Ха ра кт ер но йо с об енн ос ть юи мп ул ь с о вт о к а иф о т о то ка н а част от ах0,74 и1,46 МГця вляетсян а л и ч и е вт о р о г ов ы б р о с ав о времяп оло жи т е л ь н о г оп о л у п е р и о д а (рис. З аи36; 4а и46). Ам пл ит уд аэ т о г ов ы б р о с амо ж е тдос ти га тьвеличины, ср ав н и м о йс ам пл ит уд ойп р е д н ач ал ьн ыхстримеров, ам о ме нт е г ово зн ик но ве н и яс м ещ енвс т о р о н ум ак си м у м аВЧ напряжения. Н ач а с т о т е 1.46 МГцт а к и ев ы б ро сыч а щ ев с е г о на бл ю д а ю т с яв о 2-4 п е р и о дахп р ии н и ц ии ро ва ни ир а з р я д аим пу л ь с о мТричела. Н ач а с т о т е 0,74 МГцв е ро ятн ос тьп о я вл ен ияв т ор ич ныхв ы б р ос овдляо бо и х сл у ч а е в ини ци ир ов ан ияр а з р я д аз а м е т н обольше, ч емн ач а с т о т е 1.46 МГц. Однако, по-прежнему, ч а щ ев с е г оон ив о з н и к а ю т в с л у ч а е иниции ро ва нияр а з р я д аи м п уль со мТричела. Кр о м е того, н аэ т о йч а с т о т ен а б л ю д аю тся в т о р и ч н ы е выбросы, какин аи м пу ль са хт о к ав овремяот р и ц а т е л ь н о г оп о л у п е р и о д аВЧ на п р я ж е ния, н ов еро ят но ст ьи хв о з н ик но вен ияменьше. На блюденияз ар а з ви ти еми м п у л ь с о вт о к аифо то то каВЧраз ос ко л ь к у р я д аб ылиогр ан ич ен ыв ов р е ме ни30-ым периодом, п вс ле д с т в и еп ер ег ру зк иг е н е р а т о р аВЧ ир а с ст ро йк ие г оконтура, вр ез ул ьт ат ев о з н ик но ве ни яразряда, а м п л и т у д ан а п ря же ни ян а ос т р и екэ т о м ум о м е нту вр е м е н из а м е т н оуменьшалась. Н а час36 т о т е 0,17 МГц э т оу м е н ь ш е н и ес о с та вл яло 2,5-3$, н ач а с т о т е 0,74 МГцп р и м е р н о Ъ% ин ач а с т о т е 1,46 МГцок о л о6%• О с н о в н ы е вы в о д ы 1. В и с с л ед уем омд и а па зо не ч ас тот одноэ ле кт ро дн ыйВЧр аз рядинициир уе тс ял и б о стри ме ро мприе г ово зникновении в о в ремяпол о ж и т е л ь н о г оп о л у п ер ио данапряжения, ли боимпульсом Тр и ч е л апри е г ово зн икн ов ен иив овремяо т ри ца те ль но гополупериода. Н ачасто та х0,74 и1,46 МГцпривозни кно ве ни ир а з р я д ав овр ем яо тр ица т е л ь н о г оп о л у п ер ио да нап ря же ни яз аи м пу льсомТричела, инициир ую щимразряд, в след ую щи йп о ло жи т е ль ны йпо лу пе ри одв с е г д ав о зн ик ае т стримероп од об ны йимпульс, п о с л еч е г од а л ьн ей ше ер а з в ит ие раз ря да а н а л ог ич норазвитию разряда, в о з н и к аю ще го в овремяпол ож ит ел ьн ог о полупериода. 2. В о з н икн ов ен ие р а з ря да вт о тилиинойпо лупериодВЧ н ап ря же ни ян о с и тста ти ст ич ес кийхарактер. Принапряжения!, равныхпоро го во мунапряж ени юВЧразряда, ипрочихравныхуол ов иях н ачаст от ах0,17 и0,74 МГцп р ео бла да етве ро ятность в оз ни кновенияр а зр яд ав овремяотр иц ат ел ьн ог ополупериода. Н ача с т о т е 1,46 МГцп ри э т и ху словияхбо л ь ш еве ро ятность возник но ве ни яра з р я д ав овремяп о л о ж и те ль но го п о л у п е ри од а напряжения. 3. Н е з ав ис им оо тполяр но ст ип ол уп ер ио да напряжения, в о времяк о т о ро го во зн и к а е тВЧразряд, а м п ли ту дапо сл едующих к акположительных, т акиот риц ательныхим пу л ь с о вт о кав н а ч а л ер е з к о уменьшается, достигаяминима ль но го знач ен ияу ж е в о 2-6 периоде, по с л еч е г оот но си те ль номедл енн о увел ич ив а ется. Н а и б о ле е бы ст ры йр о с тамплитудыи м п ул ьс ов наблвдается н авер хн ейч а с т о т еи с с л е д уе мо годиапазона. 4. Ха ра кт ерпове де ни яам пл итудыим пу л ь с о вфототока, в оз н ик аю щи хв ов ре мяп о л ожи те ль но го полупериода, с ов па д а е т с п о в е де ни емамп ли ту дысоответст ву ющ ихи мп ул ь с о втока. А мпл и т у д аи м п у л ь с о вфототока, возникающихв овремяотрица тел ьн о г ополупериода, п о с л едостиженияс в о е г оминимал ьн ог оз н а ч е ния, прак ти чес ки н еувеличивается, во т л и ч и ео т по ве дения а м пл ит уд ыотри ца те ль ны хи м п ул ьс ов тока. Бо ле ез а м е т н оэ т о р а з л и ч и ев х а р а к т е р еповеденияамплит уди мп уль со вт о ка и ф о т о то ка н ач а с т о т е 1,46 МГц. 5. В о вс ех с л у ча яхперв ыйимпульс, и ни циирующий разряд, в о з ни ка ет п р и м е р н овмаксимумВЧ нап ряженияс о о т в ет ст ву ющ ег о 37 полупериода. Д а л е ем ом ент возни кн ов ен ияи м п у л ь с о вт о к а иф о т о т о к ад о с т ат оч но б ы с т р ос м е щ а е т с яв с т о р о н уо п е р еже ни яс о от ве тс тв ую щи хм а к с им ум овВЧ напряжения, дост иг аяп р и м е р н ок 10 пе р и о д ууст ан ов ив ше го ся значения. Это, по-видимому, с в и де те ль ст ву ет о буста но вив ше мс яр е ж и м ек о ле бан ийик о н цен тр а ц и ио б ъ е м н о г оз а р я д а вп р и э л ект ро ди ойобласти. Для и м п у л ь с о вразряда, в о з н и ка ющ ихв о вре мяп о л о ж и те ль но г ополупериода, э т оуста но ви вш ее ся з н а ч е н и еп ра к т и ч е с к и н е з а в и с и то тчас то тып р и л о ж е н н о г о кос триюнапряжения. Дляи м пульсов, в оз ни ка ющ ихв овр ем яо тр иц ат е л ь н о г о полупериода, о н о опр ед ел яе тс яч а с т о т о йэ т о г о напряжения. Ч емв ы ш е ча ст о та, т е мб о л ь ш ев е л и ч и н а ус та но ви вш ег осяопережения. Литература 1. П р ок офь евА.М., Ка б а р д и нО.Ф., К у д у К.Ф. И с с л е д о в а н и е н а ч а л ь н ы хс т а д и й выс ок о ч а с т о т н о г ор азряда со с т р и я вво з д у х еп р иа т м о с фе рн омдавлении. - йзв. А Н СССР, сер.физ., 1959, т. 23, №8, с. 1004-1006. 2. К у д уК.Ф. Он а ч а л ь н ы хс т а д и я хра зряда со с т р и я вв о з д у х е . Тарту, IJ60. 3. Бе рды ше вA.B. Ф от оэ л е к т р и ч е с к и е ис с л е д о в а н и яф орм ирова н и я вы сок о ч а с т о т н о г оразрядасос т р и яввоздухе. А в т о р е ф , дис. н асоиск. учен, с т е п е н иканд. физ.-мат. наук. Л., 1971. 4. Veimer, V.A. Photoelectric investigation of the initial stages of a unipolar HP discharge. Proc. 2nd Int.Conf. Gas Discharges, London, 1972. 5. К у д у К.Ф. 0 н ач ал ь н ы хс т а д и я хо д н о э л е к тр од но го В Чразря да ва т мо сф ер ном в о з д у х е.-Уч. зап. Т а р т у с к о г о ун-та, 1973, вып. 320, с. 287-307. 6. К о р г е Х.Й., Л а а нМ.Р. Из у ч е н и еф о рм ир ов ани яв ы со ко ча ст от н о г оразрядан афак ел ьн ойч а с т о т е.-Уч. зап. Т а р т у с к о г о ун-та, 1977, вып. 409, с. 3-27. 7. А й н т сМ.Х., К у д у К.Ф., Х а л ь я с т е А.Я. Пространственно-вре м е н н о ер а з в и ти е од н о э л е к т р о д н о г оВ Чразряда. - Уч. зап. Т а р т у с к о г о ун-та, 1977, вып. 409, с. 28-58. 38 8. -К о р г е X. Ис с л е д о в а н и ег а з о в о г о разрядавразрядномпро м е ж у т к е острие-плоскость вд иа па з о н е ча с т о т 0,1+1 МГц. Дипл ом на яработа. Т ар ту ск ийун-т, 1968. - Рукоп., н а эст. яз. 9. А й н т сМ. Ис с л е д о в а н и ео дн оэ л е к т р о д н о г о разрядавво зду х еп р ип они же нн омда вленииприча ст от ах0,4 и0,9 МГц. Дип ло мн аяработа. Т ар т у с к и йун-т, 1970. - Рукоп., на эст. яз. 10. Р е й н а р тМ. Ис сл е д о в а н и ефотоимпульсаВ Чкороны. Диплом н а яработа. Т а рту ск ийун-т, 1975. - Рукоп., наэст. яз. 11. А й н т сМ.Х., К у д уК.Ф., Р е й н а р т М.А. Н а б лю де ние з ав о з н и к н о ве ни ем с в е т о в ы химп ул ьс овВЧ ко р о н ывди ап а з о н е ч а с т о т 0,2 - 1,6 МГц. - Докл. нанау чн ой конф. Моск. энергет. ин-та, посвящ. 70-летию ин-та, д е к абр ь 1975. 12. К о р г е Х.Й., К у д у К.Ф. Н а п ря жен ие во зн ик н о в е н и яВЧкоро н ын ач а с т о та хо т 25 кГцдо 1,46 МГцвп р о м е ж у т к е острие-плоскость. - Уч. зап. Т ар т у с к о г о ун-та, 1973, вып. '320, с. 308-316. OBSERVATIONS OF THE RISE AND DEVELOPMENT OF LIGHT AND CURRENT PULSES OF THE HF CORONA IN THE FREQUENCY RANGE OF 0.15 - 1.5 MHz M. Aints, S. Beskhlebny and E. Kudu Summary The discharge was initiated on a point-electrode with a 1-mm diameter in a 4-cm point-to-plsne gap in the atmosphe ric air at frequencies of 0.15, 0.74 and 1.5 MHz. The os cillograms of the light pulses of the HF corona as well as those of the gap voltage and of the discharge-gap current are presented. It was found that the HF discharge would be initiated by a streamer in the positive half-cycle of the applied voltage or by a Trichel pulse in a negative half cycle. The rise of the initial pulse in a positive or in a negative half-cycle is of a statistic character. The change of the initial phase of discharge current pulses during the development of the discharge is given graphically. 39 НЕКОТОРЫЕР ЕЗ УЛ Ь Т А Т ЫИ С С Л Е Д ОВ АН ИЯВ Л И ЯН ИЯ ПРИМ ЕСЕ ЙВ О ЗД УХ А НА С П Е К Т РП ОД ВИЖ НО СТ ИЛЕГКИ ХО ТР ИЦ АТ Е Л Ь Н Ы ХАЭРО ИОН ОВ Я.Й. Сальм, Р.Л. Ма т и з е н На ст оящая с т а т ь яп р о д о л ж а е тп р е д ы д у щ и ера ботып оуказан н о му вз а г л а в и ив о п р о с у[i] . И с с л ед ов ан ия п р о в о д и л и с ьс п е ци а л ь н о ск он с т р у и р о в а н н ы мд ля э т о йц е л ис пе кт ро м е т р о ма эро ио но вти па U Т-7509 [ 2] . И зу ч а л о с ьв л и я н и ерядад о ст упн ых г а з о о б р а з н ы хиис п а р я ю щ и х с яж ид ки хв е щ е с т вп р ик о м н а т н о й температуре. В б о л ь ш и н с т в ес л у ч а е вк о н ц е н т ра ци я ич и с т о т а и с п ы та нн ых ве щ е с т вн е определялись. В о з р а с та э р о и о н о вс о с т а в л я е то к о л о I с. П е р е двх о д н ы мо тв е р с т и е мс пек т р о м е т р аа эр ои о н о вб ы л аус та но в л е н атру баи зн е рж аве ющ ей с т а л ид и а ме тр ом 200 ммид л и н о й 300 мм. Г а з ып о д а в а л и с ьл и б ои з баллона, л и б ои з кисло р од нойподушки, л и б оп о л у ч а л и с ь сп о м ощ ьюп о д х о д я щ и хреак ций. К о н ц е н т р а ц и я г а з о в , п о г р у б о й о ц е н к е , б ы л а п о р я дк а О I мг/м ивыше. Ж и д к о ст ип о м е щ а л и с ь нач а ш к е Петри, распо л а г а вш ей сявц е н т р еу по м я н у т о йтрубы. Ко н ц е н т р а ц и я па рао п р ед е л я л а с ьп ос к о р о с т ии с п а р е н и яжи дкости сп л о щ ад ипример н о 5000 мм2 п р ико мн а т н о й температуре, вп о т о к ев о зд ух ао р и е н т и р о в о ч н о I л/с. Р е а к ц и ид л яп о л у ч е н и яг а з о вт а к ж е прово д и л и с ьн ач а ш к е Петри. О с н о в но йц ел ь юэ т о йр а бо тыя в и л ос ьо п р е д е л е н и е сильнод е й с т ву ющ их веществ, п р е в р а щ а ю щ и хп р има л ы хк о н ц е н т р а ц и я х с п е к т рле г к и х от р и ц а т е л ь н ы хаэ ро и о н о вво д н улинию. И с х о д я и зп р е д ы д у щ и хр аб о т Х.Ф. Т а м мет акт а к и мв е щ е с т в а мм о ж н о о т н е с т ифтор, хлор, бром, йод, в о д о р о дхл ор и с т ы й [i] . Э т и ж е ве ще ст ва (за и скл ю ч е н и е мфтора) б ы л ин а миис п ы т а н ыпов торно. Г р у п п ус и л ь н о д е й с т в у ю щ и х веществ, п она ш и мопытам, м о ж н од о п о л н и т ьд в у ок ис ью а з о т аим у р ав ьи нойкислотой. Дву о к и с ьа зо т аи м е е то с о б о е значение, п о с к о л ь к уо н ас ч и т а е т с я о д н и ми зо с н о в н ы х за г р я з н и т е л е йа т м о с ф е р ы [з] . Та ки мобразом, у с л о в н ом о ж н ов ы д е л и т ьс л е д у ю щ у юг р у п п у 40 с и л ь н о д е й с т в у ю щ и хв е щ е с т в (по алфавиту): азота-двуокись м у р ав ьи на яки сл от а б р о м ф т о р в о д о р о дхл ор и с т ы й хлор, й о д Э т и мве ще с т в а мх а р а к т е р н оо б р а з о в а н и ео д н о йе ди н с т в е н н о й линиивс п е к т р е по дв и ж н о с т ип р им ал ы хк о н ц е н т р а ц и я х (ори е н т и р о в о ч н он и ж е I мг/м3), ат а к ж еп ос л е д е й с т в и е п о с л е у д а л е н и яи с т оч ник ав е щ е с тв а (по-видимому, из-за а дсо р б ц и и вспектрометре). П о с л е д е й с т в и ед л ил ос ьчасами, авс л у ч а е дв уо ки сиаз о т а- днями. Д в у о к и с ьа зотап ро из в о д и л а с ьреак ц и е йм еж ду с в и н ц о мико нц ен тр и р о в а н н о йа з о т н о йкислотой. И н т е р е с н о отметить, ч т ом у р а в ь и н а як и с л о т ая в л я ет ся п о ч т и е д и н с т в е н н ы мор г а н и ч е с к и мвеществом, н еп о д д а ю щ и м с ярегис т р а ц и ипламенно-ионизационнымг а з о вы мд е т е к т о р о м [з] . К р о м ес и л ь н о д е й с т в у ю щ и ху с л о в н ом о ж н ов ы д е л и т ь г р у п п у с л а б о д е й с т в у ю щ и х веществ, к о т о р ы ех о т яииз ме ня ли з а м е т н о с п е к т рподвижности, о д н а к он еп р е вра ща лие г о во д н улинию ин ео б л а д алипоследействием. С ю д ао т н о с я т с я (по алфавиту): а з о т н а як и с ло та ам м и а к с е р ыд в у о к и с ь ф е н о л (водныйраствор) ф р е о н- 12 ф р е о н - 22 ф ре о н- 142 хлорофос. В л и я н и ев е щ е с т вэ т о йг р у п п ыи м е л ор а з ли чн ыйх а р а кт ери раз ну юинтенсивность. Например, ам м и а кв ы з ы в а лш ир окий с и м м е т ри чн ый с п е к т р со т н о с и т е л ь н ом ал ой с р е д н е йподвижностью; во д н ы йр а с тв орф е но лад а лс п е к т рт о г ож ев и д а (асимметрич ный), ч т о ио б ы к н о в е н н ы йв о з д у хлаборатории, н о сум ен ьшен н о йср е д н е йп од в и ж н о с т ь юи т.д. Ф р е о н ыо к а з ы в а л ид е й с тв ие п р ио т н о с и т е л ь н ов ы с о к и х концентрациях. В с л у ч а ефреона-12 п р ик о н ц е н т р а ц и я хп р и м е р н од о 20 г/м3 в л и я н и еу с т а н о в л е н о н ебыло, ап р ик о н ц е н т р а ц и я хс в ы ш е 500 г/м3 з а ф и к с и р о в а н о с и л ь н о е влияние: с п е к т рв ы р о ж д а л с яво д н улинию. Э т о т ре з у л ь т а тп р о т и в о р е ч и тлитерат ур ны мд ан ны м об о л ь ш о мз н а ч е н и и с р о д с т в ак э л е к т р о н уфреонов. Наконец, б о л ь ш и н с т в ои с п ы т а н н ы хв е щ е с т в ву с л о в и я х оп ы т а н еп р о я в и л оз а м е т н о г ов л и я н и ян ас п е к т р подвижности. Э т иве щ е с тв а (по алфавиту): 41 6 а з о т аз а к и с ь м е т и л е нб р о м и с т ы й а л л и лб р о м и с т ы й м ет ил о в ы йс п и р т ал ли л о в ы йс п и р т п е н т и н а н и л и н п р о п а н ац е т а л ь д е г и д ш о р и д и н а ц е т и л е н с е р н а як и с л от а а ц е т о ф е н о н с е р о в о д о р о д б ен зи лх л о ри ст ый с к и п и д а р бр о мо фо рм у г л е ро дч е т ы р е х х ло ри ст ый н-бутил бр ом и с т ы й у к с у с н а як и с л о т а в а л е р и а н о в ы ек а п л и у к с у с н о йкис лот ыа н г и д р и д железо^хлорное х лор о ф о р м (водныйраствор) э т и лб р о м и с т ы й ме т а н (природныйгаз) э т и л о в ы йа це т а т ме т и лб р о м и с т ы й э т и л о в ы й спирт. Н е о ж ид ан но п о п а д а н и еч е т ы р е х х л о р и с т о г оу г ле род авп ос леднююгруппу, п о с к о л ь к уп од ру гимм е то да ми з в е ст ны е г о с и л ь н ы еэ л е к т р о н о а к ц е п т о р н ы ес в о й с т в а [4 ] . Т е о р е т иче ск о г оо б ъ я с не ни япо лу ч е н н ы хр ез ул ьт ат овп оканет. Н еиск лю ча ется, ч т оп р иб о л е ев ы с о к и хк о н ц е н т р а ц и я хн е к о т о р ы ев е ще ст в ат р е т ье йг р у п п ыв с еж ев л и я ю тн аспектр. Д ля у с о в е р ш е н с т в о в а н и яра б о т вэ т о мн а пр ав ле ни ин ео бхо д им но вый с п е к т р о м е т ра э р о и о н о в су лу ч ш е н н о йр а зр еш аю ще й с и л о йи б о л е ет о ч н о йр е г ис тр иру ющ ей системой. П р и н ц ип иа ль н ы хп ре п я т с т в и йп е р е дпо вы ш е н и е мраз ре ша ющ ей с и л ын еи меет ся: г л ав ны мобразом, н е о б х о д и м оу в е л и ч и т ьрасход воздуха, н а п р я ж е н и е ира змерыи з м е р и т е л ь н о г о конденсатора. Бла го да ри мС. С а л ь мз ап р е д о с т а в л е н и ем но ги хх и м и ч е с к и х препаратов. Литература 1. Т а м м е т Х.Ф. З а в и с и м о с т ь сп е к т р апо д в и ж н о с т е йл е г к и х аэ роионов о тм ик р о п р и м е с е й воздуха. - Уч. зап. Т а р т у с к о г о ун-та, 1975, вып. 348, с. 3-15. 2. Т ам ме тХ.Ф., Х и л п у сА.О., С а л ь мЯ.И., Ю т е Э.Ю. С п е к т р о ме тр а э р о и о н о вд ля о б н а р у ж е н и ян е к о т о р ы хп р и м е с е йвоздуха.-Уч.зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1976, вып. 409,с.84-88. 3. Smith, V.N., Merrit, E.J. Negative ion gas analyse tech nique. -Anal. Chem.,1962, v.34, N 11, p. 1476-1482. 42 4. Б е л у г и нА.Ы. идр. Пламенно-ионизационныйметодг а з о в ого а н а л и з а иприборы, о с н о в а н н ы ен аэ т о мметоде. - Т е з и с ы докл. всесоюз. конф. "Состояние ип е р с п е к т и в ыр а з в и т и я а н а л и ти че ск огопр иб ор о с т р о е н и яд о 1985 года" (г. Тула, но я б р ь 1975 г.). С е к ц и я "Приборы дл яа н а л и з ав о з д у х ан а т о к с и ч н ы еив з р ы в о о п а с н ы е газы", М., 1975, с. 38-56. SOME EXPERIMENTAL RESULTS OF THE STUDY OF THE ACTION OF AIR IMPURITIES ON THE MOBILITY SPECTRUM OF NEGATIVE AIR IONS J. Salm and. R. Matisen Summary The action of over 40 air impurities on the mobility spectrum of negative small air ions was studied, using a special air ion spectrometer. According to the intensity of the action the substances have been conditionally divided into three groups: strongly active, weakly active and non active. In addition to the already known strongly active substances (F2 , Cl2 , Br2 , I2 > HC1) the authors have found new substances of this group N02 and HCOOH. 43 О БА Т М О С Ф Е Р Н О МЭ Л Е К Т Р И Т 1Е С Т В ЕН АП ЛА НИ РУ ЕМ ОЙ ФОН ОВ ОЙСТ А Н Ц И ИБ О Р О В О Е М.У. Арольд, Р.Л. М а т и з е н Вс о о т в е т с т в и исме ж д у н а р о д н о йп р о гр ам мо йи с с л е д о в а н и я за г р я з н е н н о с т иок ру ж а ю щ е йс р е д ы "Мониторинг"создается в се м и р н а яс и с т е м аф о н о в ы х станций. К о н ц е н т р а ц и яз а г р я з н я ю щ и х в е щ ес твнаэ т и хс т а н ц и я хдолжн аз а в и с е т ьн е о тл ок а л ь н ы х источников, н оо т р а ж а т ьи хг л о ба ль ну ю концентрацию, т.е. фон. Впр е д в а р и т е л ь н ы хи с с л е д о в а н и я ха т м о с ф е р н о г о эл ек т р и ч е с т в ан афон ов ой с т а н ц и ип р и н и м а л иу ч а с т и еа в то рын а с т о я щ е й статьи. Местомра сп оло же ни яф о н о в о йс т а н ц и ия в л я ет ся з а п ов ед но о х о т н и ч ь ех о з я й с т в оБ о р о в о е вКо к ч е т а в с к о йо б л а с т иК аз ах с койССР. Вы с о т афо н о в о йс т а н ц и ис о с т а в л я е то к о л о 300 мн а д у р о в не мморя. Атмосферно-электрические и з м е р е н и я п р о в о д и л и с ь т р е м я сч ет ч и к а м иа э р о и о н о вт и п а U Т-7502. О д н и мп ри бо ро ми з м е р я л с яс п е к т раэроионов, дв у м ядр уг ими к р у г л о с у т о ч н ов е л и с ь из м еренияп о л я р н о йпр о в о д и м о с т и Х± (при пр ед ел ьно йподвиж но с т ик 0 = + 2,0 см^/В*с). Ре зу л ь т а т ыи з ме ре ни йрегист ри ро в а л и с ь самописцами. Г р а д и е н тп о т ен ци ал аэ л е к т р и ч е с к о г оп о л яа т м ос фе ры ( ) и з ме ря лс яс т а т и ч е с к и мв о л ь т м е т р о м С50, с н а б ж е н н ы мрадиоак ти внымколлектором. Из ме р е н и яп р о в о д и л и с ь вп е р и о дс 16 п о 31 ав г у с т а 1976 года. П о с к о л ь к уБ о р о в о ер а с п о л о ж е н о всл а б о з а г р я з н е н н о мрайо н ес у бк он ти не нт а Евразии, т ом о ж н об ы л оо ж и д а т ь в ы с о к о й п р ов од им ос ти воздуха. Э т опр е д п о л о ж е н и е п о д т в е р д и л о с ь (табл. I). Таблица I От ри ца те ль на я По л о ж и т е л ь н а я В р е м я п р о в о д и мо ст ь п о о в о д и м о с т ь (мест т ан ис л о сред- с т ан ч и с л о сред- с ное) ч наблю- нее, дарт наблю- нее, дарт о е дений фСм н о е дений фСм н от к л о о т к л о н е н и е н е н и е Ср е д н е е зн а ч е н и е гр адиен тапотен циала, В/м 4 5 5 4 3 3 4 6 8 8 8 7 6 7 7 7 7 8 6 7 4 7 7 7 89 88 91 92 89 83 92 81 58 31 25 23 23 23 23 22 23 25 27 43 62 72 75 83 7 5 5 7 2 I 6 21 19 5 4 4 4 5 5 5 4 4 3 II II 14 II 13 5 5 5 5 5 5 4 5 6 7 7 7 6 7 7 7 7 8 8 7 4 8 7 7 78 79 79 83 80 77 81 68 52 27 21 20 20 21 21 21 22 23 27 40 50 60 68 73 8 2 3 8 6 8 II 16 21 7 3 3 3 5 4 4 5 4 5 8 13 12 13 10 42 23 21 15 64 48 58 69 68 68 60 58 57 41 36 Всего: 145 51 29 149 46 26 46 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 II—12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 _ 24 22 К ак в и д н ои з таблицы, с у м м а р н а яэ л е к т роп ро во ди мо ст ь воз духапр и б л и з и т е л ь н о в4 разап ре вы ш а е тс р едн ююдля суши. С о о т в е т с т в е н н ов ы с ок ойпро во ди мос ти г р а д и е н т потен ци ал а о к а з а л с яо ч е н ь низким. Напомним, ч т ос р е д н е ез н а ч е н и е ~[т~ на д су ш е й п р и ня то ah 45 ра вным 130 В/м. Материал, п р е д с та вл енн ый втабл. I, п о л у ч е нпу те мс т а ти с т и ч ес ко йо б р а б о т к ис р е д н е ч а с о в ы хрезу ль та то визмерений, со о т в е т с т в у ю щ и хх о р ош ейпогоде. Ос обыйин т е р е сп р е д с т а в л я е т об н а р у ж е н н а яп о л о ж и т е л ь н а я к о р р е л я ц и ям е ж д у ко н ц е н т р а ц и я м ил е г к и х ( + п_) ит я ж е л ы х ( + N _) аэроионов. П р е д е л ь н а яп о д в и ж н о с т ьд лял е г к и хио н овб ы ла0,5 см^/(В*с). д л ят я ж е л ы х - 0,001 см^(В*с). Величи нак о э фф иц иен тако рр еля ци им е ж д уэ т и м ик о н ц е н т р а ц и я м ирав на+42%. К р и т и ч е с к о ез н а ч е н и ек о э ф ф и ци ен такорр ел яц иид л я пр о в е р к иг и п о тез ын ез а в и с и м о с т ип ро ти вд в у х с то ро нне й а л ь те р н а т и в ына95% у р о в н ед о в ер ит ел ьн ос ти [i] р ав н о 29%. Вы чи с л я л и с ьт а к ж ек а кк о э ф ф и ц ие нт ык о р р ел яц иик он ц е н т р а ц и иа э рои он ов сд а вле ни ем воздуха, отн ос и т е л ь н о йвл аж н о с т ь юв о з д у ха, температурой, с ол н е ч н о с т ь ю (в е д и н и ц а х0 и л и I) и гра ди ен то мполя, т а ки в с ев з а и м н ы ек о р р е л я ц и о н н ы ек оэ фф иц ие н т ым е ж д уп е р е ч и сл ен ны ми величинами. Нао с н о в еэ т и хд а н н ы х б ы л ана йд ен ач а с т н а яко рр е л я ц и я (П+ + п_) и ( N + + N_), в ко т о р о йи с к л ю ч е н ов л и я н и е др у г и ху ч т е н н ы хметеоэлементов. Вэ т о мс л у ч а ек о р р е л я ц и ям е ж д уко нц ен т р а ц и я м ил е г к и хитя же лы хаэроионов, ка киожидалось, о к а з а л а с ьмала. Сл ед ов а тельно, э т ив е л и ч и н ын ев за и м о с в я з а н ы причинно, ао б е од но вр е м е н н оз а в и с я то тметеоэлементов. В о з м о ж н ы мобъя сн ен и емо бн а р у ж е н н о г ояв ле ни ям о ж е тб ы т ьгипо те зап ол о ж и т е л ь н о й к о р р ел яц иим е ж д уинт ен сив но ст ьюион оо б р а з о в а н и яи с о д е рж а н и е ма эр оз ол я ввоздухе. По пы т а е м с яо б ъ я с н и т ьэ т у гипотезу. Дн емб л а г о д а р я ко н в е к ци и при зе м н о йс л о й воздуха, о б л а д а ю щ и йб о л е ев ы с о к о йп рово димостью, п о с т о я н н ос м е ш и в а е т с я св е р х н и м ис л о я м им е н ьш ей проводимости. Е с л ипредположить, ч т о вн о ч н ы еч а с ывп р и з е м н о мс л о ес у щ е с т в у е ти н в е р с и о н н о еи л иб л и з к о е кн е м ураспре д е л е н и ет е м п е р а т у рп о высоте, т ок о н в е к ц и я вт а к о мс л у ч а е л и б ос о в с е мотсутствует, л и б о незначительна. Б л а г о д а р яэ то м у вс о о тве тс тв ии су ж еиз ве с т н ы мм е х а н и з м о м [2] п о в ы ш а л а с ь к а кэ ле к т р о п р о в о д и м о с т ьп р и з е м н о г ос л о явоздуха, т а ки к о н це нт р а ц и я вн е маэрозоля. Э т ов п о л н е закономерно, о д н а к ов о в с е хи зв ес т н ы хн а мместах, к р о м е Борового, ио н о п о г л о щ а ю щ е е де й с т в и е аэ ро з о л ь н ы хч а с т и цп р е о б л а д а е тн а дростомэ л е кт ро п р о в о д и мо ст и воздуха. Т а к и мобразом, Боровое, ст о ч к из р е н и я ат мо с ф е р н о г о электричества, я в ля етс яи с клю чи те ль ны ммес то м ик а кв с я к о еи с к л ю ч е н и ет р е б у е т пр ов е д е н и яд е та ль ны х ис сл ед ова ни й п о сп ец и а л ь н о йпрограмме. Литература 1. Т а м м е т Х.Ф. С т а т и с т и ч е с к и еметоды п р ип о ль зо ва нии Э В М НАИРИ-2. • Таллин, 1976. - Наэст. яз. 2. Т в е р с ко йП.Н. А т м о с ф е р н о е электричество. Л., 1949. ON ATMOSPHERIC ELECTRICITY AT THE POTENTIAL BOROVOYE BACKGROUND MONITORING STATION M. Arold and R. Matisen Summary This article presents the results of the preliminary processing of the initial studies of atmospheric electri city conducted at the probable background monitoring sta tion of the U.S.S.R. at Borovoye. The electrical conductivity of the atmosphere at Boro voye exceeds that of the Earth approximately four times while the strength of the electrical field of the air at Borovoye is three times lower than that of the Earth.There exists a positive correlation between the concentrations of small and large ions. Hence from the point of view of atmospheric electricity Borovoye has an exceptional posi tion. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОЗДУХА Х.Ф. Т а м м е т Э л е к т р и ч е с к и еп а рам ет рывоз ду ха Вте о р и иэ л е к т р о п ро вод но ст ив о з д у х аэ л е к т р и ч е с к о е с о с т о я н и е во здухаоп ис ы в а е т с яп р ип о мощ ифу нк ци ираспределе н и яи л и спе кт рапл от н о с т из ар я д ап опо дв и ж н о с т и аэроионов. Фу н кц ияраспр ед ел ен иям о ж е тб ы т ьп ол но с т ь юо п и са нат о л ь к о по с р е д ст во мб ес к о н е ч н о йт а б л и ц ы значений. П о л н о еи з м е р е н и е фу нкции невозможно. Вп р а к т и к еа э р о э л е к т р и ч е с к и хи зме р е н и йм ыв ы н у ж д е н ыуд о вл е т в о р я т ь с як о н е ч н о м е р н ы мо п и с а н и е мэ л е к т р и ч е с к о г ос о с т о ян ия воздуха. С л о ж н а яаппаратура, и с п о л ь зу ема яп р илаб ор а т о р н ы хисследованиях, п о з в о л я е ти з м е р я т ьч а с т н ы еп л о т н о с т и за р я д ап р и м е р н одеся тифра кц ийп о подвижности. Вс т а н да рт н ы ху с л о в и я хге оф из и ч е с к и хн а б л ю д е н и йм о ж н ои з м е р и т ьв с е г о н е с к о л ь к ои н т е г р а л ь н ы х параметров. В с т а е т проблема, к а к и еи м е н н ои н т е г р а л ь н ы е аэроэлектрич е с к и еп ара м е т р ыце л е с о о б р а з н оизмерять. Вда ль ней ши храс с у ж д е н и я х принимается, ч т ои з м е р я е м ы е па ра м е т р ыдолжны: 1) м а к с и м ал ьно п р е д с т а в л я т ьинформацию, п ол езнуювп р и ло ж е н и я х, 2) п оз в о л и т ьп р о и з в о д и т ьи з м е р е н и яп р о с т ы м иин а д е ж н ы м и приборами. Ф а к т ор ыэ л е к т р и ч е с к о г ос о с т о я н и яв о з д у х а С р е д н е ев р е м яс у щ е с т в о в а н и ял е г к о г оа э ро ио нав с е г оо к о л оо д н о йминуты. П о э т о м уэ л е к т р и ч е с к о ес о с т о я н и ев о з д у х а на х о д и т с явди нам ич ес ко мра вн ов ес иии з а в и с и то тне ко т о р ы х пе р в и ч н ы хфакторов. О с н о в н ы м иф а к т о р а м иявляются: 1) и о н и з и р у ю щ и е излучения, 2) а э ро зо ль ны йс о с т а ввоздуха. 48 Э л е к т р и ч е с к о ес о с т о я н и ев о з дух аз а в и с и т вмалой с т е п ен ии о тх и м и че ск ог ос о с т а в ае г ог а з о во йфазы,однако э т оо тр ажа е т с ял и шь вт о н к и хэ ф ф е к т а хин и ж ен ерассматривается. П е р в и ч н ы еф а к то ры э л е к т р и ч е с к о г ос о с т о я н и яво зд ух ане по с р е д с т в е н н ос в я з а н ы сз а г р я з н ен но ст ью воздуха, ап о т о м у э л е к т р и ч е с к о ес о с т о я н и ем о ж е трас см ат ри ват ьс я вк а ч е с т в е индик ат ораза г р я з н е н н о с т ивоздуха. Э т оу к а з ы в а е т нав а ж н о е п р и л о ж е н и еа эр оэ л е к т р и ч е с к и хизмерений, ч т од о лж ноучиты в а т ь с яу ж еп р ио п р е д е л е н и ио с н о в н ы хин т е г р а л ь н ы х эл ек тр и че с к и хп а р а мет ро ввоздуха. Л е г к и еа э р о и оны Л е г к и еа э р о и о н ыс о с т а в л я ю т вс п е к т р еп о д ви жн ос тейаэ ро ио но ви з о л и ро ван ну югруппу. Б ла го да ря вы с о к о йп о д в и жн ос ти о н ио п р е д е л я ю то с н о в н у юдолют о к ап ро в о д и м о с т иввоздухе. И з м е р е н и еле г к и хаэ ро и о н о вс у щ е с т в е н н о проще, ч е мизм ер е н и едр у г и хфра кц ий с п е кт рап о д в и ж но ст ей аэроионов. В ы ш ез о н ып р и з е м н о г оэ л е к т р о д н о г оэ ф фе кт ак он ц е н т р а ц и и о т р и ц а т е л ь н ы хип ол о ж и т е л ь н ы хл ег к и ха э р о и о н о вп о ч т иравны. Л е г к и еа э р о и о н ыи м е ю то т н о с и т е л ь н ос т а б и л ь н ы ес р е д н и е по дв иж н о с т иик он ц е н т р а ц и илегк их аэр о и о н о вс в я з а н ы споляр н ы м ип ро во д и м о с т я м ивозд ух ап оч т ифункционально. Допустим, ч т ок о н ц е н т р а ц и яиотрицательных, ип о л о ж и т е л ь н ы хле г к и ха э р о и о н о вравна п . Т ог дас к о р о с т ьп о т е р и лег к и ха эр о и о н о вз ас ч е тв з а и м н о йр е к о м б и на цииравна с а п .2 , г д ео с- о т н о с и т е л ь н ос т а б и л ь н ы йк о э ф ф и ц и е н трекомбинации. С к о р о с т ьп о т е р иле г к и хаэ ро и о н о вз ас ч е тс т о л к н о в е н и й с не й т р а л ь н ы м ии з а р я ж е н н ы м иа э р о з о л ь н ы м ич ас ти ц а м иравнаул, г д ек о э ф ф и ц и е н тп о г л о щ е н и яу з а в и с и тл и ш ьо таэрозо ль но г ос о с т а в авоздуха. К акправило, уп с у щ е с т в е н н об о л ь ш ес е л 2. Е с л ии о н и з и р у ю щ и е из лу ч е н и яо б р а з у ю тл е г к и еа э р о и он ыин те н с и в н о с т ь ю^ , т о |г = Я ® ~ лп-2 - 7 я- (!) Э т од и ф ф е р е н ц и а л ь н о еу р а в н е н и ео п р е д е л я е тфу нкцию ri(t) . Ре ш е н и еу р а в н е н и яз а в и с и то тф ун кции q,(t) ио тко эф фици ен т ау . В ч а с т н о мс л у ч а еп о с т оя нн ойи н т ен си вн ос тиионообразования, (^(tj = ^ , по лу ч а е т с яр а в н о в е с и е ccn.2+Jfl. 7 49 И н т е н си вн ос ть н о в о о б р а з о в а н и я Ин те нс и в н о с т ьн о в о о б р а з о в а н и я о п р е д е л я е т с яин те нс ив но ст ьюи о н из иру ющ ихизлучений. Н ек от ор аяч а с т ь аэроионов, о б ы ч н оо к о л о 10-20$, с о з д а е т с яко см и ч е с к и м илучами, о с та ль н а яч а с т ь- р а д и о а кт ив ны миизлучениями. П о с к о л ь к ук о с м ич ес к и елу чияв ля ют ся с т а б и л ь н ы мфактором, т ои н т е нс ив но ст ьно в оо бр а з о в а н и ям о ж е тб ы т ьр а сс мо тр ен ак а ки н т е г р ал ьн аях а р а к те ри с т и к ар а д и о а кт ив но ст ио к р у ж а ю щ е й среды. Т р а д и ц и он на яе д и н и ц аи з м е р е н и яин те нси в н о с т иновоо бр аз о в а н и я I J равнаинтенсивности, п р ик о т о ро йв I см3 вс р е д н ем с о з д а е т с яо д н апараэ л е м е н т а р н ы хз а р я д о ввсекунду. Ед и н и ц аиз ме р е н и я вС И I Д/м3 = 6,24*I0^2J . Вк а ч е с т в е п р а к ти че ск ой е д и н и ц ыи з м е р е н и япр ие м л е м а I пА/м3. Ин те нс и в н о с т ьн о в о о б р а з о в а н и яявля ет сяп е р в ы ми нт еграль н ы маэ ро э л е к т р и ч е с к и мпараметром, кото ры йм ож е тб ы т ьрас с м о т р е н ка кх а рак те ри ст ик аз аг р я з н е н н о с т иатмосферы. Э л е к т р и ч е с к а яп л о т н о с т ьа э р о з о л я И н т е гр ал ьн ая п л о т н о с т ьа э р о з о л яо п р е д е л я е т с яур ав н е н и е м н ы хчастицр а д иус ам ио тгд о r + d r и р(г) - в е с о в а яфунк ция. П р и p(r) = I п о л уч имчи сл е н н у юплотность, пр ир(г)= гг - поверх но ст ну юплотность, п р и р(г)= г3 - о б ъ е мн уюпл от н ос т ь аэрозоля. В с л у ч а ен е к о т о р о йс п е ц и а л ь н о йве с о в о йфун к ц ииу р а в н е н и е (2) о п и с ы в а е то п т и ч е с к у юп л о т н о с т ь аэрозоля. Мо жно о п р е д е л и т ь ита к у юсп ец и а л ь н у юв е с о в у юфункцию, ч т о б ы Vp * у . П о э т о м ук о э ф ф и ц и е н тпо гл о щ е н и ял ег к и ха эр ои о н о в^ м о ж е тб ы т ьр а с см от ре нк а кэ л е к т р и ч е с к а яп л о т н о с т ь аэрозоля. Эл е к т р и ч е с к а яп л о т н о с т ьа э р о з о л ян а и б о л е е полно, п ос р а в не ни ю сд р у г имиин т е г р а л ь н ы м ипараметрами, х а р а к т е р и з у е т д е й с т в и еа эр о з о л е йвэ л е к т р и ч е с к и х процессах. Э л е к т р и ч е с к а я п л о т н о с т ьа э р о з о л яп р е д п о л о ж и т е л ь н ос к о р р е л и р о в а н асакт ив н о с ть юа э р о з о л ят а к ж е вн е к о т о р ы хд р у г и х процессах. О б л а с т ь в о з м о ж н ы хп р и л о ж е н и йп о н я т и яэл ек тр и ч е с к о йпл от н о с т иаэр о з о л яп р о с т и р а е т с яз ап р е д е л ыс п е ц и ф и ч е с к и хэ л е к т р и ч е с к и х явлений. Цц и н и ц аи з м е р е н и яэ л е к т р и ч е с к о йп л о т н о с т и аэ р о з о л я- с “*. 50 Э л е к т р и ч е с к а яп л о т н о с т ь аэ р о з о л яявляе тс яв то ры минте г р а л ьн ымаэ ро эл ек т р и ч е с к и мпараметром, к о то ры йм ож ет б ы т ь р а с с мо тр енк акх а р ак те рис ти каза гр яз н е н н о с т иатмосферы. Методыи з м е р е н и я К л а с с и ч ес ки йм ето ди зм е р е н и яи н т е нс ив но стиионообразовани яп р ипо м о щ ии о н из ац ио нн ойк а ме рын еп о з в о л я е тс о з д а т ь на д е ж н о йип р о с то йво б р а щ е н и ии зм ер ит ел ьно йаппаратуры. Очевидно, и м е н н оп оэ т о йп р и ч и н еи нт ен с и в н о с т ьн ов ообразо в а н и яра сс ма т р и в а л а с ь вп р а к т и к е атмосферно-электрических ис с л е д о ва ни йо т н о с и т е л ь н оредко. У р а в н е н и е (I) у к а з ы в а е т нав о з м о ж н о с т ьс о в м е с т н о г о изме ренияи нт е н с и в н о с т ии оно о б р а з о в а н и яиэл ек три ч е с к о йп л о т н о с т иа э р о з о л яп р ип ом ощ ип р о с т о г опр ибора- с ч е т ч ик алег к и х аэроионов. Д л яэ т о г ос ч е т ч и кс л е д у е тд о п о л н и т ьгенера то р о мле г к и хаэроионов, к о т о р ы йо б л а д а лб ыумер ен но йпосто янной и н т е н с и в н о с т ь юионообразования. И з м е ри мк о н ц е н т ра ци юле г к и х аэ ро и о н о в п1 п р и выклю че н н оми /ь2 п р ив к л ю ч е н н о мг е н е р а т о р е аэроионов. О б е измерен н ы ев е л и ч и н ыз а в и с я то та ргу м е н т о в cj иJ : | Л1 = Si (Я ^ (3) 1 =h(q,q) • Па ра м е т р ыг е н ер ат ор аа э р о и о н о ву ч и т ы в а ю т с яввы ра ж е н и ифун к ц и и f2 . С и с т е м ау р а в н е н и й (3) р е ш а ет ся о т н о с и т е л ь н о не и з в е с т н ы х q и у. Фу н к ц и я jz з а в и с и то та р г уме нт а с л а бо, ч т оо б е с п е ч и в а е тхо ро шу юо б у с л о в л е н н о с т ь си с т е м ыурав ненийи б ы с т р у юс х о д и м о с т ьи т е р а ц и о н н о г оп ро це сса е ереше ния. ELECTRICAL PARAMETERS OF AIR POLLUTION H. T Ammet Summary The paper carries a suggestion to use two electrical pa rameters for the characterization of the pollution of the air, namely the intensity of the rise of ions and the elec trical density of aerosols. A simple method is described which enables one to measure the two above-mentioned para meters simultaneously. СЧ ЕТЧИКА Э Р ОИ ОН ОВСЦ ИФРОВОЙИНДИКА ЦИЕ Й ИТ-7714 Р.Л. Матизен, Я.Р. Ээвель, Э.Ю. Юге, А.Ф. Як об со н О пи сы ва ем ый с ч е т ч и ка эро и о н о в tlТ-7714 я вл яе тсяусо вер ше нс тв ованнойм о де льюи зс е р и ис ч е т ч и к о вт и па U Т-6914 и U Т-7406 Ы ипр е д н а з н а ч е нд л яи з м е р е н и яине пр е р ы в н о йр е ги с тр ац ииу с л о в н о йко н ц е н т р а ц и иаэроионов, ат а к ж еп л о т н о с т из а ря даэ ле кт роаэрозолей. Ра зр аб от кан о в о йко нс т р у к ц и иб ы л ав ы з в а н атем, ч т о п р и пр о ве де ни идл ит е л ь н ы хи с с л е д ов ан ийа т м о с ф ер но йио ни з а ц и и регис тр аци ярезу ль тат ови з м ер ен ий спо мо щь ю са мо п и с ц е вн е целесообразна, та кк а ко б р а б о т к аз а п и с а н н ы хнале нту дан н ы хо ч е н ьт ру до е м к аит р е б у е тб о л ь ш и хз а т р а т времени. З на чи т е л ь н об о л е еудо бн ойявляе тс яз а п и с ьр езу льтатовизме ре н и й вк оди р о в а н н о мв и д ен аперфоленту, к о т о р а яп ри го дн ад л я вводаввы ч и с л и т е л ь н у юмашину. К р о м ет о г оп р е д с т а в л е н и ер ез ул ьт ат ови з ме ре ни й вци фр о в о йф о р м еу м е н ь ш а е то ш и б к иизмерений. Блок-схемап р иб ор а UT-77I4 п ри ве д е н анарис. I. Рис. I. Блок-схемас ч е т ч и к аа э р о и о н о в UT-7714. 52 #5 НТОы А '■ г *, КЛИН с л С О Рис. 2. Принципиальная схе маэлектрометра. UVTSU С и с т ем ап р о т яж кив о з ду хаизме не ни йн епре те рп ел аинас х е м е н еприведена. С и г н а л си з м е р и т е л ь н о г окон де нс ато рап о с т у п а е тн ав х о д д и н а м ич ес ко го электрометра, сх е м ак о т о р о г оп о д в е р г л а с ьз н а чи те л ь н ы мизм ен ен ия м (рис. 2). Вэ л е к т р о м е т р еп р им ен енс е ри йны йди на ми че ски йк он де нс а т о рДРК-3. О б м о т к ид ин ам ич е с к о г око нд ен са то рап и т а ю тс я о т генератора, с о б р а н н о г о наи н т е г р ал ьн ой с х е м е KI7T40IA и т р а н з и с т о р е КТ315Б. Ус ил и т е л ьпе ре м е н н о г о то кас о б р а н н а по левомт р а н з и с т о р е КП301 ии н тег ра ль но йс х е м е К1УТ531А. У с и ле нн ый с и г н а лд е т е кт иру ет ся с и н х р о н н ы мдетект ор ом н а т р а н з и с то ра х KT3I5B, аз а т е му с и л и в а е т с яу с и ли те лемпо ст о ян ного тока, ко тор ый с о б р а ннат р а н з ис то рн ойс б о р к е т и п а K5HT04IA ио п е ра ци онн ому с и л и т е л е К1УТ531А. В ы х о д н о е напря ж е н и еп о д а е т с янас х е м уп р е о б р а з ов ат ел ян ап р я ж е н и явч и с л о импульсов, к о т о р а яс о б р а н анапят ии н т е г р а ль ны хс х е м а х (рис. 3). ктщ Рис. 3. С и с те мапр еоб р а з о в а н и ян ап р я ж е н и явч и с л о импульсов. П р ип о с т у п лен ии з а п у с к а ю щ е г ои мпу ль сао тс х е м ыз а п у с к а ко нт ак тыге рк он ов (32 и <л 3р а зм ык аю тс яико нд е н с а т о р с ин тегратора, с о б р а н н о г о наинт ег ра ль ной с х е м еИСЗ,н а ч и н а е т заряжаться. С х е м ас р а в н е н и ян аИС4 вмо м е н тп р о х о ж д е н и я на пр я ж е н и яинте гр ат орач е р е з 0 в ы р а б а т ы в а е тим пул ьс ына ч а л ацикла. И мп ул ьс ык о н ц ац иклав ы р а б а т ы в а ю т с яс х е м о йс р а вн е н и яИС5 п р ир а в е н с т в ен а п ря жен ийэ л е к т р о ме тр аиинт ег ра тора. С х е м аИС2 о с у щ е с т в л я е тилин ео с у щ е с т в л я е тп е р е в о р о т фазыпо с т у п а ю щ е г оо тэ л е к тро ме тр ан ап ря ж е н и явз а в и с и м о с т и о те г о полярности. М ак с и м а л ь н о ез н а ч е н и ен а п р я ж е н и яи н т егр а т о рар а в н о 10 В. Впер иодвр е м е н ио тн ач алад о концациклаи мп ульсыгене ратора 10 кГц (I кГц) ч е р е зс х е м уразрешения п о с т у п а ю т на с х е м у счета. Всо с т а вэ т о йс хе м ыв х о д я тдекадн ы е счетчики, д еш иф ра то рыиц и ф р о в ы е индикаторы, с о б р а н н ы е нало ги ч е с к и х и н т е г р а л ь н ы х схемах. По р яд оки з м ер яе мо йко нц ен тр ац иио п р е де ля ет ся вз а ви си мо с т ио тпол о ж е н и йп ер екл юч ат ел ярасходаво зд ух аипе реклю ча т е л япр ед ел аконцентрации. И н д ик ац ияпорядка, ат а к ж езна каз а ря даи з м е р я е м ы х аэ ро и о н о во с у щ е с тв ля ет ся ц и фр ов ым и ин дикаторами. Вц е л я хи с к л ю ч е н и я ош и б о кприи з ме ре ни и вс х е м еп р и бо ра предус мо тр ен ыи нд ик а т о р ыо б р а т н о г оз а ш к а л ив ан ияип ерепол нения. П р е д ус мо тр ен ав о з м о ж н о с т ьв кл юч е н и яс чет чи каа э р ои он ов вс и с т е м уав то ма т и ч е с к о г ос б о р аинформации. Д оя эт о г о н а в ы х о д н ы еш т е п с е ль ны еразъемыв ыве де нывдвоично-десятичном к о д еу с л о в н а як о н ц е н т ра ция аэроионов, ат а к ж е по ря до ки зме ряемойвеличины. П о с к о л ь к ун е к о т о р ы ес и с т е м ыа вт ом атическо г о сб о р аи н ф о рма ци и (например К 200) [2] т р е б у ю т в х о дно й с и г н а л ва н а л о г о в о йформе, т он ав ых од но йразъем сч ет чи ка в ы в е д е нт а к ж ев ы х о дэлектрометра. Дляпускавн е ш н и хуст-' ройств с л у ж и тс и г н а лКОНЕЦИЗМЕРЕНИЯ. Пр ед усмотренаво з м о ж н о с т ьв н у т р е н н е г ор а з о во го ип е р и о д ич ес ко го (60; 12; 6 изм./мин) за п у с к асчетчика. Для в н е ш н е г оз а п у ск ас ч е т ч и ка с и г н а лп о д в о д и т с як с п е ц и а л ь н о м ура зъ ему н апере дн ейпа нели. Нав ы х о д ес ч е т ч и к аиме ют ся т а к ж е сигналы, о п ре де ля ю щ и еп о л я р н о с т ьи з м е ря емы х аэро ио но виза ш к а л и в а н и е (прямое иобратное) прибора. Ос н о в н ы ет е х н и ч е с к и е характе рис ти киприбора UT-77I4: 1. Д иа па зо нп р е д е л ь н о йподв иж но ст и0,0001...8 с м 2/(В*с). 2. И з м е р е н и ек о н це нт ра ци иаэро ио новво з м о ж н овп р е д е л а х о т 10 д о Ю10 эл.зар./см3. 3. О р и е н т и р о в о ч н а яс у м м а р н а япо гр е ш н о с т ьн е пр ев ы ш а е т 10%. 4. Д и а п а з о нр а боч ихт е м п е р а т у р -30°С... +40°С. 5. П и т а н и ео тс е т ии лип р е об ра зо ва те ля 220 В, 50 Гц. 6. П от р е б л я е м а ямо щ н о с т ьо к о л о 25 Вт. 7. Г а б а р и т н ы ера змеры 160x350x516 мм. 8. Массан еб о л е е 15 кг. 55 Литература 1. МатизенР.Л., Ю г е Э.Ю. Сч ет чик иаэро ио нов U Т-6914 и UT-7406. - Уч. зап. Та рт у с к о г о ун-та, 1975, вып. 348, с. 24-29. 2. С и с т ем аи нф ор ма ци он на яи з м е ри те ль на яК200. П а с п о р т 3...489.006Пс. Омск: з-д "Электроточцрибор", 1976. DIGITAL Alfi ION COUNTER UT-7714 В. Katisen, J. Öövel, E. Üts end A. Jakobson Summary The paper presents the description of an air-ion count er of the type UT-7714 with a digital readout and with out put data in analog form and in the binary-decimal code.The latter permits one to switch the counter into automated systems of information collection. Considerable changes have been made in the scheme of the dynamic electrometer compared with the previous models. 56 ОБУНИП ОЛ ЯРН ОЙЗ А Р ЯД КЕП Е Р В О Н А Ч А Л Ь Н О З А Р Я Ж Е Н Н О Г ОА Э Р О ЗО ЛЯ Я.Й. С а л ь м Об щ а яс х е м ау ни п о л я р н о йз а р я д к ид о в о л ьн оп о д р о б н о бал а ра сс мо тр ен ау ж е вр а б о т е [l] . Д ля п е р в о н а ч а л ь н онейтраль н о г оа э р о з о л яу р а в н е н и як и н е т и к из а р я д к из а п и с а н ы зв в д е (с н еко т о р ы м ии з м е н е н и я м иобозначений): dNcо _ dt - !Л , dMi dt 1Л -- W • dM x eit Щ - 1 Л , =W - *я"я ’ г д е Nq - ча с т н а як он ц е н т р а ц и яа э р о з о ль ных ч а с т и ц да н н о г орадиусаи з а р я д н о г очисла ^ » - п от о ка э р о и о н о внач а с т и ц уд а н н о г ор а д и ус а ида н н о г оз а р я д н о г очисла. На ч а л ь н ы еу с л о ви яд ляп е р в о н а ч а л ь н он е з а р я ж е н н о г оа э р о з о л я N Jt= 0) = q, , M<{(t=o) = о, . Э т ас и с т е м аразностно-дифференциальных у рав н е н и й азвзотнат а к ж ек а ку р а в н е н и ярождения. Ме ж д у прочим, о н иаршетм ыко п и с а н и юр а д и о а кт ив но го п ре в р а щ е н и яэ л е м е н т о в [з] ,, Р е ш е н и еэ т о йс и с т е м ыз а п и с а н о ввиде: 57 8 (*-> Ня а) = a j / j л -о \ 1 /*/ exp ( ~ ¥ ) Z / j .o П * (j uo c J ) J г д е I) /7*- п р о и з в е д е н и е сод н и мисключением: п р иравенст в еи н д е к с о вс о о т в е т с т в у ю щ и йс о м н о ж и т е л ь (член) в се гд ара в е н единице; 2) вс л у ч а е ^ = Опе р в ы ймно ж и т е л ь * Итак, Abft) - а0 exp(-I0t), N,(t) = aoI0 NJt) = a j 0lt СХф (~J0t) exp (-Ijt) и ' h exp (-I0t) .й- W - i ) exp (-lit) " V o - Q (h - h ) ы-р (-htf (h - h )d r h ) Над е л еж еа т м о с ф е р н ы йа э р о з о л ьн и к о гд ан еб ы в а е тполно с т ь юнейтральным, п о э т о м уп р а в и л ь н е ед оп у с т и т ьн а ч а л ь н о е ра сп ре д е л е н и еч а с т н ы хко н ц е н т р а ц и йп о зарядам. Предположим, ч т о вн а ча ль ны йм о м е н ти м е ю т с як а котрицательно, т а кип о л о ж и те ль но з а р я ж е н н ы еа э р о з о л ь н ы еч а с т и ц ы ско н ц е н т р а ц и я м и a.L , г д еi - з а р я д н о е число. Во б ы ч н ы ха т м о с ф е р н ы ху с л о в и я хр ас пр е д е л е н и е зарядов,в е роятно, б л и з к о кс т а ц и о н а р н о м ураспределению, т.е. a t о т л и ч н ыо тн у л я вне ко т о р о ми н т е р в а л е <lmin с и м м е т р и ч н оо т н о с и т е л ь н от о ч к и i = 0 . Например, д ля с а м ы х м е л к и х частицвра с ч е ти д у тт о л ь к он а ч а л ь н ы ек о н ц е н тр ац ии a_t, а0, a .j . Су в е л и че ни емрадиусап о я в л я ю т с я а_2, аг ит.д. В ов ся ко м случае, и м е е т с ян е к о ем и н и м а л ь н о ез а р я д н о еч ис л о <^т г л , н и ж ек о т о р о г ом о ж н ос ч и т а т ь cll = 0. Вта к о мс л у ч а е си с т е м ау р а в н е н и йк и н е т и к из а р я д к ивыгля д и т так: 58 j ^^%/rn/i ___ dt d- Nqm üL+i __ dt д г Япип ^Цпил T кг J Япил %min. Я.ГГЧЛ+2 - r i t _ г at lelmüi+* \пип.+1 dt = V V дr ^min+t *» Япил.*! 1 Д Г 1(Ы ^2 \müi+2 - JA сна ча л ь н ы м иусловиями: fft ( t = 0 ) = a t , Яп1Л & ч & q Мц ß ~ 0) ~ О ’ Imin. > Я > ? /пах ■ ; Э т ас и с т е м ау р а в н е н и йс о с т о и ти зл и н е й н ы хди фф еренциаль н ы ху р а в н е н и йо т н о с и т е л ь н о времени. М ож н он а й т иреш енияпер в ы ху ра вн е н и йп р иу к а з а н н ы хн а ч а л ь н ы ху с л о в и я хипопыт ат ьс я за п и с а т ьр е ш е н и е во б щ е мв и д ед ляпр о и з в о л ь н о г оуравнения. Х) ? = ? «\miti а1тп ■ b * t i= V ^ S -Л »^ Г - ■ £ хе1ггил 3) а = а . +1 > Lrrun / Nq +2= л ^('ЧгЫ л 2 / + W 59 У * exp (-Ijt) \ т<£^ Ъ * * ~+ j- Ы * П *(1 Г 1) Hmüt1 H < f2 ^пйлЦтй^1 r u n ЖТ.Д. елр (- Ijt) Япил*^ n * (le - h) ?=<{пм 1 J Спом ощ ьюм ат ем ат и ч е с к о йи н д у к ц и им о ж н он а п и с а т ьр е ш е н и е дл*. п ро из во ль но йк о н ц е н т р а ц и и Ан а л о г и ч н о вышеизложенному: I) П * о з н а ч а е тпроизведение, в ко т ор ом с о м н о ж и т е л ь срав ным ии нд ек с а м иравен единице, 2) п е р в о еп р о и з в е д е н и е Л 1к = I, е с лиq=<lmil* Та к и мобразом, и с х о д яи зн а ч а л ь н о г ораспр ед ел ен ия а/ и по т о к о ва э р о и о н о в lj мо ж н он а й т ир ас пр ед е л е н и еч а с т н ы хк о н це н тр ац ий влю бо йп ос л е д у ю щ и йм о м е н тв р е м е н и Лr^ (t ). Т о ч н е е говоря, н а л и ц од в у х м е р н о ер а с п р е д е л е н и еп оз а р я д а мир а д и у с а м ti^r(t) и с х о д яи зн а ч а л ь н о г ора сп ре д е л е н и я a L r ипо т о к о в . Р а д и у сг в х о д и тв ов с ев ы р а ж е н и як акдополн ит ел ьн ый А р г у м е н т (параметр). При с д е л а н н ы хв ы ш ед о п у щ е н и я хд л яв ы ч и с л е н и яраспределелкя з а р я д о вч ас тицн е о б х о д и м оз н а т ьп о т о к иа э р ои он овнач а с т и ц ы сра знымиза р я д а м иирадиусами. Б н а с т о я щ е е вр е м яи теория, и э к с п е р и м е н т а л ь н ы ед а н н ы ед лярасчетап о т око в ос т а в л я ю тж е л а т ьлучшего. Литература 1. Boisdron, Т., Brock, J.E. On the stochastic nature of the acquisition of electric charge and radioactivity by aerosol particles. - Atmos. Environm., 1970, v. 4, p . 35-50. 2. Г о ль дан ск ийВ.И., Ку ц е н к оA.B., По дг о р е ц к и йМ.И. С т а т и с т и к ао т с ч е т о вп р ир е г и с т р а ц и ия д е рн ыхчастиц. М., 1959. .'-и OK ÜNIFÜLAB CHAfiGING OF INITIALLY CHABGED AEKQSOXß J. Selm Summary The kinetics of unipolar charging of initially neutral aerosols has been adequately discussed in the literature. This study presents a formula for the later charge distri bution on initially charged aerosols when charging is car ried out in a unipolar atmosphere of air ions. КРАСЧЕТУВРЕМЕНИЗАХВАТАИ О НААЭРОЗОЛЬНОЙ ЧА СТ ИЦ ЕЙВУНИ ПО ЛЯ РН ОМП Р О С ТР АН СТВ ЕН НО МЗ А Р Я Д Е A.A. П о д о ль ск ий Ку йб ыш ев ски йа в иа цио нн ыйи н с т и т у т ии. ак адемикаС.П. К ор ол ев а Задачао бэ л е кт ри за ции а э р о з оль ны хчастицву н и п о л я р н о м п ро ст ра нс тве нн омз а р я д е прио тс у т с т в и ив н е ш н е г оп о ля име е тв а ж н о ен а у ч н о е ип р и к л а д н о ез н а ч е н и е ин е о д н о к ра тн оп р и вл екалав н и м а н и еисследователей. Ц е л ьн ас то ящ ейработы з а к л ю ча ет ся вколичест ве нн омс ра вн е н и ирезультатов, получен ныхразнымиметодами, ио ц е н к е пр ио бр е т а е м ы х субмикронкымич а с ти цам и зарядов. Т а к о ес р а в н е н и еу ж еп р о в о ди ло сь [i, 2] , н оп оо г р а н ич ен но муч и с л уработ, н ео х в а т ыв аю ще му в с е в а ж н ы ерезультаты. Ра ссмотримо с н о в н ы ем ет одырасчета с к о рости электризации. I. Нанеко то ромра сстоянии г0 о тц е нт ра з а р я ж е н н о й сф е р ич ес ко йч а с ти цын а п р яж ен но стиот т а л к и в а ю щ е г о кулоновс к о г оп о ляип р и т я ги ва ющ ег оп о л яз е р к а л ь н о г о от об р а ж е н и я ионав з а и м н оуравновешиваются. С к о р о с т ь за р я д к ио п ре дел я е т с ячисл омионов, о бл ад аю щи хд ост ат оч но йэнергией, чт о б ы п р е о д о л е т ьпотен ци ал ьн ый б а р ь е рот т а л к и в а ю щ е г оп о л я идос т и ч ь г0 [3, 4]. П р е не бр ег ае тс яд и фф узи ейио но вк частице, вл ия ни емпо ля н ар ас пр ед ел ен ие к о н це нт рац ииионов, искрив лениемт р а е кт ор иии он овв б ли зичастицы. 2: С к о р о с т ьз а р яд кирасс чи ты вае тс ягазо ки не ти че ск им и методами, б е зу четад иф фузиии он овкчастице. С н а ч ал аоп ределя ет сяч и с л о ио но вс ос к о ро ст ям и (с , c+dc), посту п а ю щ и х ве д и ни цувре ме нинап л о щ а дк у de нап о в е р хн ос ти ча ст иц ыи зб е с к о н е ч н ом ал ог о эл ементапростра нс тв а dv , г д ео н иим елип о с л е д н е ес т о л к н о в е н и е смолекулами. З а т е м п р о из во ди тс яи н т ег ри ро ва ни еп о скорости, о б ъе мупрос тра н ства, и зк о т о р ог о ио ным ог у т по п а с т ьнаэ л е м е н т ds , 62 по в е р х но ст ич а с т иц ы £б] . А н ало ги чн ымпутем, н о сучетом и с к р ив ле ни ят р а е к то рииионов, р е ша ла сь задачавработ е[l]. В ы р а ж е н и едля с к о р о с т изарядки, п ол у ч е н н о е вэтойработе, е щ ер а нь ше и зп р о с ты хфизиче ск их с о о б р а же нийвы в е л У а й т [б] . В ов с е хэ т и хр а б ота х принимается, чт ора сп ре деление ко нц ен тр аци ии он овп о с л ек а ж д о г о актазахватаустанавли ва е т с ям гн ов е н н о ис о в п а д а е т сраспределениемБольцмана. 3. Принимается, ч т оу р а в н е н и едиффузии с пр а в е д л и в ов о в с е йо кр е с т н о с т ич а ст иц ыи с к о р о с т ьп о ст уп ле ни яионоврав надиффу зи он ном уп о т о к уи оновкчастице. По ск ольку с и ла з е р к а л ь н о г оо т о б р а ж е н и яп р е д о тв ра ща ет у т е ч к уионовс по ве рх н о с т ичастицы, п ос л е д н я я сч ит а е т с яа б с о л ю т н о поглоща юще йиу р а в н е н и ед иф фузиирешае тс яп ри гран ич но мус ловии п = Оп ри г = а (здесь п - кон це нт ра ци яионов; г - ра ди ал ьн ая координата, отсч ит ыв ае ма яо тцентрачастицы; а рад иу с частицы) [7j . 4. С к о р о с т ьп о с т у пл ен ияи оновначас тиц уп ри ни ма ет ся равнойчи с л ус т о л к н о ве ни йе е сионами, проник аю щи миво к ружа ющ ийч а с ти цу сф ер и ч е с к и йс л о йт ол щи но йпорядка д лины св о б о д н о г о пр об ег аионаА. У р а в н е н и еди ффузии спр ав ед ли в о зап р ед ел амиэ т о г о слоя, в ну т р ис л о яионыдвижутсяб е з с т о л к н о в е н и йкакввакууме. Кон це нт ра ци яионовнагр а н и ц е с л о ян ах од и т с я суче томдиф фу зионногопотокаионовкч ас тице, ра вн ог ос к о р о с т иза хв ат аи хчастицей. Т а к и мметодом, п р е н еб ре га яи с к р ив ле ни емтра ек то ри иионовина х о д я чис л о с т о л к н о в е н и йч а с ти цы си о на миу среднениеми хс к ор ос те йпо в с е мнаправлениям, п о л у ч ен оп р и б л и жен но ереш ени е задачио з а р я д к е [8] . С т р о г о ерешение, суч етом с и лыз е р к а л ь н о г о от об р а ж е н и яии ск р и в л е н и ят ра ек то ри и ио но вупов ер хн ос ти частицы, п р идопущении, ч т ов с еионы о б л а д а ю тодинак ов ой э н е р г и е й 1,5 £7" ии сп ы т ы в а ю тп о с л е д н е е ст ол к н о в е н и е с мо л ек ул ам и воз дух ан аодинак ов омрасстоянии & о тцентра ч а с ти цы ( S = а + А , г д е X - величина, з а ви ся ща яо т а. ибл и з к а як А ), п о л у ч е н о вр а бо те [э] . К эт о м ун ап ра вл ен июп ри мы к а е ти и с с ле до ва ни е £ю ] . З ц е с ьс к о р о с т ь за р я д к иприн им ае тс яравнойч и с л уионов, про ни к а ю щ и х ве д и н и ц ув р е м е н ив н у т р ь окружа ющ ейч а с ти цу с ф е р ы радиуса <р , у м н о ж е нно му нав е р о я тн ос ть того, ч т опроник ший вс ф е р уи о нс т о л к н е т с я смолекулойгазаилинепосред с т в е н н о сп о в е р х но ст ьючастицы, п р ич ем з н а ч е н и е о опреде63 ла е т с яв ы р а ж е н и е м У (? ) - Y (9 b t & > ЗкТ Т (у ) - Y(r„) = ЗАГ п р и п р и 4* г0 г <g+ ß l> г0 . (*) З д е с ь ^(д ) - по т е н ц и а л ь н а яэ н е р г и яио нанара сстоянии д о тцентрачастицы, (Ь - мно жи те ль пор яд каединицы, г0 - ра д и у с сферы, р аз деляющей з о н ып р и т яж ен ия иотталкивания. И д е як ри те рияза хв ат аиона, п оГ.Л. Натансону, з а кл юч а е т с я втом, ч т оп о с л е ст о л к н о в е н и яи она см о ле ку ло йв оз ду хап р и г4 <р е г о энергия, п ри в ы п о л н е н и иус л о в и я (je), ока з ы в а е т с ям е н ь ш еработып оу д а л е ни юи онас но в а к ч е р т е r * 9 + fil ио нн е и з б е ж н об у д е тз а х в а ч е нчастицей. Расчет н ы ефо рм ул ып ол уч ен ыдляа с и м п т от ич ес ки хс л у ч а е в а «X и а » X . 5. С к о р о с т ь по ст у п л е н и яи оновнач а с т и ц уо п р е д е л я е т с я га з о к и не ти че ск имметодом, вд у х еработы [б] , н о су ч е т о м с и л ыз е р к а л ь н о г оо то бражения, к ри ви зн ыт р а е к т о р и йионов, в е ро ятностейи н д и в и ду ал ьн ыхдлин с в о б о д н о г опробега; для на хожде ни яраспре де лен ияко нце нт ра ци иио н о врешае тс ядиффузи о н н о еу р а в н е н и е су ч е т о мн ен у л е в о г оп о то каио н о вк ч асти це, р а в но го с к о р о с т иза хв ат аи хч а с т иц ей [il] . Методнаи б о л е ес т р о г о ип о л н оу ч и т ы в а е тв с ев л и я ю щ и е фак то рыипоэ т о м уо б е с п е чи ва ет наи бо ль шу юточность, о д н а к оп о л у ч е н и ек о лич ес тв ен ны хре зультатовс о п р я ж е н о св ес ьм ат р у д о емк им и расчетами. П р о ц е с сз а р яд кияв ля ет сядискретным, т.е. с о с т о и ти з по сл ед ов а т е л ь н о с т иа кт о вз а х в а т аионов, см о н о т о н н о во зр аста н т е р в а л а м ив р е м е н им еж д ун и ми [l2] . Наз ов ем вре ме н ющими и н о йи н т е р в а лм е ж д уд ву мяоч ер е д н ы м ипо ст уп ле ни ям и ио н о вн а частицу, п р е д с т ав ля ющ ий с о б о й величину, о б р а т ну юп о т о к у ио н о вкчастице, в р е м е н е мз а х ва таиона. Дляпе рв он а ч а л ь н оне за ря ж е н н о йч а с ти цы в р е м яз а х ва тао п р е д е ля ет ся вр е м е н е мпре б ы в а н и яча сти цы вз о н еу н и п о л я р н о г оп р о с т р а н с т в е н н о г оз а р я дадо п ос ту пл ен иянан е еп е р в о г о иона. Д ля с р а в н е н и яс к ор ос т из а р я д к ип ора зл ичным т е о р и я ми з в е с т н ы ев ы р а ж е н и я б ы л и пр ео бр аз ов ан ыквиду, у д о б н о м уд л яра счета с р е д н е г ов р е м е н и з а х в ат аиона. Э т ов р е м ян ор м и р о в а л о с ьд елениемн апостоян ну юв р е м е н и т -—£° — t— _ (здесь с0 - электри- L 7Ш п0ё2Р yxanj) ч е с к а япостоянная; п0 - н е в о з му ще нн аяко н ц е н т р а ц и я ионов; е - э л е ме нт ар ны й заряд; В - э л е к т р и ч е с к а яп о д в и ж н о с т ь 64 гона; 1) - к о э ф ф и ц и е н тдиффузии; к - п ос тоя нн аяБольцма на; Г - а бс о л ю т н а ятемпература; у _— ---- - по те н ц и а л « ЧхСокТ с ф е р ырадиуса а , нес ущ ийо д и нэ л е ме нта рн ыйзаряд, вбез раз ме рн ойформе). Це л е с о о б р а з н о с т ьн ор м и р о в к ио бу сл овлена дв ум яфакторами. Во-первых, по ст оя нн ая г ле г к о оп ределяет с яд л ял юбо го з а р я д н о г о устройства. Во-вторых, о бл ег ча ет ся оц ен каролиди фф узи он но йз а р я д к ипринал ич иив н е ш н е г оэ лек т р и ч е с к о г о поля, к ог дао д н о в р е м е н н од е йс тв ую тд иф фузионный иу д а рн ыймеха ни зм ызаряжения. Р а с ч е т н ы е формулы, су ка з а н и е мисточника, отку да б ы л и з а и м с т в о в а н ыи с х о д н ы е выражения, п ри ве д е н ывтабл. I. В ф ор му ла хи с п о л ь з ов ан ыобозначения: с - с р ед не ари фм ет ич ес ка яс к о р о с т ьт е п л о в о г од ви же ни яионов; р~г0/а , опреде ляе тс яи зур ав н е н и я ~i _ л / ; N - ч и с л о элементарP (P *'1 )Z п ы хз а р я д о вп очастице; N С~р~2 Np1 (pi-1) ’ = Nfö [ / - 2 N (1-yi) > ^ = V f f) i и н т е г р а л вероятности; ££- - ин т е г р а л ь н а япоказатель н аяфункция; Г - коэффициент, у ч и т ыв аю щи йи з м е н е н и е числа ионов, п о с т у п а ю щ и х ве д и н и ц ув р е м е н ин ачастицу, в с л е д с т в и е и с к р и в л е н и яихт ра е к т о р и иэ л е к т р и ч е с к и мпо ле мпоследней. О п р е д е л е н и ек о эф фи ци ен та Г п р о и з в о д и т с яс л е д у ю щ и м об разом. Д ляиона, в ы л е т а ю щ е г о сп о в е р х но ст игр ан и ч н о йс ф е р ы ра диуса S , с в я з ьм е ж д урасст оя ни емн а и б о л ь ш е г о приближе н и якц е н т р уч а с т и ц ы г ип р и це ль ны мр ас ст оя ни ем b (рас с т о я н и е мо тцент рач а ст иц ыд ок а с а т е ль но йктр ае кт ори и в т о ч к ев ы л е т аиона) д а е т с я вр а б о т е [э] в ы р а ж е н и е м Су в е л и ч ен ие м за р я д анач а с т и ц ем и н и му мфу нк ци и b2(г) , дос ти га ем ыйп р и г=г} , п о с т е п е н н ос м е щ а е т с я во б л а с т ьо т рицат ел ьны х значений. Вза ви с и м о с т ио тс о о т н о ш е н и ям е ж д уг , ид л ин ой S' н а ч а л ь н о г орадиус-вектора в о з м о ж н ыт р и случая: 1) $< гt ; 2) S >г1 и min b2> 0 ; 3) $> г1 и rn.Cn Ьг < о. Вп е рв ом с л у ч а ет р а е к т о р и ялю б о г ои онап р о х о д и тч е р е з час тицу, r=(S/a)z i в ов т о р о м- ч е р е зч а с т и ц уп р о х о д я т тра ек то риил и ш ьт е хионов, ук о т о р ы х b ь (г}) , следовательно, г= Ьг(г,)1 а2 ; вт р е т ь е мс л у ч а е г = 0. В р е м яз а х в а т аN и он овн ах од и т с яс у м м и р о в а н и е мэлементар н ыхи н т е р ва ло ввремени, ра ссч и т ы в а е м ы хп оформу ламтабл. I, 65 Таблица I. Фо рмулыдляра счетан о р м и р о в а н н о г ос р е д н е г о вр е ме низа х в а т аионача с т и ц е йсз а р я д о м At Л £l ca I Источник при N = 0 / [ 4 ] h \ 2^ Ы ca [ 2 ' мр , ) +1' Ф ¥ ) % 3 4 Ei ( f ) ] } j7 ' El ca [/ и и еЧ>№1 при N=0 lj-(exp Ny - { ) f 5 при N=l,22r .. ' Щ 5 Л ) при N=1,2,3,... ] M при N=0 ’ [ 8 ] 1 W у npu N=1,2r3,... j5 e x p Y fo jd y CL 6 T M . e x p Ys + J^ h [; i \ l e x p V fe ) dy , 7 4 ac г [ 9 ] при а » X при a = q « \ , N=0 [10] 2 ? Ч " а я 9 = Щ « * ,М ac J l~ p2a e x p (N fi), npu a « X , N = 1,2,3,... Р а с с м а т ри ва яп р о ц е с сз а р я д к ика кнепрерывный, м о ж н ои зв ы р а ж ен ия (3) п о л у ч и т ьф о р м улудлян еп ос р е д с т в е н н о г о опреде л е н и яв р е м е н из а х в а т а N ио но в [б] : (8> В ы р а ж е н и е (4) п о з в о л я е тприд тики нт ег ра л ь н о м у соотношению, у д о б н о м удляр асчетад и н а м ики за р я д к и [ю, И] : ■ *м ' I i Ei W - & (Mf) - 0,5772]. (9) Ра сч ет ып офо рмулам (I)...(9) б ы л ипр ов е д е н ып р ис л е д у ю щ и х ч и с л е н н ы хз н а ч е н и я хпараметров. К оэ ф ф и ц и е н тдифф уз ии ио н о в D б ы лп р и н я травным 5,52»10“ ® м^/с, ч т ос о о т в е т с т в у е т(см. с о о т н о ш е н и е De * kTß ) подви жн ос тио т р и ц а т е л ь н ы х ионов кисл ор од а2,2» Ю”4 м2/В*с [гз] . Среднеарифметическая___ с к о р о с т ьион ов с был апринятаравной4,4*Ю2 м/с ( с=У — / пгМ по л аг аяТ= 291 К им а с с уио наМ равн ойм а с с е моле ку лыкислорода, н а йд емп р и в е д е н н о ев ы ш ез н а ч е н и едля с ). Длинас в о б о д н о г о пр обе гаион ов X , в ы ч и с л е н н а яп огазоки не т ич ес ко йф о р м у л е Ланже ве на [l4j , с о с т а в л я е т 3‘ Г О ” 8 м (это з н а ч е н и ес о в п а д а е т си сп оль зо ва нн ым вр а б о та х [io, I5J. Рез ул ьт ат ырасче то вч а с т и ч н оп р е д с т а вле ны втабл. 2 ин а рис. I. О нип оз во л я ю тс д е л а т ьс л е д у ю щ и е выводы: 1. Ф ормулы (6) и (7), н е с м о тр янар а з л и чи е использован н ы хп рии хв ы в о д ек р ит ер иевз а х ва таиона, д а ю т приблизательн оо д и н а к о в ы ез н а ч е н и я tN . Р а с х о ж д е н и ем о ж е тб ы т ьв ы з в а н о тем, ч т оф ор мулыН ат ансонас п р а в е д л и в ывог р а н и ч е н н о м ин т е р в а л ез н а ч ен ий а ( a « X и а » Х ) п рин ес л и ш к о мболь ш их N . Заметим, ч т оп р и а «Х , N = 0 д ляч ас тицр а д и у с о м (0,3 + 1)‘ Ю "® м ид лярасчетав р е м е н и за хв ат ацеле с о о б р а з н ои сп о л ь з о в а т ьф о рм ул у ^ со вп а д а ю щ у юсф о р м уло йКифа, Ноланаидр. [I6J. Длячастиц радиусом 1*10“ м им е н е е $>> 1,7 а , ф о р му лыНатансона пр и а = р и а « § даютп р и м е р н оо д и н а к о в ы ерезультаты. Н е видимому, формулаФ укса (6), уч и т ы в а ю щ а ян а и б о л ь ш е еч и с л о в л и я ю щ и хфа кт оровив ы в е д е н н а яб е зо г р а н и ч е н и яп оразмеру частиц, о б е с п е ч и в а е тн а и б оль шу ю точность. 2. И зс о п о с т а в л е н и ярезу ль та то врасче то вп оф о рм ул ам (4) и (6) следует, ч т о эффекты, о б у с л о в л е н н ы ес и л о й зер ка л ь н о г о отображения, и с к р и в ле ни ем т р а е к т о р и ии о н о ви с кач к о мко нц ен тра ци ии он овуп ов е р х н о с т ичастицы, в з а и м н о ком67 Таблица 2, З н а ч ен иянормиро ва нн ог о времени захватаN ко нов пе рв он ач ал ьн он ез аряженной ча ст иц ей а * Ю6 , м Расчетная формула N (I) .... (2)___ (5) (3) 16,)., . (7) 14,3 720 74,3 63 Ш МО"3 I 720 720 720 3- Ю"3 I 72 72 72 4,8 72 13,7 12,3 - МО”2 I 2 7,2 27 7,2 500 7,2 2230 1,4 76 7,5 385 2,3 129 1,8 49,5 390 - З-Ю” 2 1 2 3 4 0,8 2,15 5,8 18,1 0,8 3,8 18,2 92,6 0,8 6,2 42,7 289 0,5 1,9 7,5 32,3 1.04 3.5 9,64 25,1 0,54 2,0 6,6 24,1 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,07 0,15 0,25 0,38 0,57 0,84 1,23 1,82 2,71 4,08 0,14 0,33 0,60 0,98 1,53 2,45 3,70 5,60 8,68 13,7 0,18 0,47 0,82 1,32 2,04 3,11 4,66 6,98 10,5 15,7 0,14 0,34 0,60 0,98 1,51 2,29 3,45 5,19 7,85 11,9 0,12 0,28 0,48 0,76 1,15 1.69 2,46 3,58 5,23 7.70 МО”1 0,07 0,19 0,37 0,67 1,16 1,96 3,30 5,51 9,2 15,4 0,07 0,20 0,43 0,83 1,54 2,80 5,04 9,02 16,1 28,6 2,4 18,7 129 0,10 0,27 0,57 1,12 2,08 3,78 6,81 12,2 21,7 38,6 17,5 1517 1,0 3,8 17.5 84.5 0,17 0,40 0,72 1,18 1,85 2,89 4,45 6,88 11,8 17,7 п е н с и р у ю т с яп ри а? 3* 10“ ® м. У ч е тод н о г ои зфакторовпри пр ен еб режениио с т а л ьны мип р и в о д и ткб ольшойпогрешности. Э т оп о д т в ер жд ае тс яс ра в н е н и е мрезультатоврасчетовп офор му ла м (2) и (3), (5) и (6). Так, у ч етискрив ле ни ят ра екто рииио н о вв б л из иза ря ж е н н о йча ст иц ып р и в о д и тк с у щ ес тве н н о м уу в е ли чен июв р е м е н и tN , р асс чи танногоп оф о р му ле (3), п ос р а вн ен июсоп ред ел ен ны мп офор му ле (2). О д н ак оо б еф о р м у л ывы в е д е н ыб е зучетас и л ызе р к а л ь н о г оо тображенияипо т о м ун емо гу тд а т ьдосто ве рн ыхрезу ль та то вдлячастиц ма л ыхразмеров ( а< 3‘ Ю“ 8 м). N ы Рис. I. З а в и с и м о с т ьв ел ич ин ы зар яд ао т вр еменязарядки: к ри ва яI - п оф о р м ул е (3); к ри вая 2 - пофор м у л е (7); к ри вая 3 - п оформуле (6); кривая4 п офор му ле T9). 69 jn 3. При cl > 1*10“ м в с емето дыд а ю тб л и з к и ерезультаты. И ск л ю ч е н и ес о с т а в л я е тм етодДейтша-Калцова, з ав ы ш а ю щ и йс к о ро ст ь зарядки. 4. З а в и с и мо ст ьв ел ичи ныз ар ядао традиусачас ти цып одиф фуз ио нн ойтео ри или нейнапр ак тическипр иа ? 3*10“ ® м, п о л а г а я t/V = 5 и истео ри иЛи-Уайта - п р и а> 1*10"7 м. По по ль зу я формулу Фукса (6), для оценки зарядов частиц п ол уч ае мпр о с т о ес о о т н о ш е н и е Ы = 75 а (заряд в ы р а ж е нвё, радиусч а ст иц ы а - вмкм). Эк с п е р и м е н т а л ь н ы еи с с л ед ов ан ия [I. 8, 17] п од тв ер ди ли ли нейнуюза в и с и м о с т ьЯ о т а. Выв од ыже, с д е л а н н ы е врабо т е М оцел ес оо бр аз но стипр ен еб реж ен ияд и ф фу зи ей ионов, с л е д у е тс ч и т а т ь преждевременными. Вз а к л ю ч е н и ео с т а но ви мс яна с л е д у ю щ е мвопросе. Конкрет н ы ез н а ч е н и яп о с т оя нн ых с , В , D иЯ н еиг р а ю тс у щ е с т в е н н ойролипри с р ав нен иирезультатовр а зл ич ных в ар иа нт овт е о ре ти ч е с к о г о анализа, н оо ч е н ь ва жн ып р ис о п о ста вл ен ии ре зу л ь т а т о втеори и иэксперимента. Ме ж д утем, вз а в и с им ос ти о тус л о в и йэкс пе рим ен тао н им огу тм е н я т ьс я вшир ок их преде лах [I, 1б]. П р е д с т ав ля ет и н те ре со ц е н и т ьв л и я н и е ф ак тора нас к о р о с т ьд иф фузионнойз а р яд кичастиц. Вт а б л и ц е 3 приве де ныр езультатырасчетовн ор ми р о в а н н о г ов р е мен изахвата, в ы п о л не нн ыхп оф о р му ле (6) прир а з ли чн ых з н а ч е н и я хпо ст оя н н ы х ( At' - п р изначениях, указ ан ны хвыше; At" - п р ит е хж е з н а ч е н и я х с , В иD ипри X = 1,3» 10"® м; AtM - п р и с = 4,62-Ю2 м/с, & = 1,4-ДГ4 м2/В.с, Р = 3,52*10"® м2^, А = 1,3*10"® м [16]. И зрасчетов следует, ч т оошибкаво пр е д е л е н и иX ,п р и неизме нн ых з н а ч е н и я хо с т а л ь н ы хкоэффициентов, п р а к т и че ск и н ев л и я е тнат оч но ст ьрезультатов. У м е н ь ш е н и е коэ фф иц ие нт а ди фф узиипр и в о д и т ку м е нь шен июно рм ир о в а н н о г о вр е м е н из а х вата. Р е а л ь н о ев р е м яз а х в ат ап е р в о г о иона,наоборот, во зрас тает, н онезн ач ит ель но (для частицрадиу со мм е н е е I-10 м п р ии с п о л ь зо ван ны хз н а ч е н и я хп о с т оя нн ыхн еб о л е еч емна 15...202). Ав т о рв ы р а ж а е т бл аг од а р н о с т ьЯ.И. С а л ь м уз ап о л е з н ы е замечания. 70 Таблица 3. Время захвата N ионов первоначально незаряженной частицей цри различных значениях постоянных а Ю8, м N At' At' At" од 1,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 2,0 0 74,3 25,5 13,6 8,8 6,3 4,8 3,8 3,1 2,6 2,3 129 1,3 10,5 0,9 74,8 25,9 14,0 9,1 6,5 5,0 4,0 3,3 2,8 2,4 55 1.3 12,9 0,9 45,7 16,1 8,9 5,9 4,3 3,3 2,7 2,3 1.9 1.7 35 1,0 8,8 0,7 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0 I afOe,M 2,0 2,5 3,0 N At' At" At'" I 0 I 0 I 4,7 0,68 2,9 0,55 2,0 0,45 1,5 0,39 1.2 0,34 5,6 0,69 3,2 0,55 2,2 0,45 1.6 0,38 1,2 0,33 1,0 0,29 0,84 4,1 0,57 2,5 0,46 1,7 0,39 1,3 0,33 3,5 0 4,0 0 4,5 5,0 I I 0 I 0 I 1.0 0,30 0,85 1,0 0,29 0,86 0,26 0,73 Литература 1. Liu, B.Y.H., Whitby, K.T. and Tu, H.H.S. Diffusion charg ing of aerosol particles at low pressures. - J. Appi. a y e . , 1967, v. 38, N 4, p. 1592-1597. 2 . Мирзабекян Г.З. Зарядка аэрозолей в поле коронного раз ряда. - В к н .: Сильные электрические поля в технологи ческих процессах /Под ред. акад. В.И. Попкова. М., 1969, с. 20-39. 3. Deutsch, W. Bewegung und Ladung der Elektrizitätsträger im Zylinderkondensator. - Ann. Phys., 1922, Bd 68, H.12, S. 335-344. 4. Кадцов H.A. Коронный разряд. M.; Л ., 1947. 5. Murphy, A.Т., Adler, P.J., Penney, G.W. A theoretical analysis of the effects of an electric field of the charging of fine particles. - Trans. AIEE, 1959 > v. 78, p. 59-102. 6. White, H.J. Particle charging in electrostatic precipi tation. - Trans. AIEE, 1 9 5 1 , v. 70 , p.1186-1191. 7. Ф у к сH.A. 0 велич ин ез а р я д о вн ач астицаха т м о сф ер ны х аэроколлойдов. - Изв. АН СССР, сер. геогр. игеофиз., т .И , Л 4, с. 341-348. 8. Arendt, P., Kallmann, H. Über den Mechanismus der Auf ladung von Nebelteilchen. - Z. Fhys., 1926, Bd 35» H.6, S. 421-441. 9. Ф у к с H.A. Ос т а ц ио на рно мраспределении з а р я д о ва э р о зо ль н ыхчастицвб и п о л я р н ои о н и з о в ан но йатмосфере. - Изв.АН СССР, сер. геофиз., 1964, Л 4, с. 579-586. 10. Натан со нГ.Л. Кт е о р и из а р я д к иа м и к р о ск од ич ес ки хаэ ро з о л ь н ы хчас ти цвре зу ль тат ез а х в а т аг а з о в ы хионов. Дурн. техн. физ., I960, т. 30, вып. 5, с. 573— 588. 11. М и р з аб ек янГ.З. З а р я д к ап р о в о д я щ и хсф ер и ч е с к и хчас тицс ра ди ус омп о р я д к ад л и н ыс в о б о д н о г оп р о б е г аи о н о вв в о з духе. - Журн. техн. физ., 1966., т. 36. вып. 7, с. 1259- 1268. 72 12. Gentry, J., Brock, J.В. Unipolar diffusion charging of small aerosol particles. - J. Che*. Ehys., 1967, v. 47, В 1, p. 64-69. 13. Я айДж., ЛэбиТ. Т а бл иц ыф и з ич еск ихихимическихпо ст о янных. М., 1962. 14. ЛебЛ. О с н о в н ы еп ро це сс ыа ле кт ри ч е с к и хр а з р яд ов вг а зах. М.; Л., 1950. 15. Н ат ан со нГ.Л. Кт е о р и ио б ъ е мн ойр е к ом би на цииионов. Дурн. техн. физ., 1959, т. 29, вып. II, с. 1373-1380. 16. ф у к сH.A., С у т у г и нА.Г. Высо ко ди сп ер сн ыеаэрозоли. М., 1969. 17. Hewitt, G.W. The charging of small particles for elect rostatic precipitation. - Trans. AIEE, 1957, v. 76, p. 300-307. OH THE COMPUTATION OF THE TIME OP CAPTURING IONS ВТ AEROSOL PARTICLES A. Podolsky Summary The paper presents the results of a comparative evalua tion of the charging rate of submicron aerosol particles computed by different methods. 73 Ю ИС СЛ ЕД ОВ АНИ ЕС П Е К Т Р ААЭРОЗ ОЛ ЬН ЫХ ЧАСТИЦТ Р А Е К ТО РН ЫММЕТ ОД ОМ М.М. Ф ш г е р Т р а е к то рн ыйм ет од [1+5] , и ст о р и ч е с к ира зра ботанныйд л я о пр е д е л е н и яразмераиз а р я д ао т д е л ь н ы ха э р о з о л ь н ы х частиц, вн а с т о я щ е ев р е м яв е с ь м ач а с т оп р и м е ня ет ся ид ляисследо в а н и яс п е ктр ач а с т и ц- расп ре де ле ни яч ис л ачаст ицп ораз ме ра м ( jr ), з а р я д а м( )и л ип оо б о и мп а р ам ет ра м о д н о в р е м е н н о ( frp - с пе к т р а л ь н а яф у нк ци яп л о тн ос тираспре де лениячислачас ти цп оразм ер амизарядам). Э т оипонят но, п о ск ол ьк уи н о йметод, мог ущ ийу с п е ш н о кон ку ри р о в а т ьс тр ае к т о р н ы м во б л а с т иразмеровч ас тицо т 0,3+0,4 мкм д о 20+30 мкм, д ос и хп о р отсутствует. С о з д а н н ы е всп ек т р о с к о п и ч е с к и х целях, о б ы ч н о многопре дельные, пр иб оры [6+9] п о зв ол яю трегист рир ов ат ьт р ае кт о риичас тицввесь маши ро ки хп р е д е л а хразмерови з а р я д о в частиц. О д н а к он ат р у д н о с т иразраб от ки та к о йме тодикире г и с тр ац ии им е т о д ик ида ль не йш ей ст а т и с т и ч е с к о йоб ра б о т к и по лу ч е н н ы х данных, к о т о р ы е п о з в о л я ю тп о л у ч и т ьн еи скажен н о еп р е д с т а в л е н и е оф у н к ци ираспр ед еле ни я частиц, у казыва е т с ят о л ь к о ве д и н и ч н ы хработах. В н и м а н и еа в то рак э т и м п р о бл ем ам о б у с л о в и л о с ь оз на ко м л е н и е м со т ч е та мид ог о в о р н ы х работ, в ы п о л н е н н ы х вМЭИ (на к а ф е д р е ТВН), с т а т ь е й [7] , ат а к ж ел и ч н ы м и бе с е д а м и сЭ.И. Т а мм омиH.A. Фуксом. Т и п и чн ой ош и б к о йп р имат ем ат ич ес ко йо б р а б о т к ед а н н ы х регистрациит ра е к т о р и йча стицявля ет ся об ра б о т к ав с е хре зу ль т а т о в со ди н а к о в ы мс т а т и ст ич ес ки мвесом. П од обн ая с т а т ис ти че ск ая о б р а б о т к ао п р а в д а н ал и ш ь вредк ом с л у ч а е оди на к о в ы ху с л о в и йр е ги ст ра ци ид ля в с е хи с с л е д у е м ы х частиц. Пе ре до бс у ж д е н и е м во п р о с ап о л е з н оу т о ч н и т ьн е к о т о р ы е поня тия. Всякую аэродисперсную систему удобно рассматривать как некоторую поверхность в трехмерном пространстве )• Форма этой поверхности определена распределением числа час тиц п о размерам ( г - радиус частицы) и зарядам ( о - з а р о д 74 * частицы). Об л а с т ь юо пр е д е л е н и яси с т е м ы (поверхности) явля е т с ян е к о т о р о ет о ч е ч н о ем но ж е с т в о А на -плоскости, кажд ойт о ч к ек о т ор ой с о о т в е т с т в у ю тча ст иц ыо пр е д е л е н н о г о размераизаряда. О п р е д е л е н и еразмераиз а р я д ачастицы э к в и в а л е н т н о опр е д е л е н и юе ек оор д и н а тн а -плоскости, а о п р е д е л е н и ев и да - и с сл ед ов ани юф ормын аз в а н н о й по верхности. Для оп ре д е л е н и яГ и^ ч а ст иц ырегист ра ци яе е тр аекто риидо лжнаб ы т ьт а к о г о качества, что быпа ра м е т р ыт р а е к т о р и и моглиб ы т ьи зм ер ен ы соп ре д е л е н н о йточностью. О б л а с т ь на гу -плоскости, с о о т в е т с т в у ю щ а ят е мчастицам, т р а е кто ри и к о т о р ы хр е г и с т ри ру ют сяп р ид анномр е ж и м ере ги страции ка чественно, н а з о в е мп р е д е ло мрегистрации. Р ежимрегис тр ац ии о п р е д е л я е т с ят е м ип ар а м е т р а м и (напряженность электри че ск о г оп о ляЕ, част от ап о л яj , у в е л и ч е н и е фо то гр аф иру ющ ей с и с т е м ыГит.д.) р е г и с т р ир ую ще го устройства, ва р ь и р о в а н и е м к о т о р ы хмо ж н ои з м е н и т ьрасположение, ф о р м уи лиразмерыпре делар ег ис тр ац ии н а г у -плоскости. С ч е т н ы мо б ъ е м о м дляч а ст ицд а нны х г и^ н а з о в е мв е личи ну (объем) т а к о йо б л а с т ио б ы ч н о г от р е х м е р н о г о простран ства, и зк о т ор ойк а ч е с т в е н н орегистр ир ую тся в с е ча ст иц ы д а н н ы хг и .Вс л у ч а ео д н о р о д н о г ораспр ед еле ни я( coojf) ип р ира в н ы хо с т а л ь н ы ху с л о в и я хв е р о я т н о с т ькачест в е н н о г ор ег ис тр ир ов ан ия о п р е д е л е н н ы хчаст ицпр опо рциональ нас ч е т н о м уи х объему. Л е г к о понять, ч т орезультаты, по лу ч е н н ы е вр а з ли чн ых п р е д е л а хрегистрации, м о г у тб ы т ьр а з л ич но го с т ат ис ти че ско г овеса, п о с к о л ь к уу с л о в и яр е гис тр ац ииприраз ли чн ыхрежи м а хр е г и с т ра ци иразличны. К р о м е того, п р ип е рес еч ен ии с о с е д н и хп р е д е л о вр ег ист ра ци иочевидно, ч т ов е р о я т н о с т ь ре г и с т р и р о в а н и ячастиц, о б щ и хо бо и мпределам, б о л ь ш еч е м в каж до мвотдельности. Е с л ин е с м о тр ян асказанное, в с е за р ег ис т р и р о в а н н ы е ча с т и ц ыс ч и т а т ьи м е ю щ и м ио д и н а к о в ы й с т а т и с т и ч е с к и йвес, т оэ т оп р и в е д е т кс и л ь н ы ми с к а же ни ям по л у ч е н н о г о пр е д с т а в л е н и я оф о р м е . Вр а б о т е [ю] пр ив о д и т с яме тод ик ав ыб о р ат а к о г о набо ра ре жи мо врегистрации, к о т о р ы йо б е с п е ч и в а е тн е п е р ес ек аа ди ес я п р е д е л ырегистрации, ида ныу к а з а н и як о ц е н к е стати сти че с к и хве с о вп р иразл ичн ыхр е ж им ахр ег ис трациик акдля с л у ч а я п р и м е н е н и яо с ц и л л я ц и о н н о г о вариа нт ат ра е к т о р н о г о метода, 75 т ак нд ля в а ри ан таХоппера-Лэби (постоянное э л е к т р и ч е с к о е поле). К ром етого, вс т а т ь еу ка зы ва ет сянан е о б х о д и м о с т ь об ра боткиданных, по лу ч е н н ы х враз ли чн ых у ч а с т к а х о д н о г о пределарегистрации, сра зл ич ны ми с т а т и с ти че ск им ивесами. Каквыяснилось, э т о об ст оя т е л ь с т в он ес ч ит ает сяочевидшш. Поэтомурассмо тр имв о п р о с подробнее. Вцел я х кон кр ет но ст и о ст ан ов им сянао с ц и л ля ци он но мв а р и а н т е тр ае к т о р н о г ометода идокажем, ч т ос ч е т н ы йоб ъ е мр а з ли чн ых ча стицод н о г опр еде лар ег ис трациивоб щ е мнеодинаков. Вданномс л у ч а ес ч е т н ы й о бъ е мвн е к о т о р о мп р иб ли же ни им о ж н ор асс ма тр ив ат ь какобъ е мпр я м о у г о л ь н о г о параллелепипеда, о п р е де ля ем ыйе г о вы с о т о й , ши ринойитолщиной. Вр е г ист ри ру ющ их ус тр о й с т в а хт олщинас ч е т н о г оо б ъе ма о б ы ч н оо пр е д е л я е т с яг л у б и но йрег ис тр ац ии (резкости) фото г ра фи че ск ой системы. Ц р и этом, вза ви с и м о с т ио ту с л о ви йос в е щ е ни ячастиц, фотогра фи ру ющ аяглу би нарегистрациимо ж е т з а в и с е т ьо тр азмерачастиц. З д е с ьв о з н и к а ю тт е х н и ч е с к и е трудности, т и п и ч н ы едля сч ет ч и к о ва эр о з о л ь н ы хчастиц. В принципе, дляв с е х част ицм о ж н ог ар ан т и р о в а т ьо д и на ко ву ю т о л щи ну с ч е т н о г о об ъ е м ап р и м е н ен ие мч е т к оо г р а н и ч е н н о г о св ет о в о г о потока, тол щи нак о т о р ог ом е н ь ш е гл убинырезкос тифотогр аф ич ес ко й системы. Да лее предположим, ч т о для в с е хч а сти цд а н н ог о пр еделаре ги страции тех ни че скигаран тированао д и н а к о в а ято лщинас ч е т н о г оо б ъ ем а (автором э т о т во пр оси зуч ено ч е н ьмало, ч тобывп р оти вн ом с л у ч а е пр едста ви т ьф о рм ул уо ц е н к идей ст ви те ль но й толщины). Дня оц е н к ив ы со тыс ч е т н о г оо б ъе мао бо з н а ч и мч е р е з с т а ци он ар ну юс к о р о с т ь ос ед ан иячастиц, ч е р е з Т- п ер ио д пер ем ен но го э л е к т р ич ес ко гоп о ля£ (1) , ч е р е зпт,п - миним а я ь ио е (еще п о з в о л я ю щ е ес ч и т а т ьт р а ек то ри юк а ч е с т в е н н о зарегистрированной) чи с л оп о л н ы хколебаний, с о в е р ш е н н ы х част иц ей вп р е д е л а хп о л яз р е н и яф от ог ра фической с и с те мыи ч е р е в Л- в ы с о т уп о л я зрения. Тогдан и ж ня яг р а н ьс ч ет н о г оо бъ ем ан ах од ит сянав ы с о т е Т о тн и ж н е г ок р а я по л я зрения. Еслич астицывнач ал ьн ыймом е н т экспонированш фотокадран а х од ятс ян аэ т о йвысоте, т о они, о с е д а яс ос ко ростью V(j , зав рем я п,„;„Т у сп ев аю тс о в е р ш и т ьвп р е д е л а х по ля з р е н и я fimm п о лн ыхколебаний. Н е т р у дн о видеть, ч т о вер хн яяг р а н ьс ч е т н о г о объе мадолжнан а х о д и т ь с я нав ы с о т е n„,mTVo о тв е р х н е г ок р аяп о ля зр е н и я( t - в р е м я ' <J 76 экспонирования). Т ак имобразом, высотас ч е т н о г о объема ч а с т и ц П о с ко ль ку то л ь к о втом случае, е с ливр е м яэкспонированияо д н ог окад ра t = Z^M.nV. Какизвестно, дляи з о л и р о в а н и иисследуемо! а э р о з о л ь н о й п робыо ти с к а жа ющ их в н е ш н и хв о з д е й с т в и йт р а е к т о р и ич а с т и ц о б ы ч н орег ис тр ир ую тс явполости с п е ц и а л ь н о йкюветы. В о з м о ж н ые иск аж ен ияп о л у ч ае мо гоп р е д с т а в л е н и я ,оф о р м е frp , свя занные сн ед ос та тк ам ип р о б о о т б о р а , вд а л ь н е й ш е ми з л о ж е н и и опускаются. П р ирегистрациим о ж н ор а з л и ч а т ьдваслучая. В с л у ч а еб о л е ек р уп ны хчастицкюветап о с т о я н н оо т к р ы т ас в е р хуича ст иц ыв х о д я т вн е еп о дд е й с т в и е мс и л атяжести. В с л у ч а еж еб о л е ем ел ки хч а с т и ца э р о з о л ь н а яп р о б ап р и н у д и те л ь н ов тя ги ва ет сявкювету, к о т о р а яв ов р е м яэ к с п о н и р о в а н и якадрагерметическизакрыта. Вп о с л е д н е мс л у ч а еф о р м у л а (I) с пр ав ед ли вал и ш ь тогда, когдад л яв с е хч а с т и ц п у т ь 1fytм ен ьш еHj - расстояния о тв е р х н е г ок р а я п о л я зр е н и ядо по то лк ап о л о ст икюветы. Если в р е м яэ к с п о н и р о в а ни яв ы б р а т ьтак, чтобыдляв с е хчастиц (д анногопредела) п у т ь ^(1- л т,пТ)>Н4 , т ов м е с т о (I) получим Ес л ипри с т а т и с ти че ск ойо б р а б о т к ед а н н ы ху ч и т ы в а т ьт о л ь к о частицы, наход ящ ие сявн а ча ль ны йм о м е н тэ к с п о н и р о в а н и я вп р е д е ла хп о л язрения, т о Перейдемкрассмотрениюширинысч е т н о г о объема. В с л у ч а е ос ци лл я ц и о н н о г ометода (по-прежнему о пустиморир а с с м о т р е н и ипредложе нн уюБорисовымм о д и ф и к а ц и ю[5] ), д л яо п р е д е л е н и язарядач астицын ео бх од им оизме ри ть стрекаа м п л и т у д у кол еб ан ийч ас тицывн ап ра вленииэлектрич ес ко гопол я. Дяя э т о г он аф о т ок ад редолжнын ах одитьсяи зображенияэкстремаль н ы хт о ч е кколе ба те льн ойтр аекториичастицы. Такимобразом, ч а с т иц уможн ос ч и т а т ьк а че ств ен но за регистрированной (необ ход им ое условие), е с линак а д р ен ах одитсяизобр аж ен ие участ ка Птиг п о л н ы хк оле банийтр ае кт ори ичастицы. О бо значимчедвойную амп ли ту дуко- ле банийчастицы. Л е г к о видеть, ч т оширинас ч е т н о г оо б ъ е м а L — 6 ~~ Действительно, е с л и т оча стицака че с т в е н н оз а ре гистрир ов ан а (экстремальные то ч к итр ае к т о р и ил е ж а тнафото кадре) т о л ь к о вт омредком случае, к огдао с ьс и м м е т р и итра ек т о р и ид е л и тф о т о ка др пополам. ЕслисО= 0 (зарядчас ти цы = 0 и л ии сс лед уе тс ят о л ь к о jr п р ив ы к л ю ч енн ом э л е кт ри чес ко мполе), т оширинас ч е т н о г оо б ъе мав с е хч ас ти цод ина ко ваи ст а т и с т и ч е с к и йв е со п р е д е ляе тс яо д н о йв ы со то йс ч ет н о г о объема. Воб щ е мс л у ч а еа мп лит уд ак ол еб а н и йявля ет ся функциейразмераиз а ря дачастиц. Вс л у ч а еп р и ме не ни яметодаХоппера-Лэби[4] о п р е д е л е н и е в е л и ч ин ыс ч е т н о г о объ ем ан е с к о л ь к ос л о ж н е е- с ч е т н ы йо б ъ е м н еи м е е тб о л ь ш еформып р я м о у г о л ь н о г о параллелепипеда. М о ж н о доказать, ч т о вто мслучае, когдав ып ол н е н ыу с л о в и я Vy ( t - а ^ Т ) < И, У£ ( { -П„ ; пТ ) < L , ) г д е Т- п е рио дп о в т о ре нияи Птт - мин и м а л ь н о е необх оди м о еч и с л ос в е т о в ы хметок, 1£ - компонентас та ц и о н а р н о йс к о ростича ст иц ы вн а пр ав ле ни иэ ле к т р и ч е с к о г ополя, L , рас с т о я н и ео тк р ая п о л яз р е н и ядо б л и ж а й ш е г о эл ек т р о д авкюве т е- в ел ич ин ас ч е т н о г о об ъ е м авы чи с л я е т с яп оф о р м у л е л.г.р-['Г,а-гл*Г)+а ]*№ u- zn.j)*el- К f и- { Е с липри с та ти с т и ч е с к о йо б р а б о т к еу ч и т ы в а т ьт о л ь к от ечас тицы, к о т о р ы е вн а ча ль ны ймо м е н тэ кс по н и р о в а н и ян а х о д я т с я вп р е д е л а хп о л я зрения, т о (I - Tt£)*( A - Ви т о г еможно сказать, ч т ов ел ич ин ас ч е т н о г ообъ емадл я ра зличныхчастицо д н о г опре де лар егистрацииде й с т в и т е л ь н о ра зличнаипр ис та т и с т и ч е с к о йо б р а б о т к ед а нн ых оп ре д е л е н и я г и^ ч астицн е о б х о д и м о вв е с т ис т а т и с т и ч е с к и ев е с ы Л ( Г . у ) ~ 'I На пр им ер п р ио п р е д е л е н и ис р е д н е г оразмерач ас ти цв м е с т о фо рм ул ы Z г. 78 н е о б х о д и м опол ьз ов ат ьс яформ ул ой г- Ž г ,/т > / Z 4 / Н (гк). Дляил лю с т р а ц и ивышесказанного, нар ис унке предст ав ле ны ве ли чи ны с ч е т н ы хо б ъ е м о вразл ич ны х частицо д н о г ок он кретно г оп ре деларегистрации. Нао с иа б с ци сснанесенырадиусычас тицвмикрометрах, н ао с ио р д и н а т - зар яд ычастицвэле ме н т а р н ы х зарядах. С ч е т н ы йо б ъ е мчастицГ = 0,35 мкм,^ = I е у с л о в н о (в ц е л я х наглядности) п ри нят v = 100. Б н изш ей с т р о к ет а б ли цы ( ^ = 0) п ред ставленыв ы со ты с ч е т н ы хо б ъ ем ов н е з а р я ж ен ны хчастиц. --40 Эв 5 36 6 II 34 12 6 16 32 17 7 13 21 I 30 23 19 26 14 8 I 28 29 32 25 15 I 8 20 26 27 34 37 9 16 22 31 24 I 37 40 42 24 29 33 18 22 I 46 26 32 36 2 12 20 40 43 48 20 2 29 35 40 47 49 51 53 13 22 44 18 15 32 43 47 57 3 24 38 51 55 16 53 58 Г? 27 3 55 14 36 42 48 52 61 63 63 58 60 57 4 20 31 40 47 53 63 12 60 65 67 69 68 68 5 23 53 71 10 36 46 59 63 66 69 72 74 74 73 74 7 28 43 66 77 8 53 60 73 79 70 76 79 80 80 80 79 36 6 51 62 69 II 74 78 81 86 87 83 85 86 86 86 4 45 48 64 74 81 86 89 91 93 94 2 78 85 92 97 100 I 0 ЮО 99,8 99.4 98,9Ч[86.3 97,6 96,8 95,9 »6.0 93,9 92.8 91.6 90,2 88,8 87,4 85,8 84,1 82,4 ГО У 0,35 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1.Ю 1.20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 Рис. С ч е т н ы йо б ъ е мр а з л и ч н ы хчастицо д н о г оц э е д е л а регистрации. Ч и с л е н н ы ез н а ч е н и я вт а б л и ц епол у ч е н ып р ип о мощифо р м у л ы г д еHj = 10,8 мм; / = 2,4 мм; / = 3,6 мм; n„in = I; Т= = 4,78 с . Д в о й н а яа м п л и т у д ав ы ч и с л я е т с явпредположении, ч т оп р и м е н я е т с яэ л е к т р и ч е с к о еп о л еп р я м о у г о л ь н о йс и м м е т р и ч н о йф о р м ы [l2] . Н е з а п о л н е н н а ян ар и с у н к ец и ф р а м ио б л а с т ь п -плоскости остается вне д а н н о г о пр е д е л арегистрации.Пре дел регистрации определен условиями: 25>/?з* I; 3,6 мм>оО ^>0,6 мм, которые подробно объяснены вработе [10] . 79 Т а б л и ц унар ж с у н к ем о ж н от а к ж ер а с с м а т р и в а т ьк а кп р е д с т а в л е н и е ,п о л у ч е н н о еб е зу ч е т ас т а т и с т и ч е с к и хв е с о в нр* и с с л е д о в а н и иа э р о з о л яср а в н о м е р н ы мр а с п р е д е л е н и е мч а с т и цп ор а з м е р а миз а р я д а м .П о л у ч е н н а яф у н к ц и ян о р м и р о в а н а т а к ,ч т оп л о т н о с т ьр а с п р е д е л е н и явт о ч к е (0,35; I) п р и н я т а рамой /г <£ = 100. П р и в е д е н н ы йп р и м е рн а г л я д н од е м о н с т р и р у е то п а с н о с т ьн е б р е ж н о йо б р а б о т к иданных. Ч и с л е н н ы ез н а ч е н и я ,и с п о л ь з у е м ы ев п р и мере, с о о т в е т с т в у ю тс к о н с т р у и р о в а н н о м ун а м иу с т р о й с т в у [II] . П р ив ы в о д еф о р м у лд л яо ц е н к ис т а т и с т и ч е с к и хв е с о вв к а ж д о мк о н к р е т н о мс л у ч а ен е о б х о д и м оу ч и т ы в а т ьн е к о т о р у юи з б и р а т е л ь н у юп о т е р юч а с т и цв ов х о д н ы ху с т р о й с т в а хрегиртрир у х щ ж хп р и б о р о вип р о ч и еи с к а ж а ю щ и ефакторы, а н а л и зк о т о р ы х в ы х о д и тз ап р е д е л ыд а н н о йс т а т ь и . Литература 1. Milliken, В.A. TMnft neue Modifikation der Wolkenmethode zur Messung der elektrischen Elementarladung und der wahrscheinlichste Wert dieser Ladung. - Phil. Mag., 1910, Bd 19, S. 209-228. 2. Veils, L., Gerke, V. An oscillation method for measuring the size of ultramicroscopic particles. - J. Am. Chem. Soc., 1919, v.4, N 3, P- 312-329. 3. Ф у к сH., П е т р я н о вИ. О п р е д е л е н и ер а з м е р аиз а р я д ач а с т и ц вт у манах. - Журн. физ. химии, 1933, т. 4, вып.5, с.567- 572. 4. Hopper, V.D., Laby, Т.Н. The electronic charge. - Ргос. Roy. Soc. (London), 1941, ▼. 178, S 971, p. 243-272. 5. Б о р и с о вЮ.Г. П о т о ч н ы йм е т о до п р е д е л е н и яр а з м е р о вяз а р я д овк а п е л ьа т м о с ф е р н ы хт у манов. - Т р у д ыМоск. а в т о д о р о ж . ин-та, 1955, вал. 16, с. 162-167. 6. П е т р я н о вИ.В., Л и с о в с к и йП.В., Н а т а н с о нГ.П. П р и б о рд о я и з м е р е н и яр а з м е р аиз а р я д ач а с т и цвт у м а н а хфотографичесш о с ц и ж л я ц и о н н ы мметодом. - Зав. л а б о р а т о р и я , 1948, т. 14, * 10, с. I2I9-I223. 7. Kunkel, М.В., Hansen, J.V. A dust electricity analyser. Bev. Sclent. lustrum., 1950, v. 21, H 4, p.308-314. 80 8. С о л о в ь е вВ.A. 00 о д н о мм е т о д еи з м е р е н и йз а р я д о вираз м е р о вк а п е л ьт у м а н о в .- Т р у д ыГл. геофиз. обсерв., 1956, вып. 58, с. 31-41. 9. Г у б е н с к и йВ.А., Ф у к сH.A. О п р е д е л е н и ер а з м е р о виз а р я д о в о т д е л ь н ы хч а с т и цп р иэ л е к т р о с т а т и ч е с к о мр а с п ы л е н и иж ид к и хс и с т е м . - Вкн.: О к р а с к аи з д е л и йвэ л е к т р и ч е с к о мпо ле. М., 1966, с. 35-58. 10. Ф и ш е рМ.М. Т е о р е т и ч е с к и ео с н о в ым н о г о п р е д е л ь н ы хтраект о р н ы хс п е к т р о м е т р о в . - Уч. зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1977, вып. 409, с. 97-124. 11. Т а м мЭ .И ., Ф и ш е рМ.М. О п р е д е л е н и ер а з м е р о виз а р я д о ва э р о з о л ь н ы хч а с т и цвп р е д е л а х0,35 д о1,2 м к мультра м и к р о с к о п и ч е с к и м(траекторным) методом. - Уч. зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1973, вып. 320, с. 108-128. 12. Ф и ш е рМ.М. О бо п р е д е л е н и из а р я д ач а с т и ца э р о з о л е йосцилл я ц и о н н ы мме т о д о м . - Уч. зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1970, вып. 240, с. 290-296. INVESTIGATION OF AEROSOL PARTICLE SFECTEA BY THE TBAJECTOEY METHOD M. Fischer Summary Different versions of the trajectory method (uniting the Millikan, Hopper-Laby and oscillation methods) have found application in the investigation of the distribution of aerosol particles according to their size and charge. The application of this method (historically developed for the investigation of individual particles) in spectrometry may call forth several difficulties, particulary if par ticle size and charge vary over wide ranges. If we use the multirange trajectory recorder the pro bability of recording trajectories of different particles has different values. So the results of recordings obtained in different ranges must be combined with different sta tistical weights. The present paper continues the treat ment of the problems discussed in [lo] • Here is shown 81 II that different particles of one and the same recording range must also be combined with different weights. Formu las are presented for the calculation of these weights. A numerical example is given to illustrate the error which may be made in the opposite case. The Table shows how the uniform distribution of particles of one recording range will be disturbed if experimental data are ,c arelessly pro cessed. 82 ЛАЗЕРНЫЙ НЕФЕЛОМЕТР НА БАЗЕ ФЭН-58 М.У. Арольд, Т.П. Б е р н о т а с Од н и ми зо с н о в н ы хн е д о с т ат ковнефело ме тр аФЭН-58 являет с яи с п о л ь з о в а н и еп ол и х р о м а т и ч е с к о г о света. В о и з б е ж а н и е о ш и б о кизмерений, в ы з ы в а е м ы х и зм ен ен ия ми с п е к т р а л ь н о г о состава, и с п о л ь з у ю тс т а б и л и з а ц и юс е т е в о г о на пр я ж е н и я [i] . Последнее, однако, н еи с к л ю ч а е ти з м ен ен ийв с п е к т р а ль но м с о с т а в ес в е т ап р ис т а р е н и ила мп оч ки н а к а ли ва ни я или е е замене. И с п о л ь з о в а н и е ин те рф ер е н ц и о н н ы хф ил ьт ро вп о з в о л я е т и с к л ю ч и т ь ошибки, в ы з ы в а е м ы еи з м е н ен ия ми с п е к т р а л ь н о г о со с та в асвета, о д н а к ом ал аяи н т е нси вн ос тьузкойс п е к т р а л ь н о й п ол ос ыз а т р у д н я е ти з м е р е н и ефотопотока. П р и м е н е н и е вк а ч е с т в еи с то чн ик ас ве т алазерап о з в о л я е т из ба в и т ь с я ио тэ т о г о недостатка. Дляу п р о щ е н и яи зм е р е н и яфо топотокал учла зера ц е л е с о о б р а з н о модулировать. С о з д а н и ел а з е р н о г он е ф е л ом етр анаб а з еФЭН-58 - являет с яс р а в н и т е л ь н оп р о ст ойзадачей. 83 О г р а н и че нн аянас х е м е (рис. I) п у н к ти рно йл ин иейч а с т ь пр е д с т а в л я е тс о б о йо с в е т и т е л ьФЭН-58 п о с л е переделки. П р и этомос та л ь н а яо п т и ч е с к а яч а с т ьФЭН-58 о с т а л ас ь б е з и з менений, заи с кл юч ени емис по ль з о в а н и яф о т оу мн ожи те ля ФЭУI шесто о к у ляр аи з а м е н ыФЭУ-19А (ФЭ У2) б о л е еч увс тв ит ел ь нымклаз ерн ом улучу, например, ФЭУ-38. Р ас см от ри мрабо тумо де р н и з и р о в а н н о г о нефелометра. Л у ч лазераЛГ-56 (X = 6328 i) падает, п о с л епрох ожд ен иярас ши рителялучаРипо сл е д у ю щ е г оп р е л ом ле ни ян а90° впрямо уголь но йп р и з м е Пр1, нап о л у п р о з р а ч н о ез е р к а л о31. Вка че с т в е зер кал ам о ж н ои с п о л ь з о в а т ьп л о с к оп ар ал ле льн уюнем ет ал лическуюс те к л я н н у юпластинку. Ч а с т ьс в е т о в о г опотока, о т р а ж е н н а яз е р к а л о м31, п о с л е п р о х о жд ен ияк он де нс ораKI п а д а е т нас т р у юаэрозоля. Ч а с т ь света, рассе ян ног ос т р у е йвк а ч е с т в еи з м е р я ем ог опотока, п о п а д а е тнак у бЛюм ераКЛ. К он с т р у к ц и е йФЭН-58 з а д а ну г о л в45° м еж д ур ас сеянымст р у е йа э р о з о л яиз меряемымп отоком ипада ющ имнас т р у юс в е т о вы мпот ок ом (лучом). КубаЛ ю ме ра до с ти га ет вк а ч е с т в епотокас р а в н е н и ятача ст ьс в е т о в о г о лучалазера, к о т о р а яп ро шл ач е р е зп о л у п ро зр ач но ез е р к а л о 3 I, ко нд е н с о р К2 ио т р а з и л а с ьо т32. К а кизмерительный,т а к ипоток с р а в н е н и ям о д ули ру ют сямо дул яторомМод, п о о че ред но пропус каю щи мвк у бЛ ю ме раи мп ульсыи з м е р и т е л ь н о г опотокаи потока сравнения. Ф о т оэ ле кт ри че ск ая система, у с т а н овл ен на яз аку бо мЛю ме ра, ком му ти р у е т с як о м м у т а тор ом (лампыЛ1, Л2, фотодиоды Фд1, Фд2, дискД свырезами), ус та но вл ен ны мнао с имотора М от модулятора. Нафотоумножитель, у ст ан ов ле нн ыйв м ес то окуляра, т е п е р ь по п е ре ме нн оп о п а д аю ти м п у ль сыи зм ер и т е л ь н о г опото каипо токасравнения. Блок-схема э ле к т р о н н о йч ас тил а зе рн ог онефел ом ет ра (рис. 2) анало ги чнас х е м ефо то эл ек три че ск ог отиндаллоскопа [2] . Такимпутемм о ж н ои з г о т о в и т ьд о с та то чн охорошийп р и б о р для о п р е д е л е н и як о н ц е н т ра ци им о н о д и с пе рс но го аэрозоля. В с л у ч а еп о л и д и с п е р с н о г оа э р о з ол яз а т р у д н е н и яв о з н и к а ю тиз-за за ви с и м о с т иформыин ди к а т р и с ырасс еян ия о тразмерачас тиц. О д н а к оп ос р а в н е н и юсп ерв он а ч а л ь н ы мФЭН-58 б л а г о д а р я 84 Ос новной ус и ли те ль тельнм! ус ил и т е л ь ФЭУ I Да тч ик и по ло ж е н и я У пр ав ля ем ый в ы с о к о в о л ь т н ый вы п р я ми т е л ь Блок п и т а н и я К ор ре к тирую щаяц е п ь Ком му та то р Сх ема ср ав не н ияи у с и л и т е л ь П ереклю ч а те ль режвдов Схема из ме ре ни яГ Рис. 2. Блок-схема элек тро нн ойчастилаз ер но го нефелометра мо но хр ом ати че ск ом уо с ве ще ниюне оп ре де ле нн ос ть з н а ч и т е л ь н о уменьшается. Есл ипр им е н я т ьдля и з ме ре ни йФЭУ2, н е о б хо ди мо з а м е н ит ь ус и ли те льп о с т о ян но готокаусилителемпере ме нн ог о тока. Тогдапринижн емп о ло же ни и зе рк ал а33 (рис. I) иприв е рхнемп ол ожениидвойнойпризмыПрЗм ожноиз ме ря ть по то к сравнения, ч т оне об х о д и м одлярегулировкич ув ствительнос т ииз ме ри т е л ь н о й системы. О д на коприиз мерении спомощью ФЭУ2 недо ст ат комявляетсяо т с ут ст ви ев оз мо жностиавто мат ич ес ког ор ег ул ированияч увствительности системы. Дляк а л ибр ов кил а з ер ног о нефелометрамо жн ои спользовать методику, опис ан ну юв [з] . Приэтом желательно, в м е с т о в з в е ш ив ан ияфильт ро вдля о п р е д е ле ни я общеймассычастиц аэрозоля, з а д е р ж а н н ы хфильтром, и сп ользовать сп ек тр ом ет рическийметод. 85 Литература 1. Sinclair, D., La Mer, V.K. Light scattering as a measure of particle size in aerosols. - Chem. Rev., 1949, v. 44, N 2, p.245-267. 2. А ро льдМ.У., МирмеA.A. Ф о то эл ек тр ич еск ийтиндаллоскоп. Уч.зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1977, вып.409, с.132-139. 3. Т а м м Э.И., Аро ль дМ.У. О бо п р е де ле ни ик он ц е н т р а ц и иа э р о зо л ян е ф е л о м ет ри че ск имметодом. - Уч.зап. Т а р т у с к о г оу н та, 1969, вып. 239, с. I4I-I45. A LASER NEPHELOMETER BASED ON FEN-58 M. Arold and T. Bernotas Summary Two versions of modernizing the nephelometer FEN-58 with the help of the laser LG-56 are presented. The measuring and reference fluxes are modulated. One of the variants makes it possible to regulate the sensitivity of the system automatically; the other one does not enable one to control it, although its construction is somewhat simpler. 86 А ВТ ОМ АТИЧЕСКИЙРЕГУЛ ЯТ ОРТЕ МП ЕРАТУРЫА ЭР ОЗОЛЯ A.A. Мирме, Т.П. Б ер но та с Ре г ул ят ор п о з в о л я е т вр уч ну юилиав том ат ич ес киу пр а в л я т ь т е м п е р ат ур ойп ос т у п а ю щ е г о вк ю в е т уа эр оз ол яп оот но шениюк т е м п е р а т у р ек ю ве тыву с т а н о в к едляизме ре ни яразмеров, за рядовип о д в и ж но ст ейа э р о з о ль ныхчастиц [i] . Ва в т о м а ти че ск омр е жи ме о нподд ер жив ае тразно ст ьт емпе р атур а э р о з о л яикю в е т ырав но йнулюилидругойза да нн ой в е л и ч и н е вп р е д ела х +0,01 К сточно ст ьюн еху же 0,002 К. Ре гу л я т о рвк л ю ч е нвт р а к та э р о з ол яме жд уразбавителем икюв ет ой (функциональная с хе манарис. I). Рис. I. Фу н к ц и о н а л ь н а яс х е м арегуляторатемпературы. 87 Уп ра в л е н и е темп ер ат ур ойо с ущ ес тв ля ет ся с о о т в е т ст ву ющи м на гр еванием (Н.Э. I и Н.Э. 2) пос ту па ющ ег о сразб ав ит еля (Р) о х л а ж д ен ног о аэрозоля. Датчиком с л у ж и тхромель-алюмель термопара, о д и нс п айко то ро йна хо ди тс я втепл ов омк о н т а к т е с ос те нкамик юв ет ы (К), ав то р о йпо ме ще н вт р а к т аэрозоля. Дейс тв ит ель на яр аз но ст ьт е м п ер ат ур о п р е д е л яет сяп опри бору, в х о д я щ е м у вси с т е м уа в т о к о м пе нс ац ион но го микровольтр и м е н е н и е тер мо па рыиР325 с в я з а н ос нан оа мп ер ме тр аР325. П н е о бх од им ос ть юизм ер ен ия ис клю ч и т е л ь н омалойразности те м ператур. Необ хо ди мо ст ь вэ к с п ер им ен та хп р иразны хо б ъ е м н ы х ск о р о с т я ха эр оз ол я (соответственноменяютсяп о с т о я н н ы е вре менит е рм оп ар ыинагревателя, ат а к ж ек о э ф ф иц иен тпреобра зо в а н и ямощн ост инагре ва те ля вт ем п е р а т у р у аэрозоля) в ы ну дилап о ст рои тьрегулятор сн ес ко л ь к о за ни же нн ымб ы ст ро де й ст в и е ми сэ л е м ен та мипредв ар ит ел ьн ойручнойуста но вк ит е м пературы. Нарис. 2 пр иведенапринципи аль на я схе маэ л е к т р о н н о г о блокарегулятора. Т о ч на яустановкатем пе ра тур ып о з в о л я е т уп ра в л я т ь те мпе ратуройвв е р хна 3+5 К. П ри б о л ьш ейр азностипо ль зу ют ся гр убойустановкой. Воб е и хс х е м а ху пра вл ен иямощностьюпри мененф аз оимпульсныйметод, б о л е еэ к он ом ич ныйиим е ю щ и й б о л е е "удобную" з а в и с имо ст ьм ощ ностио тв х о д н о г он а п р я ж е н и я п о сра вн е н и юсана ло ги чн ым и схемами. О с н о в н о еу с и л е н и еп ро ис х о д и т вмикровольтметре. Интегра т о рнаопе ра ци он но му си ли т е л е УТ531 о б е с п е ч ив ае т устойчи в о с т ьконтураа в т о м а т ич ес ко горегулирования. Данная с хемаинтеграторао т л и ч а е т с ятем, ч т оп о з в о л я е т до стичьпр ак тически беск он ечн уюп о с т оя нну юв р е мен иприне в ы с о ки хт ре бо ва ни яхкконденсатору. Компе нс ац ияпа ра з и т н ы х т ок о во с у щ е с твл яе тс яподводомдо по лн ит ел ьн ог о тока. П одб о ромэт о г отокат а к ж ев ыб ир ае тс яв ел ич ин аи з н акпо дд ер жи ва е м о йрегуляторомразноститемператур. О б эффе кт ив но ст ирегуляторасв и д е т е л ь с т в у е т следующее: есл иб е зрегуляторао д и нэ к с п е р и м е н т за н и м а лн ем е н е е од н о г о часавремени, т о срегуляторомв ременит р еб уе тс яв се г о 3+5 минут. 88 Литература I. Т а м м Э.И., Ф иш е рМ.М. О п р е д е л е н и еразмеровиз а р я д о в аэ ро з о л ь н ы хч ас ти цвпр ед ел ахр а ди усо во т0,35 д о 1,2 мкму л ь т р а м и к р оск оп ич ес ки м (траекторным) методом.Уч. зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1973, вып. 320, с. 109-128. AUTOMATIC-CONTROLLER OP AEROSOL TEMPERATUEE A. MIrme and T. Bernotas Summary The paper presents the description of an automatic tem perature controller maintaining the difference of tempera ture between the aerosol and the measuring cuvette at ze ro or at any other given small value with an accuracy of about 0.002 K. The control circuit is made up of a differ ential thermocouple, a photoelectric microvoltmeter, an integrator, an output regulator and an electrical heater. 90 G П О В ЫШ ЕН ИИП Р О И ЗВ ОД ИТ ЕЛЬ НО СТ ИЭЛ ЕК ТР О А Э Р О З О Л Ь Н О Г О УСТРОЙ СТВ АДЛЯГР УППОВОЙ ВАКЦИ НА ЦИ И М.Н. Белов, Л.Ю. Виснапуу, А.М. Д воркин Аэ ро з о л ь н о еу с т р о й с т в одлягруп по во йва кц ин ац ииживот н ыхиптиц, о п и с а н н о е врабо те [i] , припитаниис ж а т ы м возду хо мсизбыт оч ны мдавле ни ем 2 а ти м е е т цроизводительн о с т ьп орасп ыл ен но йжидк ос ти0,1 г/с ип р о и з в о д и т е л ь н о с т ь п ос у м м а р н о м у за р я д ук а п е л ьраспыла20 нА. Для с о в р е ме нн ой в е т е р и н ар но йпр ак ти кинео бх од им ыгенера то рыва кц и н н ы ха э ро золей б о л е ев ы с о к о йпроизводительности. Ц ел ь юнаст оя ще й ра боты б ы л оу в е л и ч е н и ерасходажидко ст ии со от в е т с т в у ю щ е г о т о к ак о нв ек циина зв а н н о г о уст ро йст вапу т е мо п т и ми за ци ие г о ге о м е т ри че ск ихразмеров. Реш ени юпо ст ав ле нно йз а д а ч ис п о с о б с т в о в а л ос о з д а н и еб о л е еинт ен си вн ойэ ж е кц иидополнитель н о г ов о з д ух ач е р е зс еп а р а ц и о н н у юкамеру. И зра боты [2] известно, ч т он аэф ф е к т и в н о с т ь э же кт ор а з н а ч и т е л ь н ов л и я е тдлинак а м е р ысмешения. В с л у ч а ек о ро тк ой ка ме рып о л н о г опе ре рас п р е д е л е н и яэ н е р г и ип ом а с с е газа н е достигается, п р и че мв о з р а с т а ю тп о т е р ивдиффузоре. В с лу ч а ез н ач ит ел ьн ойд линык а ме рыс м е ш е н и яп о л н о ед а в л е ни е сме с ииэ фф е к т и в н о с т ьэ ж е к т ор ас н и ж а ю т с яиз-за ув ели че ни япо т е р ьнат р е н и е ос т е н к икамеры. О п т и м ал ьн аядлинака меры с м е ш е н и яв ы б и р а е т с яо б ы ч н о эк сп ер име нт ал ьн ымпутеми п о различнымисточни ка мравна6...10 ди ам етрамэжектора. Для т е о р е т и ч е с к о г оо п р е д е ле ниядлиныка м е р ыс м е ш е н и янеоб хо ди мо з н а н и ез а к он овв ы р а в н ив ан ияп о т ок овп од ли н е ка м е р ы смешения. Ме ждуп о л я м ис к о р о с т ивк а м е р ес м е ш е н и яи в с во бо д н о йс т р у ес у щ е с т в у е т подобие, нао с н о в а н и ик о то ро го мож н ор а с счи та ть п р о ц е с сс м е ш е н и япот ок ов вэ ж е к т о р е иу к а з а т ь с п о с о б оп ре д е л е н и ян е о б х од им ойдлиныкамеры. С о г л а с н ор а б о т е [2] , о п т и м а ль на яо т н о си те ль на я длина к а м ер ыс м е ш е н и ям о ж е тб ы т ьв ы раж ен априб лиж ен но йформулой: 91 опт 2d _ г д е t hl ci - длинаид и а ме тр к а ме ры смешения, £ - коэф ф и ц и ен т трения, а - ко нстантат ур бу л е н т н о с т и потока, о с= S{/ S 2 - г е о м е т ри че ск ийп а р а мет рк а мер ыс м е ш е н и я( и $ 2- пл ощадипо пе р е ч н о г ос е ч е н и яз ж е к т и р ую ще йиэжектируемой с т р у инав х о д е эжектора), п = М2/ -к о э ф ф и ц и е н т эж е кц ии ( Л /гиMt - м а с с о в ы ерасходыэ ж е к т и р у е м о г о иэжекти ру ю щ е г опотоков). Каквидно, чемб о л ь ш еп а р а м е т р л, ико эф ф и ц и е н та , т е м ме н ь ш ен е о б х о ди ма ядлинакамер ы смешения. Такк акз а ви си мо ст ь па ра ме тр овэ же кт ор ао тдлины ка м е р ыс м е ш е н и яв б л и з и е ео п т и м а л ьн ого зн а ч е н и яв ы р а ж а е т с яп о ло ги микривыми, т о дл и н ук ам ер ым о ж н ов ы б р а т ьн е с к о л ь к омен ьш ейо п т и м а л ь н о г о значения. Неп ос р е д с т в е н н о еп р и м е н е н и еп р и в е д ен но йфо рм улы для о п р е д ел ен ияо п т и м а л ь н о йдлинык а м е р ыс м е ш е н и яи л и ме т о д и к ирасчетао с н о в н ы хг е о м е т р и ч е с к и хразмеровг аз оструй н ы хэ ж ек то ро в [з] затруднено, пос ко ль куп от ок см е с ип о с л е эжект ор арезкоиз м е н я е тс в о енаправление, п о п а д ае т всепарационнуюка м е р уил и шь з а т е мп о к и д а е ту с т р о й с т в оч е р е з в ы х о д н ы е отверстия. У со ве рш ен ств ов ан ны йв а р и а н тус тр ой ст ваизоб ра же н н а рис. I. Ра змерыц и л ин др ич еск ой с е п а р а ц и о н н о йкаме ры 7 б ы лио с та вл ен ы прежними: д и а ме тр 220 ммив ы с о т а330 мм. Шесто диффузора, вп е р в о на ча ль но мв а р и а н т е пр ед от в р а щ а ю щ е г о пря мой вых о дк а п е л ьраспылаи зс т р у ираспылителя, нав х о д ев се п а ра ци он нуюка м е р у7 уста но вл енаци ли нд р и ч е с к а ятр уб а8, об ра зу ющ аяк а ме ру с м е ш е н и яэжектора. Э к с п е р и м е н т а л ь н об ы л ио п р ед ел ен ыз ави с и м о с т ип ро изводи т е л ьн ос тиустрой ств а (расходара сп ыленнойжидкости) о тг е о м е т р и ч е с к и хразм ер ов (d , 6 ) к ам ер ыс м е ш е ни яэж е к т о р а п риразл ич ны хр ас ст оя ни ях ( Л ) междупе ре дн имср е з о мрас пылит ел я ив х о дн ымсе ч е н и е мкамер ыс м е ш е н и я иприразлич н ы хд а в ле ни ях (Ри з (з) с ж а т о г о воздуха, п и т а ю щ е г ораспыли тель. О п т и м а л ь н о ер а с с то ян ие /i м е ж д ураспылителемив х о д ным с е ч е н и е мис пы т а н н ы хк а м е рс м е ш е н и яо к а з а л о с ьрав ны м 20 мм» П р иэ т о мз н а ч е н и ип а ра ме тр а К по лу че ныв с ен иже пр ив е д е н н ы е зависимости. 4 2 6 7 8 9 40 44 Рис* I. О бщ ийв и дус тро йс тв ад л я вакцинации: I - ш ла нг по д а ч ис ж а т о г о воздуха; 2 - шланг п о д а ч ираспили в а е м о йжидкости; 3 - распылитель; 4 - ручка; 5 - держатель; 6 - крышка; 7 - камера; 8 - труба; 9 - кабель; 10 - и с т о ч н и к и н д у ц и р у ю щ е г о напряжения; II - ножка; 12 - р е з ер ву арж и д к о с т и * Методикаи зм е р е н и й О б щ а яс х е м аи зм ер е н и ярабочих п а р ам ет ро ву ст ро йст ваизоб р а ж е н ан арис. 2. Т е х н и ч е с к и е хар ак те рис ти киустрой ст ва оп р е д е ля лип ометодике, о п и са нн ойвр а б о т е £4] . Вк а ч е с т в ер а спи ли ва ющ ег ог азапр им е н я л с яс ж а т ы йвоздух, по да в а е м ы йвр а сп ыл ит ел ьч е р е зр ед ук то ри з бал ло наИГ. Рас пи ли ва ем ойжидк ос ть юявляла сь во до пр о в о д н а я вода, к о т ор ую н а л и в а л и вр ез ер ву арРЖ- измер ит ель ны йцилиндр. И с т о ч н и к н а п р я ж е н и яИ Н (500 В) питался, д ля и з о л яц ии с х е м ы о т земли, ч е р е зт р а н с ф о р м а т о рТ р 1:1. М а с с ов ыйрасх одра спиливаемой в о д ыи зм ерялик а к мж= Д т ж /A t , г/с, г д еAnijfc- масса воды, г, ра сп ыленной з ав р е м я At , с, к о т о р ы е о п р е де ля ли п ос ни же ни юур о в н я во ды визмер ит ель но мц и л и н д р е 93 Рис. 2. О бщ ая схе маизме ре ни яр абочих п а р а ме тр ов у с т ройства: ИГ- и сточник с ж а т о г о газа; И Н- и с т о чн ик и н д у ци ру ющ егонапряжения; Р- р асп ыл ит ел ь си н д уц ир ую щи м электродом: Р Ж- резе рв уа рр ас пи ливаемойжидкости; т ризоли ру ющи йтрансформатор; 1к- и зм е р и т е л ьтокаконвекции. ип о секундомеру. Ра сходэж ек ти р у е м о г ово зд уха Q , л/с, за м е р я л и з а р а н е е п р о т ар ир ов анн ыманемометром, под со ед ин енн ымк ов х о д ук а м е р ы смешения. Токкон век ци и 1к, нА, к а п е л ьа э р о з ол яизме ря лимилливольтмикроам пе рм ет ро мтипаФП6/2. Ма ксимальныйр аз мер к ап е л ьа э р о з о л яи змерялипо дм ик рос копом, п ред ва р и т е л ь н оо с а ж да яи хнап р е д м е т н о е стекло, по к р ы т о ес л о е мт ра нс ф о р м а т о р н о г омасла. Ре зу ль та тыи с с ле до ва ния Цельюп р о в е д ен но го и с с л е д ов ан ия б ы л ов ы я в л е н и ез а в и с и м о с т ира бочихпарам ет ро вустрой ст вадляв а к ц ин ац иио те г окон с т р у к т и в н ы хире жи мн ыхпараметров. Крабочимпарам ет ра мот н о с я т с ям ассовыйрасходжидкостиМжит о кконв ек ци и IR . В п р о ц е с с е ис сле до ва ни яи з м е ня ли ськ он ст р у к т и в н ы епар аме тр ыд и а м ет рd идлина С к аме ры с м е ш е н и яэж ек тор аирежи мн ый п а р а м ет р- и з б ы т о ч н о ед а в л ен иериз^ воздуха, п и т а ю щ е г о 94 распылитель. П р ио пр ед ел ен иизави сим ос тирасходажидкости о тк о н с т р ук ти вны хп а р ам ет ро вкамерыс ме ше ни яда вл ен ие в о з духаподд ер жи ва лиравным 1,5 ат. Соо тв е т с т в у ю щ и е гр афики пр ед ст ав лен ынарис. 3. 13 0 мм 170пм d-20 мм О 100 200 300 6, мм Рис. 3. З а в и с и м о с т ьрасходажидкостио тпарам ет ро в к ам ер ы смешения. Наибол ьш ийрасходжидкости = 0,27 г/с б ы лпо лу че н п р и d = 130 мм и t = 280...300 мм. Придальнейшемувели ч е н и идиамет ра р а с хо джидк ос тиMj. уменьшался. Например, п р и d = 170 м м Mjj = 0, 23 г/с. Нао сн овании пол уч ен ны х за ви с и м о с т е йб ы л аизгот ов ле накамерас м еш ен ия с л е д у ю щ и х размеров: d = 120 мм, С = 280 мм. В с ед а л ьн ей ши е измере н и яп р ов од илип р иу к аз ан ны хк он ст ру кт ивн ых параметрах. Ре зу ль та тыизм ер ени йхарактеристикустр ой ст ва ,пре дстав ле нынарис. 4...6. К а кв и д н ои зрис. 4, впр ед ел ахи з б ы то чн ог од авления эж е к т и р у ю щ е г ово здухао т 1,0 до 2,0 а тпроис хо ди тпракти ч е с к ил и н е й н о еу в е л и ч е н и ерасхода э же кт ир у е м о г о воздуха. И зрис. 5 и 6 видно, ч т о сувеличениемри з бп р о и сх од ит во з р а с т а н и е№ дп опл ав но йк р иво йил и н е йн ое в о з р ас та ни е IR . Э т ос ви д е т е л ь с т в у е тотом,ч т осу величениемрасходараспили в а ю щ е г ов о з ду хап о в ыш ае тсяэ фф ект ив но ст ь удале ни яз а ря же н н ы хч а ст ици зз о н ыи хобразования, ч е му сп о с о б с т в у е т и 95 э х е к ц и яд о п о л н и т е л ь н о г о воздуха. У д е л ьн ый з а р я д лу ча е м о г оа э р о з о л яп р иэт омсу ве ли че ние мРи ззрастет. о? 1,0 1,5 2,0 p „f,am Рис. 4. З а в и с и мо ст ьрасходаэ жек ти р у е м о г ово зд ух ао т д ав ле ни яр ас пи ли ва вш его воздуха. М ж>г/с О 0,5 1,0 1,5 2,0 2J5 Ри*6>ат Рис. 5. З а в и с и м о с т ьрасходажидк ос тио тд а в л е ни я р а сп ил ив аю щег о воздуха. 96 Р«з8 ,<*т Рис. 6. З а в и с и м о с т ь токаконв ек ци ио тдавления р ас пи ли ва ющ ег о воздуха. Вп р о ц е с с е оп ы т о вб ы л ои с с л е д ов ан от а к ж ев л и я н и е эжекц иинам а к с и м ал ьн ыйр аз мерк а п е л ьаэрозоля, п ол у ч а е м ы хна в ы х о д е ус тр ой ст вадлявакцинации. Максим ал ьн ыйр аз мер ока з а л с я впр е д е л а х22...34 мкм. П р ииспы та нииус тр ой ств а п р е ж н е йконструкции, б е з эжектора, э т о тразм ер б ы л вдиа п а з о н е 20...30 мкм. В ы в од ы В ве де ни емэ ж е к ц и ид о п о лн ит ел ьн ог ов о з д ух абы лаувели че нап ро из в о д и т е л ь н о с т ьустро йс тв адля вакцинации. Так, п р ии зб ыт оч но мдавл ен ии с ж а т о г овоз ду ха 1,5 а т п р о и зво д и т е л ьн ос ть п ор ас пы леннойжидкостив о зро сл ас0,10 д о 0,23 г/с, ас у м м а р н ы йт о кз ар яж е н н ы хк а пе льра спылауве л ичился с20 до80 нА. П риэтомма ксимальныйраз ме рч ас т и ца э р о з ол яу вел и ч и л с ял и ш ь на 10%. 97 13 Литература 1. Р е й н е тЯ.Ю., В и с н а п у уЛ.Ю., СулаЭ.В. А э р о з о л ь н о еу с т р о й с т в одл яг ру п п о в о йвакцинации. - Уч. зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1975, вып. 348, с. I04-II0. 2. Абра мо ви чГ.Н. П р и к л а д н а ягаз ов аядинамика. М., 1953. 3. С о к оло вЕ.Я., З и н г е рН.М. С т р у й н ы е аппараты. 2-е изд. М., 1970. 4. Висна пу уЛ.Ю. Э к с п е р и м е н т а л ь н о еи с с ле до ва нием о д ел ей п н е в м а т и ч е с к о г ор асп ыл ит ел я синдуцир ую щи мэлектродом. — Уч. зап. Т а р т у с к о г оун-та, 1973, вып. 320, с. 187-208. ON RAISING THE PRODUCTIVITY OF AN ELECTROAEROSOL DEVICE FOR GROUP VACCINATION M. Belov, L. Visnapuu and. A. Dvorkin Summary The paper describes an improved electroaerosol device used for group vaccination. The device has higher technic al specifications obtained by using the additional air passing through the separation chamber. Compared with the former electroaerosol device designed for group vaccina tion, the consumption of the liquid to be spreyed increas ed from 0.10 to 0.23 g/sec, the convection current rose from 20 to 80 nA while the maximum size of aerosol drop lets increased only by 10 per cent. 98 С О Б С Т ВЕ НН ЫЕПОМЕХИПР ЕО БРА ЗОВАТЕЛЯС ДИНАМИ ЧЕС КИ МКОНДЕ НС АТО РО М О.В. С а к с Вв е д е н и е И зв сехиз ве с т н ы хт и п о вуси ли те лейпо ст о я н н о г от о к ан а и бо льшуюч у в с т в и т ел ьн ос тьп от о к уип оз а р я д уо б е с п е ч ив ает эл ек т р о м е т р и ч е с к и йус ил и т е л ь (ЭМУ) спреобразователи* н ади на ми че ск омк он д е н с а т о р е (ДК). Одними зп ут ейд ал ьн ейшего п о вы ше ни ячу вс тв ит ел ьн ост и иу л у ч ш е н и яэ к с п л у а т а ц и о н н ы хс в о й с т в ЭМ У сДКявляется, по-видшому, ус ов е р ш е н с т в о в а н и еп е рс пе к т и в ны хк он ст ру кц ийп р е о б ра зо ва те ле йпутемуменьш ен ияпомех. П одс о б с т в ен ны мипо ме хам ипреобр аз ов ат ел ясди намическим ко нд ен са то ро м (ДК) з д е с ьп он им аю тс ялюбые п е р е м е н н ы ен а п р я жениян ае г овыходе, у р о в е н ькот ор ыхса мо пр о и з в о л ь н оменяет ся. С о г л а с н от а ко муопре де ле ни юко нтактнаяра зно ст ьп от е н ци а л о в (КРП) ип а р а зи тны йт о кт а к ж е рассма тр ив аю тс якакв ы зы в а ю щ и еп о ме хиДК. Вопросуи с с ле до ва нияпо ме хДКпос в я щ е н ом алоработ.Вли т е р а т у р е за тр о н у т ыво сн ов но мво пр осыдр е й ф ако нтактнойр аз но с т ипотенциалов, п а р а з и т н ы ет о к иДКиб ы с т р ы еф луктуации (тепловые ш у мыимодуляцияс е т о ч н о г о тока) [i - 5 идр.] . Об общаяданные, и з в е с т н ы еизлитературы, и эксперимен т а л ь н ы еданные, п о л у ч е н н ы е авторсм, мо жн ов ы д е л ить с л е д у ю щ и е ви дып ом ехвДК: - в и б ра ци он ны е помехи; - помехиот си ст ем ывозбуждения; - помехи, о бу сл ов л е н н ы еконта кт но йразностьюпотенциалов; - т о к о в ы е помехи. Теорияп омехДКявляетсяважнш дляк о н с т р у кт ора р у к о водс тв омцривы б о р епараметров, размеров, материалов, р ас по ложенияикреплениядеталей, ат а к ж еко нс трукцииДК. По этому вданнойра б о т ете ориипомехДКуделяетсяп ер во о ч е р е д н о ев н и мание. 99 Прежде, чемп р и ст уп ит ькан ализуо т де ль ны хв идо вп ом ех ДК, приведемн е с к о л ь к охарактеристик, со п о с т а в л е н и екот ор ых да ет пре д с т а в л е н и е ос ло жн о с т ис п е к т р о всо бс т в е н н ы хпо ме х преобр азо ва те лясДК. Вк а ч е с т в еп р и м е р а сн ят ых а ра кт ери ст и киДК, ис по ль з у е м о г ов с е р и йно мм илл ив ол ьт ме тр еВ 2-^ аи м е н но: ча ст о т н ы ез а в и с и мос тико эф ф и ц и е н т амо ду ляции т , н а пряже ни як ом пе нс ац ииUKOMn ио ст а т о ч н о г о нап ря же ни я Uacm (С м. рис.1). Ука зан ны ехар ак те ри ст ик ис н я т ыприпосто ян но му р ов н ет о к авозб уж де ни я =100 мА сп омощьюустановки,прин ципиальнаяс х е м аио п и с а н и екот ор ойпри ве де нывприложении. Каксле ду ети зк ри во йI (рис. I), о п ис ыва ющ ейчастотную за ви с и м о с т ьк о э ф ф и ц и е н т а т ,о сн овнаяре зо нанснаяч а с т о т а уп ругойсис те мыДК с о с т а в л я е т423 Гц, приэт омдобро тн ос ть Q » 6. К р о м е того, н ача с т о т ео к о л о 670 Гцн а бл юд ае тс яе щ е не бо л ь ш о йрезонанс. В обл ас тич а ст отв ы ш е 600 ГцкриваяII ду бл ир уе ткривуюI вувел иче нн оммасштабе. Н а ср е д н е мг р а ф и к ерис. I п р е д с т ав ле на час то тн ая з а в и с и мо стьуров нян а п ря же ни я UKom, н ео б х о д и м о г одляк о м п е нс ац ии к он та кт но йразн ос тип о т е н ц иа ло випо м е хДК. UK0Mtr э т оп о с т о ян н о е напряжение, п о д а н н о ен ав х одпреобразователя, п рик о тором,перем ен ны йси г н а лн ав ы х о д еу си лителяч ас тотым одуля ци и (УЧМ) д ос тигаетми ним ал ьн ог означения. Есл иб ып о ме хи отсутствовали, т оUWMn р а вн ял ос ьКРПсо братнымз н а к о м и е г оч ас тотная з а в и с и м о с т ьб ы л а бып ре д с т а в л е н ап р я м о йл ини ей. И зм е н е н и е уро вн яикоып пр ии зм ен ен иичастотым о ду ля ци и св ид ет е л ь с т в у е тон а л ичи ипомех. Н а рис. I к р и в ы е I иII о т р а ж а ю тоднуит уж ез а в и с и м о с т ь и^нп » н0 вр аз ны хмасштабах. Кри ва яI UKOM„н еп о з в о л я е тт о ч н оо т в е т итьн авопрос, к а к о в аКРП (UKft) дан ног оДК. Д е л о втом, ч то11ш ^ ~ UKp и м е е т м ес то т о л ь к о вчастномслучае, к о г д ас у м м авсехпомехра в н а нулю. Поэтому UK0Mn , и з м е р е н н о ен ао дн ой с л у ч а й н овыбр ан ной частоте, н и к о г д ан еп о з в о л я е т сп о лн ойуверенн ост ьюу т в е р ж дать. ч то UWMn ч и с л е н н ора в н ок о н т ак тн ойра зн ос тип о тен ци а лов. Uy о п р е д е л ял ос ьав торомп ос ле ду ю щ е йм е то ди ке (рис. 2). * УказанныйДКм а л о отлич ает сяо тДК-60, о пи с а н н о г ов р а б о т е[б]. ДК-60, р а з р аб от ан ны йавтором, являетсяпро то ти по м с о о т в е т с т в у ю щ е г оп ро м ы ш л е н н о г о прибора. 100 Рис. I. Ча ст о т н ы ех арактеристикиm(jtJ, .д и н а м и ч е с к о г оконденсатора. 101 и Н аод но йвы бр а н н о йч а с т о т е 423 Гц) с н и м а л и з а в и с и м ость UKOHn о тт о к ав о з б у ж д е н и я сп ост еп ен ны му мен ьшением(5 ^ 17.5 о тс т адо нескол ьк их мил ли ам -- -- -ик„ пер. Этуопер ац июпо вт о р я л ие щ е н адвухчастотах, вы бр а н н ы хн и ж е ив ы ш е первой. П р иl О ч 17.0 в с еп о л у ч е н н ы еп р е д е л ь н ы ез н а ч е н и я UK 0 t t f t (0) с х о д я т с я п р и б lSoti л и з и т е л ь н о в о д н о м м е с т е в п р е 50 (00 тА делах з о н ын е ч у в с т ви те ль но ст и Рис.2. Копределениюк о н £50 мкВ (см. рис.2). С р е д н е е т а к т н о йр аз но сти з н а ч е н и е 1/^(0) собрат ны м по т е нц иа ло вДК. зн а к о мп р и н я т оз аз н а ч е н и е КРП, т.е. =-(17,39^0,05) мВ. Вернемсякхарактеристикам, приведению* н арис. I. Н а с т г ж н я мг р а ф и к еп р е д с т а вл ен аз а в и с им ост ьо ст а т о ч н о г он а п р я ж е ния U„ж , п р и в е д ен но гок овходупреобразователя, о тч а с то ты мо ду ляции . Под э т и мт ерм иномпо ни ма ет сяследующее. По ст оя нн ым н ап ряж ен ие м мо гу тб ы т ь ск ом пе н с и р о в а н ы UК/, ит о л ь к от ес о с т а в л я ю щ и е перио ди че ск ихпомех, ч а с т о т а ко то ры хр а в н ач а с т о т е , афа за с о с т а в л я е т0 ш л а-рс о т н о с и т е л ь н офазыкол еб ан ийп ластиныДК. Н е к о мп ен сир уе мо еп е р е м е н н о е напряжение, на бл ю д а е м о ен ав ы х о д еп р е об ра зо ват ел я сДК, н о с и тн а з в а н и е "остаточное напряжение" иобо зн ач ае тся д ал е еч е р е зм осгя. О н оп р е д ста вл яе тс о б о йсум м уна пр я ж е н и й в ыс ши хг арм он ик счаст от ам и2/м, 3/м, 4/* ит.д., ат а к ж е со ст ав ля ющи хп ом ех сч ас тотой / м , с д в и н у т ы хп оф а з ен а-j о т н о с и т ел ьн о колеб ан ийплас ти ныДК. П риа н а л и з е пом ехДК ц е лесоо бр аз но-ао с тсравнить сполезным сигналом, создаваемым входнш п остояннымнапряжением. П р и в е д е н н о ек ов хо дуо с т а т о ч н о ен ап р я ж е н и е Уоет. ч и с л е н н о ра в н оприращ ен июп ос т о я н н о г о на пр яж ен иян ав х о д е преобразователя, к о т о р о ес о з д а е тн ав ы х о д епр еобразователяп р и ращ ен ие пе ре м е н н о г онапряжения, ра в н о е эф фек ти вн ом уз на че ни юо ста то чн ог о напряж ен ия Н а рис. 3 и4 пр едставленыпример« о пре деления 1/деп. По сл еднийявляетсяфрагмент«* п е р в о г ори су нк а ву в е л и ч е н н оммасштабе. П оо сиор ди на т( на несеныпоказаниямил л и в ол ьт ме тр аВ2 (см. приложение). В п р и м е р евелич ин а /* со- 102 н о г он а п ря же ни я 0ост . вувел ич енн оммас штабе. с т а в л я л а 320 Гц. С пе кр ал ьн ый с о с т а во ст а т о ч н о г о напряж ен ияизмен яе тс я с и зм е н е н и е мчас то ты . Так, например, приис сл ед ованномо б р а з ц еДК вобл ас тича с т о т fH= 90 + 600 Гц (рис. I) п р е о б л а д а е тс о с т а в ля ющ аясч ас то то й 2fM, од н а к ое ефо р м аот л и ч а е т с яо тс и н у с о ид ал ьн ойт е мбольше, чемв ы ш ек оэ фф ици ен тмо дуляции. 3 об л а с т ич а с то тв ы ш е 600 Гцфо рма о с т а т оч но го напряж ен ия п р а к ти че ск и синусоидальна. Р е з к о ев о з р а ст ан ие уровня ^ж н а ч а с т о т е /и= 1710 Гцоб ъяс няетсяре зонансомупр уг ихк ол еба н и йизолятора, н акот ор омн ах одятсяс л у ч а й н ы е заряды. К ол еб лю щиесяв м е с т е си з о ля то ро мз а р я д ымодули ру ют э л е к т р о с т а т и ч е с к о еп о л емежду н е п о д в и ж н о йпл ас тинойДК икорпусом. Таким образом, н ач а с т о т е 1710 Г цн аб людаетсяод ини зв и д о вви б р а ц и о н ны х помех. З а к а нч ив аяр а с с м о т р е н и е характеристик, пре дс тав ле нн ых н а рис. I, с л е д у е тотметить, ч т о со по ст а в л е н и е иис сл е д о в а н и е ч а с то тн ых з а в и с и м ост ейра зличныхпар ам ет ро вДКявляетсяо с н о в н ы м эк сп ер им е н т а л ь н ы мметодомо бнаруженияи с т оч ни ко в с о б с т в е н н ы хпо ме хп ре образователясДК. П оэ т о м уметодумо г у тб ы т ьо п р еде ле ныоб ластипр ак тическип рименимыхч а ст от модуляции, у ро внио с та то чн ого напряжения, н еж ел а т е л ь н ы ер е зо н а н с н ы еяпления, не до с т а т к иконс тр ук ции электр ос та ти че ск их имагнитныхэ к р а н о в и пр. 103 Ви бр ац ио нны еп о м е х и Вибрационнымипомех ам ибудемн а з ы в а т ьпе ре м е н н ы ен а п р я ж е н и ян авыходе преобразователя, возникающие врезультате пе реходавибрацииск ол ебаицихсядеталейДКн ан е п о д в и ж н ы е д е т а л ии л иузлы. Вибрационные помехимогутвозникать также в н еда, когдавибрациякорпусаДКпереноситсянаусилитель н у юл а м п уи л итранзистор, высокоомныйрезистор, соединитель н ы йпроводит.д. Ис точникамивиб ра ци он ны хпомехвп р е о б р а зо ва те ле сДКм о г утбытьп ро в о д я щ и едетали, п ри кр е п л е н н ы ен е ж е стк о ип р и с м е щ е н и им е н я в ш и еемкостьмеждукорпусомивходомпреобра зователя. Т а к и м ид е т а л я м имогутбытькак электрическисое ди ненные скорпусомп ре образователядетали, такии з о л и р о в ан ны ео ткорпуса, в 4т о мчи с л ес о е д и н е н н ы е сн еп о д в и ж н о й об кладкойДК. Вибрацияэ т и хдеталеймодули ру етэ л е к т р и ч е с к о е п о л ем е з д увходомикорпусом, создаваемое, например,контакт н ойразностьюпотенциалов. Вр е з у ль та те э т о г он ав ы х о д еп р е об разователяп оя вляетсяпа разитныйп ер ем ен ный сигнал, во б щем с л у ч а ен ес о в п а да ющ ийп оф а з е со с н о в ны мс и г н а л о мДК. И ными словами, в ибрирующаядетальмо ж е тде йс твоватьк ак п а ра зи тныйДК. И ст очникомвибраци он ны хп омехвп р е о б р азо ва те ле сДКмо г у тс л у ж и т ьт а к ж е изоляторы, подверг аю щи ес ядеформ ац ии и н е с у щ и е эл ек тр ос т а т и ч е с к и е заряды, причем ви б р а ц и о н н ы еп о мехида ютли шь т еиз ол ято рысзарядами, э л е к т р о с т а т и ч е с к о е п о л е которыхо х в аты ва ет пр о с т р а н с т в омеждувхо до мико р п у с омДК. Ч а щ ев с е г о и ст оч ни комта к и хпо ме хяв ляетсяи з о л я тор, ккоторомуприкрепленанепо дв ижн аяо б к л а д к аДК. Дефор мацияиз ол я т о р аДК сч а с т о то ймодуляциивызыва ет сявиб ра ци е йкор пу са преобр азо ва те ляи л из в у к ов ымдавлением, ра с п р о ст ра ня ющ им сялибо п окорпусу, л и бо п ог а зо вой с р е д ео тп о д вижнойоб кладкин анеподвижную. При си мм ет ри чн омдейст ви и вибра ци иилидавленияэ т о твидпомехи м е е тм ин им ал ьн ое з н а че н и е (например, вДК т и п аДРК-2)[7]. Одн а к оз а м е т н ы еп о м е хиэ т о г овид ам ож но н аб л ю д а т ьп риизоляторах, фо р м ак о т о р ы х н а п о ми на етмембрануи л илист, т.е. п р ималомо тн ош ен иит о л щиныкдиаметруилидлине. П римеромт а к о йп о мех ис л у ж и тп ик Uоап н ача с т о т е 1710 Гц (рис. I). Вибрацияк о р пу саДКм ожетпереноси ть сявб о л ьше йи л и меньшеймере н ад ру ги едеталииузлыв х о д н о г оустройства. 104 \ Привибр ац иив с ен е ж е с т к оп р и к р е п л е н н ы еэ л е м ен тыв хо днойце пиусилителя, т а к и е как (см. рис.5) ра зд ел и т е л ь н ы еэ л е м ен ты Rp иср , в ходнойрезис то р/^хидр., могут о б р а з о в ыв ат ьп а р а зи т н ы йДК. Рис. 5. Принципи ал ьн аяс х е м апреобра зо ва те лян аДК. I - п р е о б р а з ов ате ль н аДК; 2 - у с и л и т е л ь ча ст от ымо дуляции (УЧМ); Rp - р а з д е л ит ель ны й резистор; Ср - разд ел ит ел ьн ыйконденсатор; - вх од но йре зи сторУЧМ; С^- в х о дн ая е м к о с т ьУЧМ. Пе ре м е н н о е напряжение, во з н и к а ю щ е е вр е з у л ь т а т еп е р е н ос а в и б р а ци иДКн ала мп уи л ит р а н зи сто р (микрофонный.эффект), т а к ж ем ожет б ы т ьу с л о в н ор а с с мо тр ен ок аквибраци онн аяп о м е х а преобра зо ва тел ясДК, о д н а к об о л е ед е та ль но е г ора сс ма т ри в а т ьн ебудем, по ск о л ь к уо н оз а в и с и то тк он с т р у к ц и илампы и л итранзистора. От м е т и млишь, ч т оп ри н е у да чн омк ре п л е н и и лампые ев и б р а ц и о н н ы е помехи, пр и в е д е н н ы ек овходуп р е о бр а зователя, могутдос ти га тьп о р я д к ан ес ко ль ки хмилливольт,как н а б л ю да ло сьвп р а к т и к еа в т о р а пр ир аз р а б о т к еэ л е к т р о м е т р а УТ-6801 [8]. Л ю б о еп е р е м е н н о ен а п р я ж е н и ев и б ра ци он нойп о м ех иво бщ ем с л у ч а ес д в и н у т оп оф а з е от н о с и т е л ь н о на пр яж ен ияп о л е з н о г о сигнала. Э т о объя сня ет сятем, ч т ов иб р а ц и о н н ы еп о ме хип о я в ляютсявр е з у ль та те выну жд ен ны хколебаний, ф а з а кот ор ых в о бщемс л у ч а ен ес о в п а д а е т сф азойде йс твующей силы. Н арис. 6 п р и в е д е н а векторнаядиа гр ам ма п о ле зн ог оип ар аз итн ог ос и г н а л о в, сдв ин у т ы хп оф а з ен аугол (р. Векторп о л езн ог ос и г н а л ао б о зн аче нч е р е з UA , ав е к т о рпо мехи- Uß . Посл ед ний р аз ло же нн ас о с т а в л я ю щ и е U'e и U£ . Сос та вл яю ща я U 'B , с о в падаю ща яп оф а з е сп о л е з ны м сигналом, в п р и н ц и п еможетб ы т ь М с к о м п е н с и р о в а н а сп о м о щ ь юп о с т о я н н о г о напряжения, п о д а в а е м о г он ап р е о б р а з о в а т е л ь сДК (векторUK) , ап е р п ен ди ку ля рн ая е йс о с т а в ля ющ аяпр ед с т а в л я е тс об о йн е к о м п е н с и р у е м о ен а п р я ж е н и е (вектор U "). Вдан но йр а б о т еп о с л е д н е ев х о д и т вк ат егорию "оста т о ч н о е напряжение", о д н а к ов э л е к т р о т е х н и к е составляющая, с д в и н у т а я п оф а з ен аi j , и з в е с т н а по дн а з вани ем "квадратурная составляющая". Рис. 6. Векторнаяди а Прии зм ене ни ич астотым од уля г р а м м ап о л е з н о г о иа м п л и т у д а иф а з ав иб р а ц и о н н ы х ( UA ) ип а р а зи т ци н о г о ( Ug) с и г помехизменяются. Н ови бр ац ион на я налов. UK- к ом п о м е х амо же т измен ят ьс яв ов р е м е н иип р ии з м ен ен иио ри е н т а ц и и п е н с и р у ю щ е ен а пряжение. в х о д н о г оу с т р о й с т в а вп р о с т р а н с т в е (вследствие и з ме не ни яна пр а в л е н и я действияс и лытя ж е с т ин авиб ри ру ющ уюдеталь). Пос ко ль ку п р и и з м ен ен иив и б ра ци он но йп о м ех именяетсяие ек о м п е нс ир уе ма я с о ст ав ля ющ ая ( Ug ), о н аявляетсяо дн о йи зп от ен циа ль ны хп р и ч и нс м е щ ени ян у л яив ре м е н н о г о.д р е й ф аву с т р о й с т в е сДК. Ср ав н и м о еп оа м п л и т у д е спо ле зны мс и г н а л о мо с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и ет а к ж еможет у х у д ш а т ьр аб от уу с т р о й с т в а сДК. Нап ри мер, при н е к о т о р ы хс х е м а хо с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и ем ож е тс о з да ть вУЧМрежим, б л и зк ийк н ас ы щ е н н о м у (перегруженному), а вне ко т о р ы хв идах с и н х р о н н ы хд е т е кт ор ов (на диодахин ат р а н зисторах) п о дде йствиемост а т о ч н о г о на пр яж ени яс н иж ае тс яр аз решаю ща яспособность. П ер ей де мка н а ли зув и бр ац ио нн ыхпомехп ое д и н о йс и с т е м е формул. Пе ре м е н н о ен а п р я ж е н и ен ав ы х о д е преобра зо ва те ля U(t) мож н ов ы р а з и т ьс ле д у ю щ и мобразом: U(t) - U ' - t e sin u Ht , г д е U0 - с р е д н е еп о с т о я н н о ен а п р я ж е н и ен аДК; Ad- а м п ли ту д ак ол ебанияп одв и ж н о йп л а с тин ыДК; d- с р е д н е ер а с с т о я н и е междуп л а с ти на миДК; о)м - к ру говаяча с т о т а колебанияплас ти н ыДК (круговаяч а с т о т амодуляции). Учитывая, ч т о вр еа ль но м ДК ио пр е д с т а в л я е тс о б о йа л г еб ра ич ес ку юсу м м ун ес ко л ь к и х напряжений, ао т н о ш е н и е мо жетб ы т ьв ы р а ж е н оч е р е зкоэф фи ци ен тмодуляции /п , ко тор ыйра в е н -1— , п о л у чи м сле106 У2 d ду ю щ е е выражение: U(t] " Т Ь ф ь * Uv -Ux ) Ып uHt, (I) г д е Ufa - п о с т о я н н о е напряжение, п о д а в а е м о ен ав х одпр е о б разователя; -к о нт ак тна яр а з н о ст ьп о т е н ци ал овДК; Ux п о с т о я н н о е напряжение, спом ощ ьюк о т о р о г о компенс ир уе тс яU^. Пе ре м е н н о е напряжение, г е н е р и р у е м о еп а р аз ит ны мДК, вы ра жаетсяа н а л ог ич но йформулой: Цft) = l/2mi (Ufa+UKf>< -U x)xn(o3Mt - у 4) = = $ mf(Ub +U)?r U A)(c&yi-MCJH{+SLn f1 C0S6>Mt)t (2) г д е UAi) - в ы х о д н о е напряжение, с о з д а в а е м о епараз итн ымДК; ш1- к о э ф ф и ци ен тм о д ул яц ии п ар а з и т н о г оДК; UK^ f КРПп а ра з и т н о г оДК; <jpf - с д в и гфазык ол еб ан ийв и бр ир ую ще йдет ал и от н о с и т е л ь н он а ч а л ь н о йфаз ыколеб ан ияпо дв и ж н о г оэ л е к т р о д а да. Н а пр яж ен ие м Ux с к о м п е н с и р о в а т ьо д н ов ре мен но иV ^ невозможно, п о с ко ль ку и м е е тм ес то фа зовыйс д в и г . Пр и Ufa —0 с о с т а в л яю щу юв и б р а ц и он но йп о м е х и U'ft) = -(2 m, (UKp1 - Ux ) cos ft •Sen u>Mt (3 ) мо жн о по лн ос ть юскомпенсировать, ас о ст ав ля ющ ая U"(t)=-{Zm1 (Vyf-Ux) serifs ccsc3Mt (4) с о х р ан ит сяк ако с т а т о ч н о е напряжение. К омпенсацияс о с та вл яю щ е й U'(t)и м е е тме с т о вслучае, е с л ип р и6^=0 с у м м а ам п л и т у дн а п ря же ний (I) и (3) р а в н а нулю, т.е. л /2 m(UKfJ-Dx) + 'f2m 1(u Kp1 ~ U j cos cfi = 0 . И зпо сл е д н е г оу р ав не ни яна й д е мк о м п е нси ру ющ ее н а п р я ж е н и еUx: U - т ^кр + cos4>< х т + m1cosfr (5) Под ст ав ля яп о с л е д н е ев ы р а ж е н и е вфо рмулу (4) ир а з д е л и ва м п литуду н аilm , п олучимп р и в е д е н н о ек о вх о д уп ре обр а з о в а т е ляо с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и ев и б р а ц и он но йп ом ех иU ^ ^ . иКр.Г “ m + rn1cosft (икр1 ~икр) eCn<fi • (6) Ви брационнаяпомеха, с о з д а ва ем аяз а р яж ен ны мизолятором, мо жеть б ы т ьв ы р а ж е н ас лед у ю щ е йформулой: U2 (t) = YzmYsCn(cj„t + ((2 '), (7) г д еУ - к оэф ф и ц и е н т пропорциональности, и м е ющ ийразмер но с т ь напряжения; (f>2 - с д в и гф азы н а п р я же ни яп ом ех ио тн ос и т е л ь н она ча л ь н о й фазыко лебанияп о д в и ж н о г оэ л е к т р о д аДК. Пр и н ци пи ал ьно У и ср2 яв ляютсяс л о ж н ы м ифункци он ал ам ин е с к о л ьк ихфункцийипараметров: ф ун кциир ас пр еделения з а р я д о вн аизоляторе, упр уг их с в о й с т вмате ри ал а изолятора, е е г е о м е тр ич ес койформы, механ ич ес ки х сил, д ействующихн аи з о лятор. К роме того, У и ^ з а в и с я то твремени, пос ко ль куз а рядын аи з о л я т о р ес оврем ен емнейтрализуются. А на л о г и ч н о формулам (3) и (4) мо жн ов ы р а з ит ьс о с т а в л я ю щ и е (8 ) (9) Перваяи з ни хмо же тб ы т ьс к о м п е н с и р о в а н а спомощьюп о с то ян н о г о напря же ни я Ux , автор аяс о х р ани тс якакост а т о ч н о ен а пряжение. При в е д е н н о ек ов хо ду о с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и еU " 2выражаетсяформулой: ' (10) И зп о с ле дне йф ормулыв ид е нф из иче ск ий см ы с лк о э ф ф и ц ие нт аY э т оэ к в и в а л е н т н о ев х о д н о еп о с т о я н н о е напряжение, к о т о р о еп р и <f2 = - х п ол ностьюб ыо б е с п е ч и л ок ом пе нсациюн а п ря же ни яв и б рац ио нн ойп о ме хи з а р я ж е н н о г о изолятора. П е р е йд емкк о л и ч е ст ве нн ымп р и м е ра мур ов не йв и б р а ц ио нны х помех. Ес липар аз итн ыйДКобразуется, например, междум е т а л л и ч е с койпласт ин ко йплощад ьюп р и м ер но I с ы гив ы х о д н ы мп р о в о д о мДК, распо ло жен ны мо тн е е нарас стоянии4 мм, т опри г ви б р а ц и и у к аз ан но йпла ст ин киса м п л ит уд ойо к о л о 0,06 мм им е е тмес то п ер ио д и ч е с к о еи з м е н е н и ее м к о с т ин а- 0,003 пФ. П ри э т о ме м к о с т ьпа ра з и т н о г оДКс о с т а в л я е то к о л о 0,2 пФ. Еслие м к о с т ь ос но в н о г оДКСдк-20 пФ, т о /Я,=0,0001.П р и т = 0 , 2 , ^ = 2 0 0 мВ, Uy =10 м Ви (f( =30° о с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и е ви бра ци он но йп о мехи, п ри в е д е н н о ек овходу, с о с т а в л я е тUL 1 х 48 мкВ. Эк сп ер им ент ал ьн ымп о д т в е рж де ни емт ео р и ив и бр ац ио нн ойп о мехии з о л я т о р ас л у ж и тходк р и во й U№Mn , ат а к ж екр ивойUoeM вобл ас тича с т о то т1500 до2000 Гц (рис. I). Упругийэ л еме нт сп л аст ин ойДКс а мп ос е б ен еи ме е тр е зо на нс а вук а з а н нойо б л ас тичастот, очемсв и д е т е л ь с т в у е тмедленныйирав но мерный с п а дк о э ф ф и ци ен тамоду ля ци ио т0,004 до 0,0016. Одна к ое с л ипредположить, ч т о колеб ле тс яз а р я ж е н н ы йизолятор,об ла дающийре зо на нс омн ача с т о т е1710 Гц, т ок р и в ы еUKOHrtи хорошо объяснимы к а осн ов ан иио бщ ейтео ри иколебаний. Предположим, что к ол ебанияиз ол я т о р авозбуждаются ко леба ниями подвижной п л астиныДК, афазовыйсд вигмеждуполезным сигналом преобразователя исилой, д ействующейн аизолятор, отсутствует. Согласно т ео ри иколебаний, с и л ао пер ежает с м е щение н а угол у . До р е зо нанснойчастоты н арезо на нс ной частоте -j, а в ы ш ер е зо на нс а<f>>у. Ник ив ы ш е резо нансной частоты одна с о ст авляющаяпомехи, с о г л а сн оф ормуле (8), может быть с к о м п е н с и р о в а н а полезным сигналом, н он аре зонансной частоте cosfz=coSj= 0, п оэтомув иб рационнаяп о ме ха п о формуле (10) Uj^^Ysin * = У. К ак с л е д у е ти з кривой Uocm (рис. I), н а частоте 1710 Г ц иоет = У =146 мВ. П риближаясь к резонанснойчастоте с остороны низкихчастот, а м пли ту да колебаний изолятора у величивается, афазовыйс дв и г <f при б лижается к ~ . Т ео рет ич ес ки э т одолжно о тражатьсян акр и выхUK0Mn и Uocm - оба н а пряжениядолжныс и л ь н овозрасти (по абсолютной величине), ч т од ей ствительно подтверждается э к с периментальными кривыми рис. I. В ыше резонансной частоты, г д е частичнаякомпе нса ция сигнала помехи опять о существима, о д н а к о со братнойп о лярностью UKOMn , что п орис. I де йствительно и м е е тместо. Выше резонансной ч астотып ридальнейшемувели че ни ичастоты возбуждения а м п л и т у д ако ле банийдол жна уменьшаться, с л ед ов а тельно, необходимое д ушкомп ен са ци ио дной сост ав ля ющ ейп о ме хи напряжение п о ст е п е н н оуменьшается.Это означает, что в ы ш е 1710 Гц UmMftдолж но прибли зит ьс якуровню- 6/L, каки с л е дует и з рис. I. Помехио тс и с т ем ывозбу жде ни я Н а и б о ле ет и п и ч н ы е ви дыпомехо тс ис темывозбужденияДК следующие: 1) эл ек тр ост ат ич ес ка яп о м ех аче ре з емк ос ть См междуо б м от койв оз бу ждения (или е е выводами) ^ ,выходнымпроводом преобр азо ва те ля (см. рис. 7); 2) э л е к тро ст ат ич ес ка япо м е х аче ре з ем ко ст ьСбк междуо б мот ко й возб уж ден ияикорпусомДК; 3) и нд ук тив на яп ом е х а вк о нту ре СДК~С , описываемая э к в и ва ле нт нымгенераторомэ.д.с. . Р Н арис. 7 Rß пре дс та вл яе тс об ой с о п р о ти вл ен иеделителя н ап ря же ни я ß -цепи о братной с вя зиили с о п р о ти вл ени е источ' 109 н и к ар е г у л и р у е м о г о напряжения, спомощьюк о т о р ог оо б ы ч н око м пенс ир уе тс яКРП. Прира с с м о т ре ниип ом ехч е р е з Св6 и и н дуктивнойпо м е х и ( eg ) с о п р о тив ле ни ем Rß м о ж н оп р е н е б р е ч ьиз-за е г омалости» Предполагая, ч т ообм от ку во зб ужденияп и т а ю тс и н у с о и дальнымто ко ми CßQ н а м н о г о ме ньше е м к о с тей Сдк, Ср и м г н о ве нн ое з н а ч е н и ен а п р я ж е н и я Ufg (t) н ав ы х о д еп р е о б р а Рис. 7. Э кв ив алентнаяс х е м а зователя, н а в е д е н н о г оч е р е з ыр аз ит ьс ле дую дляа н а л и з ап оме хо т Си , можнов си ст ем ывозбуждения. щейп р и б л и же нн ойформулой: и" м * 1/5 ci) г д е -э ф ф е к т и в н о ез н а ч е н и ен ап ря же нияво збу жденияДК; - сд в и гфазын ав е д е н н о г онапря же ни яо т н о с и т ел ьн он а ч а л ь но йфазыо с но вн ог о (полезного) с и г н а л апреобразователя. Вы ра ж е н и е (II) м ожн ор аз ложить н ас о с т а в л я ю щ и еа н а л о г и ч н о формулам (3) и (4). О д н аи зэ т и хс о с т ав ля ющ ихм ож ет б ы т ь с ко мп е н с и р о в а н а основ ны мс и г н ал омпреоб ра зо ва те ля (подобно и зл ож ен но му в ы ш е ). Вто ра яс о ст ав ля юща я ка ко с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и е д а ст н ав ы х о д еэ ф ф е к т и в н о ен а п р я ж е н и е -------sU f(i . Сдк Ср + Свх + СрСвх Р аз де ли в по сл е д н е ев ы р а ж е н и ен ако эф ф и ц и е н тп ер едачив хо дн о г оу с т р о й с т в а Ки = тСдкСр : (СдкСр + СДКС^ + CpCßx) , п о л у чимп р и в е де нно ек ов ходуо с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и е ------ L SSL j, to (12) U.,я _ ., 56 САК 5и1Гм- На ко пленныйав торомо п ы тпоказывает, ч товд ин амических конде нс ато ра х сэ ле кт ро ма гн ит ны мвозбужд ен ие мп р а к т ич ес ки в с е г д ам ож но с о з да тьси с т е м уэ л е к т ро ст ат ич ес кихэкранов,обес печив аю щую С^ = 0 . См О им ее тместо л и ш ь прин е в е р н о й конст ру кц ииуст ро йс тв а сДК. Прирассмотрениипо ме хч е р е зе м к о с т ьС б уд еми м е т ьвви110 ду, ч т овс е г д а R^ « ,г д е -£■= ^ Ес ли с д в и гф азы н а в е д е н н о г о на пр яж ен ияотн ос ите ль йо нат ал ьн ойфа з ыо с н о в н о г ос и г н а л аДК со ст а в л я е т ,т о получим, каки впр ед ыд ущи х случаях, ко мпенсируемуюине компенсируемуюс о с тавляющие. Прив ед ен на як овходу некомпе нс иру ем ая сос та вл яю щ ая UÖK / (о статочное напряжение) вы ражаетсяформулой: и* Sk « ил s ü l f 6k ißK --L m - In a Ri - ^ ~ f co%ClK U r ooy Sin v . . 70K (13) Дляустра не ни япомех ич ер е зе м к ос ть Сбк междуобмоткой воз бу жд ени яик ор пус омДК, пре дн аз на че нн ог одляв ысокочувст в и т е л ь н о г о усилителя, с л е д у е т ст а в и т ь эл ек тр ос та тич ес ки йэ к ран. В табл. I пр ив еденыз н ач ен ия С6к вдинамическихк он денсаторах, разра бо та нн ыхавтором [б, 9, 10]. Т а б л иц а I Т ипД К ДК-60 [6] ДК-62 [9] ДК-64Т[10] Е м к о с т ьмеждуобмот ко йвозбужденияи корпусомДК. пФ ро ста ти че ск им п р и от су тс тв ии с элект э к р ан ом э к р а н а ~ 19 i 2 6 ±I 85 ± 10 106 ±10 2,5 ± 0,5 ВДК-60 э ле кт ро с т а т и ч е с к и йэ к р а нмежду о бмо тк ойикорпу с о мДК н е использовался. Отн ос ите ль номалаяе м к о с т ь<^«19пФ б ы л ап о л у ч е н аз ас ч е тт о л с т ос те нно го (из о р гс те кл а или э б о нита) к а р к а с а обмотки, обеспеч ив аю ще годос та то чн о большой з а з о рме ждуо бм от ко йикорпусомДК. Н овпо сл едующихко нст рукциях, пре дна зн ач ен ны х длявы со ко чу вствительныху с ил ит е лей, ка р к а сб е зэ л е к т р о с т ат ич ес ко го э к р а н аоказалсяне у д о в летворительным. У пр ео бр азователясДК-60 при Сбк =19 пФ, = I кОм, /м =330 Гц, < ^ = 1 В, т =0,1 и у мак с и м а л ь н о ео с т а т о ч н о ен а п р я ж е н и е помехи U£K , п р и в е де нн ое к овходу, можетдо стигать 400 мкВ, аупреобразователясДК— -64Т п р и <^=2,5 пФ, =1 кОм, fM =400 Гц, % ,= & В, т= =0,2 и ft*= j н еп ре вы ша ет 190 мнВ. Одна ко ву си ли т е л я х сДК-64Т UgK о б ы ч н он епрев ыш ае т 50 мкВв с в я з и с тем, ч т о (f>(K отлич ае тс яо т ~ иодинвыводо бмоткив оз буж денияс о е д и н е н скорпус омусилителя, вре зу ль та те ч е г оуме нь ш ае тс яе м к о с т ь .К р о м е того, с л е д уе т отметить, ч т о в мн ог оп ре де ль ны х ус ил ит ел яхв ы х о дн ое со про ти в л е н и еделителя н а п р яж ен ияобрат но йс в я з и ( Rß) о б ы ч н оменяетсяо тп р е д е л а к пре дел ун ан еск о л ь к оп о р я д ко ввеличины, напри ме ро тI О м до10 кОм. В м ес те ст е миз меняютсяу р ов никомпенси ру ем ойи некомпен си ру ем ойсос тав ля ющ ихпомехиим е е тме ст ос м е щ е н и е ну ляприпер еключениип р е д ел овизменения. Перейдемквопросуо бин ду ктивнойпомехе, о п ис ыва ем ой эк ви ва лентным г ен ер ат оро м е6 (по рис. 7). Мгнове нн ое на пр я ж е н и еиндук ти вн ой нав ед ен но йпом ех им ож н овыраз ит ь след ую щи мобразом: UB(t1 * к е6' sin. (coMt + (14) гд ек - к оэ фф ициент связи; еб - э ф ф е к т и в н о ез н а ч е н и е э.д.с., ин дуцируемойрассеянныммагнитнымп отокомводном в и т к епровода, окружающемк ор пу сДК; % - сд в и гфазын а в е деннойэ.д.с. о т н о си те ль но нача ль но йфазыо с н о в н о г ос и г н а л аДК. Подко эффициентомсв яз ипо нимаетсяот но ш е н и еф ак ти че ск и наведе нн ой э.д.с. км ак симально во зможнойе ев е л и ч и н е [il]. К оэффициент с в я з иравене д и н и ц е вт о мслучае, к о г д а ве с ьрассея нн ыймагнитныйп отокп р о н и з ыв ае т ко н т у р Пра кт ич еск иж е об ы ч н о /с«/. Не ко мп енсируемая соста вл яю ща як ак ос та т о ч н о ен а п р я ж е н и е на ве де нн ойинду кт ивн ойпомехи, пр ив е д е н н о ек о входу, в ы р а жае тс яформулой: и ; = u t sm fe = - ^к е 6 е(л%. (15) В табл. 2 при ве де ны эксперименталыше зн ач ен ия ев , п о л уч ен ны е водномв и т к е провода, на м о т а н н о г он ако р п у сДК, а т а к ж ет е о р е тич ес ки еп ре д е л ь н ы ез н а ч ен ияи нд ук тивнойпо м е х и при ном ин ал ьн ых з на че н и я хк о э фф иц ие нт ам од уляции т , к=1 и </>= Т а б л и ц а 2 ТипДК Ча ст от а /м' ^ ДК-60 ДК-62 ДК-64Т 330 230 400 Н ав еденнаяэ.д.с. водномв и т к е ем, О мкВ 57 i 5 29 ±2,3 48 i 5 П ре д е л ь н о ез н а ч е н и е инду кт ив нойпо м е х и Ув. м к В 170 - 620 178 - 210 143 - 265 Оп ытпоказывает, чтопрак ти че скив с ег дамо жно о сущ е с т в и т ь монтажпрово до в ик омп он ен то вс хе м ыв ходнойцепита ки мобра112 зом, чтобыу р о в ен ьи нд ук ти вн ойп о ме хиоказ ал сян и ж еу р ов ня ф я у кт уа ци он ны хшу м о вусилителя. Помехи, об у с л о в л е н н ы е ко нт ак тн ойр аз ностьюп о т е н ци ал ов Контак тн аяр а з н о ст ьп от е н ц и а л о вмеждупл ас ти на миДКо к а з ы в а е тс у щ е с т в е н н о ев л и я н и ен ау р о в е н ьс о б с тв ен ны хпо м е х пр ео бр аз ова те лясДК. Вреал ьны хДК, не см отрян ав с ек о н с т ру кт и в н ы е ит е х н о л о г и ч е с к и емеры, п ри н и м а е м ы едляум е н ь ш е ни яКРП, о н аре д к оравн яе тс яну люи, п оданнымавтора, о б ы ч н ол ежитвпре делахо т-10 д о +10 мВ. Дляк ом пе нсацииК Р П п о с л е д о ва те ль но сДКв к л ю ча ютрегулир уе мы йи с т о чн икпо ст о ян н о г о напряжения, о д н а к ополностьюск ом пе н с и р о в а т ье ен е удается. Кро м е того, вре ме нн ой итемпературныйдрейфыК Р П ок аз ы в а ю т п р я м о ев л и я н и ен аработупреобра зо ва те лясЖ. На л и ч и еК Р ПприводитикпоявлениюпомехДК. Ниже п р о а н а л и з ир ов ан ыв с еэ т ии с т оч ни кис о б с тв енн ыхпомех вДК. П ре жд евсе г ор ас см от ри м неком пе нс иру ем уюс о с та вл яю щу ю КРП. Некомпенс ир уе ма яс о с т а в ляю ща явозн ика етвр е з у л ь т а т е того, ч т ок о э ф фи ци ен тм одуляциииКРПн ео д ин ак ов ын а р а з лич ны ху ча ст ка хра боч ихп о в ер хн ос те йДК. Реаль ны йДКм ож но р а с с ма тр ив ат ьк ак со во к у п н о с т ь п эл е м е н т а р н ы хДК, вклю ч е н ны хп ар а л л е л ь н о (см. рис. 8). Каждыйи зэ т ихэ л ем ен та р Я Рис. 8. Эк ви ва ле нт на яс х е м а пр ео бр аз ов ат ел ян аДК с у че то мраспр ед ел ен ияк он та кт но йра зн ос ти п о т е н ц и а л о в ик оэ ф ф и ц и е н т амодуляции. н ы хДК харак тер из уе тс ясв о е йк о н т ак тн ойра зн остьюдотенциало ви с в о и мк оэ фф иц ие нто ммодуляции, к о т о р ы емогут обличать с яо тс о о т в е т ств ую щи хп а р а ме тр овоста ль ны хЖ. Контактная: ра зн ос тьпо те н ц и а л о вк а ж д о г оэ л е м е н т а р н о г оДКописывается э кв ив а л е н т н ы ми ст оч ни ко мна пр яж ен ия UKf>l . Допустим, ч т оДКр азделенн ап э ле м е н т а р н ы хДК, с р е д н и е е м к о с т ико то ры хра вн ымежду с о б о й (последнеед о п у щ е н и е н е и м е е тп ри нц и п и а л ь н о г о значения, н оу п р о щ а е тз а п и с ьформул), ИЗ 5 т.е. (I6) где I = I, 2, ,м,л ; “ средняя емкость элементарно г оДК; Сдк - средняя емкость ДК в целом. Закон изменения напряжения н а элементарномДК U^Ki(t)мож н о выразить аналогично изложенномув работе [К] , где про цесс модуляции рассматривается как результат синусоидального колебания одной и з пластин плоскопараллельного ДК. Емкость CА* nJt) меняется по закону С«к М = 1 + 4 d Süia>Mt ' (обозначения Сдк , Jä, d и cvM - прежние, применение выше). Учитывая паразитную емкость Сп , шунтирующую С дк, п о л з у ч и м выражение для напряжения н а ДК в следующем ввде: и м- w з. cM(t) + cn - о с. ,+ c ^ A d СП t ' ** где Q - средний заряд п а конденсаторах Сдк + Сп. Перепишем даннуюформулу применительно к элементарному Qi Qi_______ ,* ( ^ ) i m u M t _ U4K i ~ При этом принято считать, что каждый к з элементарных ДК п е с е тп ас е б е заряд Q L , а каэаллелыю каждому и з элементар ныхДК подключена емкость Сп/п . Следует отметить, чтоQi+Qj т.к. в о с я д е мслучае UK^ . 1С 1Э ;Гг л о ж е токть скомпенсирова н а с помощью источника регулируемого напряжения U х (едино г о для всех элементарных ДК). Поэтому постоянный коэффициент С к. ~можем заменить разностью напряжений (UKpL - Ux)Обозначив (Äff) ss5. ' ^ '!■ 1 и --- — ---- = ____ Gl nCAKi * получил: СП (*) = ( % г ч .) ~ СД К = д +С П ' 1+ AS- sin cjMt ■ и?> Учитывая, что, как правило, А6\ « / , можем написать прибли женное выражение: 114 I <•>»* ä 1+ AS;SincJMt = 1 + f r + S i SÜlO>Mt (1 -A) S[ sin v H t - )(1 ' ASt SCn UMt) A S [ 6in*cjHi » 1 + (1-A)$i 3cncJMt - = (1- 006 (18) • Все элементарные ДК действуют синхронно (с одинаковыми начальнымифазами колебания), поэтомумгновенное значение напряжения н авыходе преобразователяпредставляет собой ал гебраическую сумму сигналов всех элементарныхДК. Вклад каж дого элементарного ДК в суммарный сигналпропорционален от ношению , а учитываядопущение (16), Таким образом, п<$?учим АК U„(t)- - jrŽ UM i (t). (19) 1=1 Через разделительный конденсатор Ср на выход преобразо вателя передаются только переменные составляющие напряжения Удк ) • Поэтому из выражений (17) и (18) на основаниифор мулы (19) получим приближенное выражение помех, вызываемых КРП: UlwL(t) * i- ^ lU ^ - U ^ I- A ft s ü iu J ^ M fc a Z c J ^ - - 1~=i(L £ (UKf>i - и* ) Sin.cJM t + <20) Первая часть полученного выражения описывает т у составляю щую помехи, которуюможно полностью свестик нулю с помощью Ux . Вторая часть представляет собой остаточное напряжение помехи. И з формулы (20) следует, что остаточное напряжение помехи счастотой 2cjm отсутствует, если выполнено хотя бы одно и з следующих условий: 1) А-0 , т.е. Сп = 0 ; 2) Uhytf:* U Kp2 ~ ”UKpnt т.е. КРП постоянна по всей рабо чей поверхностиДК; 3) Sf с ■ =■... - <5^ , т.е. коэффициентмодуляции на всем протяжении рабочей емкостиДК постоянен. Эффективное значение остаточного выходного напряженияпо мехи с частотой 2 cjm получим и з формулы (20) в следующем виде: 115 Разделив последнее выражение н а коэффициентпередачипреобра зователя К.. - т тСдк ' ;г*” лк п С д К ^ получим приведенное ко входу эквивалентное напряжение поме- " иW (uv ‘ ~ Ux^ 1 ' С22) где /л - среднее значение коэффициента модуляции, выражае мое для схемы рис. 8 фодаулой m г 1. V2 *^2 САкг + ..- + &п.Сдкп _ j _ j_ y л . ^23) г ~ V? п . £ СА* TZ Истинность теоретического объясненияпомехи счастотой проверялась автором на специальномпреобразователе,соб ранномна базе деталей отДК-62 £loJ. Неподвижная пластина ДК была разрезана вдоль оси симметрии н а две части, которые затем были изолированыдруг отдруга и вмонтированы вДК аналогично монолитной неподвижной пластине. Таким образом удалось имитироватьдва элементарныхДК с о средними емкостями САК1 =5,0 пФ и СДК2 =8,7 пФ, но сразными коэффициентами S2= - ^ . Фаза иамплитуда ( Ad ) колебаний одинако выдля обоих элементарныхДК,так как подвижная пластинау них общая. Междунеподвижными пластинами Сдк1 и Сдк2 было при ложено постоянное напряжение 6,4 Б отминиатюрной батареи сухих элементов, имитирующее КРП. Принципиальная схема экс периментальной установки представлена на рис. 9. О т источника регулируемого напряжения н а вход устройства подавалось компенсирующее напряжение Ux , при котором н а выходе усилителя составляющая счастотоймодуляции исчезла, иосталась лишь составляющаясдвойной частотоймодуляции. Постоянные напряженияизмерялись с помощью цифрового прибо раBK7-IQA, переменные напряжения- спомощьюлампового вольтметра B3-I3 и калибратораBI-4. Измеренияпроводились при трех значенияхтока возбуждения5. 10 и 20 мА. Основные * данные, характеризующие параметры экспериментальной установ ив Рис. 9. Принципиальная схема экспериментальнойустановка. ИРН - источникрегулируемого напряжения; BI - циф ровой вольтметр BK7-I0; А - миллиамперметр Э59; И - звуковойгенератор ГЗ-18; УЧМ - усилитель с коэффициентомусиления45; В2 - вольтметр B3-I3; К - калибратор вольтметров BI-4; 0 - осциллограф CI-I9; Б - батарея сухих элементов ( U0 = 6,4 В). ки, приведены в тексте к рис. 9, арезультаты исследования - в табл. 3. Еккости были измерены намосте BM4G0 фирмы Тесле (класс точности 0,1). Паразитная емкость Сп2 опреде лялась по двум разнымметодам с помощью дополнительных кон денсаторов, подключенных параллельно входу усилителя. Так как вэксперименте, проведенном автором, емкости и СдК2 н е равны, тоформула (20) вданном виде н е примени ма. С учетом относительных весов сигналов, генерируемых эле ментарными ДК сразными емкостями, формулу (20) следует представить в следувдемвиде: <г) Ž (V + ' и* > ст> s‘* * * (ufi (24) При /1=2 составляющая с частотой модуляции превратится в нуль при условии: ( % , - Ч .К * , А + (%г -и*)ЬгЬ ~0. (25) Решая систему уравнений, составленную и з формул_tfö) и (23) относительно S1 и 6^ , получим выражения, содержащие 117 Таблица — ----- Ток возбуждения, мА Обозначение т<” S ,ip) V я «ÄL • * u 'L • * K !O - I0(» 5 10 3 20 0,0346*0,0004 0,0712*0,0006 0,145+0,002 0,0301 0,0645 0,126 0,0659 0,136 0,276 25,4*4,4 49*9 107*19 27,4*0,4 56,4 *0,7 119*1,4 33% 87% 90% емкости,напряжения и среднее значение коэффициента модуляции которые можно измерить спомощью приборов. Подставляя вычис ленные значения 8 ^ и вформулу (24), мы должны полу чить расчетное (теоретическое) значение напряженияпомехи с частотой 2cjM , сравнение которого с экспериментальным зна чением помехи позволяет оценить правильность теории. В табл. 3 внесены значения остаточного напряжения (расчетные) и (экспериментальные), приведенные ко вхо ду преобразователя. Сравнение данных подтверждает правиль ность формулы (24), а следовательно, и объяснение явления возникновения помех сдвойной частотоймодуляции. Систематическое расхождение расчетных и эксперименталь ных результатов н а 7-13%, помнению автора, объясняется какой-то неучтенной паразитной емкостью. Конечный результат очень чувствителен относительно вариации См . Например, е с ли подставить вформулы расчета значение пФ, пре вышающее измеренное значение н а 0,5 пФ, то получим расчет н ы е значения Uj£ =27,4; 56,5 и 115,5 мВ. Первые два совпа дают с экспериментальными значениями, а последнее отличает ся на -3%. В собранных авторомдинамических конденсаторахпомеха частотой 2(JM, приведеннаяко входу, никогда н е превышала 500 мкВ при номинальных значенияхкоэффициента модуляции (т =0,15-0,25). Чаще уровеньданного вида помехи не превы шает 20-50 мкВ, а нередко либо отсутствует, либо н еможет быть обнаружен из-за недостаточнойразрешающей способности 118 средств контроля. Остановимся н а вопросевлияния помехи частотой 2сом н а работу усилителя сДК. Если частота 2ым лежит в полосе пропусканияУЧМ, акоеффициент усилениядостаточно велик, то помеха частотой 2<Чи может вывести выходной каскад и з линейного режима и усили тель нормально функционировать не будет. Например, если УЧМ имеет максимальный линейный Сдиапазон выходного сигнала 5 В, коэффициент усиленияК =10 , т о помеха U > 5 0 мкВ недопус тима. От уровня помехи частотой 2cjm должна зависеть величина составляющей постоянного напряжения н а преобразователе, как следует и з формул (17) и (18). Постоянная составляющая н а элементарном СДК1 выражаетсяформулой Уцкi= ** ~ и* )(1~ ~2. А^ )• Однако член ^ASf <.< t , поэтому смещение нуля устройства с ДК, вызываемое, например, нестабильностью коэффициента моду ляции, практически н е имеет существенного значения по срав нению сдрейфом КРП. Перейдем к вопросу о временной и температурной нестабиль ности КРГ1. Контактная разность потенциалов нестабильна в о времени, соответственно изменяется и уровень переменного напряжения помех н а выходепреобразователя, иызываядрейф нуляМ-ДМ усилителя. На рис. 10-13 представлены типичные графики изме нения КРПу динамических конденсаторов ДК-62 и ДК-64Т[9, IÖJ, а также соответствующие имграфики изменения температуры ок ружающей среды (или в термостате). ОбразцыJfc 15 иГ е-17 собраны в апреле 1963 г. Представлен н ы ен а рис. 10 и II записи сделаны в период тренировки (ста рения) этих конденсаторов. Их КРП е щ ен е достигла установив шегося значения. С каждым циклом нагрева - охлаждения U ^ смещается в одну сторону. У обоихДК начальная КРП после сборки была отрицательной. Через несколько месяцев у образца № 15 установилось значение U около +3 мВ, а у№ 17 - (У * +1 г л В . Г V На рис. 12 и 13 представлены графики изменения UKf) , за писанные с помощьюдинамического электрометра УТ-6801 сДК- 641 № 30. Последний собран в конце 1964 г., апредставлен н ы е записи сделаны в конце 1973 г. Кроме того, имеются еще 119 1 1 1 1 1 __ --- \ 1 1 1 «Г Л ПН-СО A/оУС 1 1 * 1 1 1 1 1 '— 1 1 1 1 Pic. 10. Графикизменения U^, ДК-62 А 15. г , ^ I ! 1 1 т о * 14-11 ___ —- «05 . - -~ s 19.05 20 05 29.05 21.05 Рис. II. График изменения U^ 30.05. iewsr mst. ДК-62 J6 17. значенияКРП 1969 г. и 1975 г. За э т о время КРПпрактически н еизменилась илежит н а уровне 17 мВ. Бели температура ко леблется не более, чем н а£l°C, т о КРП у образца & 30 н е Превышает £(30 ♦ 50) мкВ з а 24 часа. На рис. 12 представлен график изменения Uкр смомента включениядинамического электрометра. За первый час работы (время прогрева) дрейф составляет приблизительно 130 мкВ. Следует отметить, что н е все образцы ДК-64Т имеют стольмалые уровнидрейфа UKp . Н а рис. 13 представлен график изменения от температуры. 120 Рис. 12. Суточная запись дрейфа ДК-64Т № 30 при комнатной температуре. г 40* — / 30* 20° ■ — " мВ U kj 1 1 Л 1 / -С А Т Ш * Г \ 17,4 \ \ 17,0 \ К.в N 8 12 № / 20 i 0 4 Рис. 13. График изменения UK^ 8 12 К ч ДК-64Т № 30. Исследования, проводившиеся автором в течение 18 лет и дополненные данными других исследователей, позволяют сфор мулировать следующие общие закономерности изменения U*p в динамическом конденсаторе: 16 1. В герметичном состаренномДК среднее значение икр в течение лет н еменяется. Суточныйдрейф такихДК связан, в основному колебанием температуры окружающей среды. 2. В первые часы работы после включения возбуждения ДК дрейф UKp , как правило, в несколько раз больше, чем в по следующие сутки непрерывнойработы при постоянной температу ре. 3. У каждого ДК, без исключения, наблюдается температур ныйдрейф. При этом изменение U^ продолжается е щ е некото р ое время, обычно несколько часов, после установления тем пературы самого ДК (см. рис. 13). 4. В ДК переходныепроцессы изменения U описываются нередко экспоненциальнойфункцией времени. В существующих работах по дрейфу преобразователей с ДК причины, объясняющие указанные дрейфовые характеристики ДК, н е рассматриваются. Ниже мы пытаемсядать объяснение этим причинам. Характер измененияКРП наводит н а мысль, что в ДК сдвумя пластинами изменение икр описывается приближенно следующимиформулами: = V ,(t j) - % ( t , T ) , % (1.Т )х%,М +[f„ - %, (т)\ * % J T) + [ ^ 2 - fn (Ti\ е (26) ; * !f> ■ (27) (28) где (fift,T)VL средние по поверхности работы выхода од ной идругой пластиныДК; ^(Т) и %г(Т)~ установившиеся зна чения работывыхода (средние по поверхности) одной идругой пластинДК, соответствующие температуре Т; <рх1 и - ис ходные значенияработывыхода, например после промывки, на несения (снятия) слояметалла или какого-нибудь другого фкзико-химического илимеханического воздействия н а рабочиеговерхности пластинДК; Х^(Т) иТ2(Т) - постоянные времени про текания процесса установленияравновеского физико-химическо го состоянияповерхностипластинпри температуре Т. Нижемы предлагаемобоснование данной гипотезы. Известно, что U^ определяетсяразностьюработ выхода электронов с поверхностейпластин конденсатора [l§] , т.е. Поверхность пластинылюбого ДК представляет с о бой полукристаллическуюили аморфную неоднородную систему с множеством макро- имикродефектов, примесей и загрязнений. После механической, физической илихимической обработки та кой поверхности н а ней образуется (за очень короткое время) либо слойадсорбированных молекул газа, либо окиси. К пер вому слою прибавляется обычно мономолекулярный слой влаги. В смысле работывыхода такая поверхность неоднородна как в микро-, так ивмакроскопическихмасштабах [14]. Поэтому формула Uкр= < pi ~f2 означает, что UKp , и ср2 представ ляют собой усредненные по поверхности значениядля пластин ДК. Физико-химические процессыпродолжаются после сборки и герметизацииДК е щ е долгое время. Могут иметьместо диффу зия, окисление, полимеризация, кристаллизация иличто-нибудь иное, в зависимости от структуры поверхностного слоя пласти ны, от загрязнений, текстуры, состава заполняющего газа и т.д. Эти "медленные" процессы протекают сразличными скорост ями. Поэтому придлительной записидрейфа UKp виден, в ос новном,результат самыхмедленных процессов, обуславливающих изменения ^ и ^ . Большинство из названных процессово п и сываются обычно формулами статистическойфизики, а их вре менное протекание - экспоненциальными функциями. Поэтому ес тественно предположить, что ^ и % изменяютсявовремени экспоненциально, согласно формулам (27) и (28). Что же касается температурной зависимости и ^ , то в этом отношении известно следующее. Изменение температуры приборов н а несколько десятков гра дусов, как э т о имеетместо влабораторных или промышленных условиях, теоретически н еможет изменить работу выхода на столько, чтобы е еможно было измерить опытным путем [l3]. Од нако практическиво всехДК U^ зависит от температуры* Это можно объяснить только тем, что изменение температурывлияет надругие факторы (например, н а поглощение газов, влагиили скорость химическихреакций), вследствие которых происходит заметное изменение работывыхода и U y Все названные про цессы н а поверхности пластинДК ускоряются при повышениитем пературы. Этим объясняется сокращение периода старения ДК при повышенной температуре, что находит отражение в формулах (27) и (28) через температурные зависимости Т<(Т) и т2(Т). Проверка вышеизложенной гипотезы в полном объеме требует проведения специального исследования академического характе ра (автор н е располагал нужнымидля этого экспериментальными 123 возможностями). Однако имеющийся экспериментальныйматериал по исследованиюДК типов ДК-62 иДК-64 дает некоторые част ные основания считать данную гипотезу справедливой. Напри мер интересен следующий экспериментальныйфакт. Если после сборки и герметизацииДК кривая записи дрейфа UKp(t) хорошо описывается одной экспоненциальнойфункцией, т о такойДК после соответствующего старенияв дальнейшем дает всегдама лый суточныйдрейф UKp. Это обстоятельство хорошо объясняется согласно формулам (27) и (28) следующим образом. Кривая ^^описывается одной экспонентой, если в фор мулах (27) и (28) положить ri(т)-х2(т ). Это равенство имеет место в том случае, когда поверхности пластин ДК очень сход ны между собой. Такие поверхности одинаково подвергаютсяфи зико-химическимвоздействиям, которые в состоянии изменить работы выхода ^ и ^ . Поэтому дрейф разности =^ мал. Все сказанное выше касалось постояннойимедленно меняю щейся составляющих помех, вызываемых КРП. Однако КРП вызы вает и быстро меняющиеся помехи (шумы). Термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии вДК практи чески исключены, так как при комнатных температурах ипри электрических полях 10 - 100 В/см они ничтожно малы [14]. Оценим вероятность возникновения быстрых изменений или флук туаций и*р в результате физико-химических процессов н ап о верхностях пластин ДК. Отдельные события, например прилипание молекулы г аза к поверхности, возникновение или разрушение химической связи между атомами идр., в результате которых происходит скач кообразное изменение работы выхода, являются независимыми и случайными, Из-за них скачкообразно изменяется зарядДК. Средний ток в цепиДК в результате изменения работы выхода^ одной пластинывыражается г-г Д* d t ^ а в результате изменения у> 2 другой пластины г Li с dt • Полагая, что при каждом случайномакте зарядДК изменяется 124 —19 скачкообразно на величину элементарного заряда £ =1,6*10 Кл, получим верхнее предельное значение среднего квадрата флуктуации тока I2 аналогично формуле Шоттки [15] Р-2е(\Ц +|7f|\)df= * ^ ) df< (29) где df - малый частотный интервал. Хотя алгебраическая сумма токов /(+ 12 в частном случае может равняться нулю, в формуле (29) следует суммировать их абсолютные значения, так как физико-химические микропроцес с ы на обеих пластинахДКпротекают_независимо друг от друга. Полагая, например, что = ГО""* S/с, = 20 пФ, = 10 Гц (полоса пропускания усилителя), получим i F « 1,1-I0-16 А. При входном сопротивлении усилителя ^в о с= Ю9 Ом создается напряжение помех примерно II мкВ. Таким образомфлуктуавдонная помеха контактной разности потенциалов теоретическиможет составить заметнуюдолю в с умме всех напряжений шумов. Однако такое быстрое изменение работы выхода, как приведенное в нашем примере (Ю'^В/с = = 360 мВ/ч), практически редко имеет место вДК. В состарен ныхже образцах оно н а несколько порядков величиныменьше. Поэтому в существующих усилителях флуктуационную помеху кон тактной разностипотенциалов ДКможно н е учитывать. Данный вид помех экспериментально н е исследовался. Токовые помехи Токовыми помехами назовем самопроизвольно изменяющиеся паразитные токи. В ДК токовые помехи связаны в основном с явлениями в изоляторе и сдействием ионизирующих излучений в газе. Кроме того, токовые помехимогут быть вызваныфото эффектом и адсорбцией-десорбцией газов на внутреннихповерх ностяхДК. Этиявления, однако, практически сказываютсялишь в тех приборах, в которых уровень паразитного тока достигает порядка Ю“^8 А и ниже. Паразитные токи изоляторов рассмотрены в работах[i, 4, 8, 16, 17]. Физические причинывозникновения токовой помехи изолятора бывают различные: поляризационная э.д.с.; контакт наяразность потенциалов деталей, между которыми заложен изо лятор; случайные электростатические заряды; сжатие или рас ширение изолятора в результате колебания температуры и т.д. Поэтому направление иуровень паразитного тока изолятора в общем случае непостоянны. Основной вклад в токовые помехи изолятора дают обычно по верхностные токи, поэтому поверхностная проводимость изоля тора и токовая помеха тесно связанымежду собой. Полирован н ы е поверхности изолятора, е е тщательная очистка, покрытие водоотталкивающимлаком и т.д. уменьшаюткак токовуюпомеху, таки поверхностную проводимость. Повышение относительной влажности, наоборот, увеличивает их. Исследования токовой помехи изоляторов ДК, проведенные автором, позволяют сделать следующее заключение. ИзоляторыДК, изготовленные и з янтаря, полистирола илейкосапфира [19] , могут обеспечить уровень паразитного тока ниже IO"17 А, т.е. уровень, определяемый н епомехой изоля тора, а ионизационной составляющей паразитного тока. После сборки ДК и очистки изолятора (последняя проводилась авто ром обычно тампонамиваты, смоченными спиртом) типичный уро вень паразитного тока ДК составляет примерно 10“^5 А. Через несколько дней, а иногда и через несколько недель, ток па дает до уровня I0"17 А или ниже. Функция изменения тока о т времени близка к экспоненциальной. При этом постояннаявре мени составляет от несколькихчасов до несколькихдней. Ис следования автора проведены в основном н аДК-64Т [io] . Следует отметить, что измеряемые токовые помехиДК всег да представляют собой суммарные паразитные токи, обусловлен ные несколькимиявлениями, средикоторых обычно преобладают генерация тока изоляторомиионизация воздуха. Перейдем к рассмотрениюпоследнего. Естественное ионизирующее излучение, состоящее и з излуче ния, испускаемого радиоактивными загрязнениями земли, окру жающих предметов и радоном воздуха, а также космического из лучения, создает в среднем около 5 - 1 2 пар ионов в I см3 в I с, или ток, равный (0,8 - 1,9)*10-1® А/см3 [20]. Контакт наяразность потенциалов или электрическое поле другого происхождения создают условиядля направленного движения ионов, в результате чего возникает паразитныйионизационный ток. Направление этого тока н а разных участкахДК бывает по ложительным или отрицательным в зависимости отКРП. Опыт показывает [7, 8, 16, 18 идр.] , что паразитные ио низационные токиможно существенно уменьшить соответствующи ми конструктивными мерами. Основнуюроль здесь играют взаим126 ное расположение элементов входной цепи преобразователя с ДК и уменьшение геометрического объема активной зоны. Рассматриваяобщий паразитный ионизационный ток в самом да, отметим, что ничтожнаядоля тока создается в объемемеж ду подвижкой и неподвижной пластинами, а основнаядоля - в пространстве, окружающем неподвижную пластину собратной стороныи вводк ней. Обозначим первый объем через V1 , а второй - через V2 (см. рис. 14а). Очевидно, что при конст руировании ДК для высокочувствительного п о току усилителя <я) 5) Рис. 14. Схематическое изображение пространствДК, в кото рых возникают паразитные ионизационные токи (обо значены крестиками). I - подвижная пластина; 2 неподвижная пластина; 3 - ввод; 4 - обкладка разделительного конденсатора С р; 5 - вывод пере менного сигнала. необходимо найти решение, обеспечивающее в первую очередь малый объем V2 . Один и з возможных вариантов показан схема тически н а рис. 14 б. Объем V2 уменьшен з а счет детали 4, окружающей ввод 3 и часть поверхностей подвижной пластины 2. О йкость, о бразующаясямежду ними, используется в качестве емкости разделительного конденсатора Ср. Уровень паразитного ионизационного тока на входе устройст в а сДК зависит также от выбора конструкционныхматериалов. Практически все материалы, используемые впреобразователе с ДК, в какой-то мере загрязненырадиоактивными веществами. В табл. 4 приведены некоторые данные и з работ Г21, 221. 127 Таблица Материал Алюминий Медь Латунь Сталь Припой Стекло Полистирол Оргстекло 4 Количество частицн а 100 см^ в ч ас альфа-частиц бета-частиц 31 9-21 5-6 1-4 2800 1200 120 90 - 1380 5580 1,2 1,2 Бета-, гамма- и рентгеновское излучениярадиоактивных загрязнений создают в электрометрическомустройстве практи чески непрерывный паразитный ток. На фоне этого тока четко выделяются шпульсы тока, вызванные альфа-частицами. На рис. 15 приведенпример записи входного паразитного тока электрометра сДК-64Т в режиме интегрирования. При пол ном торможении в воздухе одна альфа-частицас оз д а е тб о л е е10^ пар ионов. Таким образом, суммарный заряд ионов каждого зна к а составляет более 10“ Кл. Однако скачки тока, объясняе мые попаданиемальфа-частиц, н а фоне собственного паразитно г о тока, наблвдаемого в различных электрометрических уст ройствах, имеют в среднемпорядок 10“^ Кл. Э т о объясняется двумя факторами: I) малые расстояния между деталями и экра нами не позволяют альфа-частицам, пробеги которых достигают 2 - 4 см, полностью израсходовать свою энергию н а ионизацию воздуха; 2) вследствие слабого электрического полямежду де талями входной цепи и экранами эффективность разделения по ложительных иотрицательных ионов невысокая. Согласно техни ческим описаниям электрометров типа TR -84Е, САЯУ401 и Keithley 640, количество альфа-частиц в I час на входе этих уст ройств н е превышает 24. При понижениидавления газа ниже I кПа в преобразователе сДК ионизационная составляющая тока существенно уменьшается, а типичные скачки тока, объясняемые действием альфа-частиц, исчезают. Например, в серии опытов, проведенных автором сов местно сМ.Роосом, среднее значение паразитного тока при нор мальном атмосферномдавлении составило 1,5*10“^ А, а при давлении 0,1 кПа - 3*10“*® A. j2g 10 20 30 40 50 бОмин Рис. 15. Пример записивходного паразитного тока электро метра сДК-64Т в режиме интегрирования. Одному милливольту соответствует заряд 6•10"^^ Кл. Средний паразитный ток з ачас составляет 1,5-Ю "17 А. Следует отметить, что в преобразователе сДК уровень па разитного тока 10 А и ниже может быть достигнут и при нормальном атмосферномдавлении, если получить активный объ ем воздуха в преобразователе н иже I см^. Такой опыт прово дился автором и М.Роосом. В опыте использовалсяДК специаль ной конструкции, разработанный автором. Следует, однако, от метить, что возможности практического применения такого ДК ограничены тем, ч т о при подключении к преобразователю какоголибо объекта, находящегося при нормальном атмосферномдавле нии, к собственному токупреобразователя прибавляется неста бильный ионизационный токвоздуха, уровень которого, как пра вило, н ен иже (I + 3)»КГ17 А. Поэтому уровень тока ( 1 + 3 ) * •10 А является естественным пределом чувствительности для большинства технических измерений, проводимых в нормальных условиях. Аналогичный вывод сделан и в работе [18]. 129 17 Выводы. П р и н т т и т швыбора конструкцииДК. обеспечивающей минимальные собственные помехи Задача конструированияДК сводитсяк созданию конструк ции преобразователя с заданными параметрами Сдк , и т и уровнем собственных помех, н е превышающимдопустимого зна чения. Последнее определяется назначениемДК. Согласно изложенному в предыдущей главе, все собственные помехи преобразователя сДКможно разбить н а две группы.Пер вая и з них включает т е помехи, которые создает переменное напряжение, совпадающее п о фазе с напряжением сигнала. Эти помехи скомпеисируются источником регулируемого напряжения, включенного последовательно ДК. Обозначим суммарное напряже н и е компенсируемых помех через UMMn . Помехи второй группы сдвинуты по фазе н а 90° относительно напряжения сигнала и н е могут быть скомпенсированы простымпутем. Обозначим их через Uocm. Применяяобозначения составляющих этих помех, использованные в предыдущих пунктах,получим UK cm = % > .* 0 )3 f l + U6dp. 2 + UA 6C 0 5 % 6 + + ибксо5Увк + ив 005 Гв + икр •- U oan = U 6Sp.1SirL<fi + U 6Sp.2 s^ f 2 + + Ue« Sül % K + ue sin Cf, + U2cJm . (30) 5UiCfM + ( 31) При определении допустимого уровня помех необходимо соб людать прежде всего следующие требования: 1 иь.ишс . . лиш т ‘ * иАГ - (32) (33) где rj - коэффициент запаса; Ugx макс~ максимальное значение входного напряжения влинейной области амплитудной характе ристикиМ-ДМ-усилителя; AUKOM„ - нестабильность суммарного напряжения UKOHn ; AUap - допустимый уровень дрейфа пуля М-ДМ-усилителя. Коэффициент q должен иметь значение у < / . Выбор е г о 130 конкретного значения зависит от назначенияДК, в основном о т блок-схемы усилительного устройства. Для решениямногих практических задачдостаточно выбрать коэффициент запаса ^ =0,5. Требование (32) означает, что остаточное напряжение н е должно перегружать или насыщать УЧМ. Второе требование (33) заключаетсяв том, что алгебраическая сумма изменений ком пенсируемых составляющих помех не должна превышать макси мально допустимого смещения нуляустройства. Составляющие Уцени * кроме Uкр % могут изменятьсяпри изменениях ампли туды ичастотыгенератора возбуждения, положенияДК в прост ранстве идругих условиях. Ниже рассматриваютсяконструктивные возможности подавле ния собственных помехДК. Вибрационные помехи, генерируемые паразитнымиДК, относи тельно легко устраняются путем измененияразмеров или выбора другого материала для вибрирующейдетали,что позволяету м е н ь шить амплитуду паразитных колебаний н а частоте модуляции.То же относится и кметоду подавлениявибрационныхпомех изоля тора. Наилучшие результатыможно получить при симметричных конструкцияхДК, когда колебания одной пластины скомпенсиро ваны колебаниямидругой плаетшш, происходящими в обратной фазе. Хорошим примером такого ДК является конструкцияДРК-2, описаннаяв работе М . которую,с точки зренияподавления всех видов вибрационных помех, следует считать наиболее удач ной. Емкостные помехи от системы возбуждениялегко устраняются спомощью электростатического экрана, которымдолжна быть окружена обмотка возбуждения икоторый необходимо изолиро вать о т корпуса ДК. Экран обычно соединяется снулевым про водом усилителя. Экраном обмоткиможет служить каркас обмот ки, полностью изготовленный и знеферромагнитного металла или и з фольгированного материала (гетинакс, стеклотекстолит и др.). Для того, чтобы такой каркас н е образовалкороткозамк нутый виток, в экранеделают щель. Значительная индуктивнаяпомеха чаще всего возникает при несимметричной конструкции электромагнита возбуждения, напри мер как показано н а рис. 16а,.когда переменныймагнитный по ток рассеиваетсявне объема ДК. Наименьшее рассеяние магнит ного потока имеет электромагнит броневого типа (рис. 166). 131 a) Рис. 16. Конструкции электромагнитов возбужденияДК. а - несимметричная; б - броневого типа; I - обмотка электромагнита; 2 - магнитопровод; 3 - упругий элемент; 4 - якорь. Помехи, обусловленные контактной разностью потенциалов, в большеймере зависят о т технологии обработки и выбора ма териала пластин ДК, чем о т конструкции. Однако н а основе теории помех выявляются некоторые преимущества одних извест ных конструкций перед другими. В частности, согласно выводам, следующим и з формулы (20), ДК с недеформирующимися в процессе работы пластинами, как напримерДКВ-65 [23], имеет преимущество в отношении оста точного напряженияКРП п о сравнению сДКдеформирующимися пластинами, примером которого служит ДРК-2 [jš]. Если поверх ности пластин ДК в первом случае сохраняют параллельность в процессе колебания, т ое г о остаточное напряжение U2cJ -0. В конструкциях ДК сдеформирующимися пластинами, где параллель ность между поверхностями пластин н е сохраняется в процессе работы, U2cJ =0 только в том случае, когда 1)кр постоянно п о всей рабочей поверхности ДК. Для серийного производства э т о означает, что при заданной н орме U2lJ 4U HopMи при остальных одинаковых условиях процент выхода годной продукции ДК с недеформирующимися пластинами будет выше, чемДК сдеформирую щимися пластинами. Исходя и з теории собственных помехДК, можно показать,что размеры пластин ДКдолжны бытьминимальными. Обоснуем э т о утверждение. 132 Зависимость коэффициента модуляции т ДК сшюскопараллельными пластинами о т амплитуды колебания Ad и среднего расстояниямежду пластинами d выражается известнойформу лой j ' VF Ad d Если m задано, то Ad и d можно выбрать произвольно. Уменьшение обоихдо технически возможныхминимальных значе нийдает следующие преимущества: 1. При уменьшении Ad расходуетсяменьшаямощность н а возбуждение, уменьшаютсявибрационные помехи. 2. Уменьшение d при С АК=const. приводит к уменьшению раз меров пластиныДК, таккак С САК ~ — 1 d г д е S - площадь пластиныДК. 3. Уменьшение размеров вибрирующей пластины уменьшает е е массу, что способствует реализации более высокойчастоты мо дуляции. 4. При меньших размерах пластин ДК проще обеспечить ма лую паразитную емкость, шунтирующую полезную емкость Сдк, 5. Уменьшение площади пластиныДК уменьшает вероятность того, что икр различна п о поверхности пластины. Это способ ствует уменьшению остаточного напряжения U2cJm. 6. Уменьшение размеров пластины ДК позволяет уменьшить объем газа между неподвижной пластиной и экраном или корпу сомДК, а э т о приводит к уменьшению ионизационной составляю щей токовых помех. Единственнымфактором, ограничивающим уменьшение разме ров пластин ДК, является увеличение влияния температуры н а среднюю емкость икоэффициент модуляции. В зависимости о т материалов иконструкцииДК, в особенности о т исполнения е го упругого элемента, среднее расстояние между пластинами зави с и т в большей илименьшей мере о т температуры и положения ДК в пространстве. Поэтому при конструировании ДК должны быть заданы допустимые отклонения значении Сдк и т при из менении температуры и ориентацииДК. Ионизационная составляющая токовой помехи имеет минималь н о е значение при вакуумированной конструкции ДК. Однако до вольно малые паразитные ионизационные токимогут быть достиг133 нуты и при газовом наполнении з а счет соответствующих конс труктивных мер. Малая величина ионизационной токовой помехи обеспечена, например, в конструкцииДРК-2, в которой объемы газа в обеих сторон неподвижной пластины ограничены колебательными пластинами. Приложение. Установка для снятиячастотных характеристик Ж Принципиальная схема установки для снятиячастотных ха рактеристикДК приведена н а рис. 17. Она состоит из усилиКПШ Г 6Ж1П 4Тк 6Н2П Рис. 17. Принципиальная схема установки для снятия частот ных характеристикДК. ИРН - потенциометр постоянного тока Ш-63; А миллиамперметр Э59; Г - звуковой генератор ГЗ-18; BI иВ2 - милливольтметрыB3-I3; 0 - ос циллограф С1-1ЭБ. теля частотымодуляции (УЧМ) к а транзисторе и н алампах и рада вспомогательных контрольно-измерительных приборов. Ис точник регулируемого напряженияИРН служит для подачи напря жения компенсации и^нп на исследуемыйДК. Питание обмотки Ж подается от звукового генератора Г. Ток возбуждения изме ряетсямиллиамперметромА. Переключатель П имеет два положе ния: в положении I возбуждение включено, а корпус ДК зазем лен; в положении 2 - возбуждение выключено, а через ДК пода ется на вход усилителя переменное напряжете иЬл , измеряе моемилливольтметром BI. Выходное напряжение усилителя 134 измеряется милливольтметромВ2. Осциллограф 0 служит для визуального контроляформы выходного сигнала. Первый каскадУЧМвыполненн а малошумящем полевом тран зисторе КПЗОЗГ, второй - н а пентоде 6ИП. Катодные повтори тели н алампе 6Н2П служат для согласования импедаксов фильт р а с усилителем и выхода усилителя с нагрузкой. 2Т-образный R.C -фильтр служит для подавления помех 50 Гц. Максимальныйкоэффициент передачи напряженияУЧМ состав ляет примерно 600. При выключенном возбужденииДК в диапа з о н е частот 90 - 2000 Гц уровень флуктуационных помех н а выходе усилителя н е превышает 2 мВ, а приведенный ко входу усилителя - 4 мкВ. Коэффициент модуляцииДК определяется п о формуле ^ бил. т - — --------;I К (^И РН ~ г д е -показание милливольтметра В2 в положении I пере ключателя П; UUPH - напряжение, подаваемое н аДК о т ИРН; контактная разность потенциалов ДК; К - коэффициент передачи УЧМ, определяемый в положении 2 переключателя П как отношение показаниймилливольтметров В2 иBI. З а период I959-1977 гг. разработано и внедрено в серийное производство много устройств сДК, с авторами которых неред к о приходилось иметь творческие контакты. В связи с этим ав тор нестоящей работы считает, что она не является итогом лишь им накопленного опыта, а отражает также успехидругих исследователей и разрабочиков ДК. Автор особенно признателен Г.И.Абракову, В.С.Александрову, Ю.А.Лаллу, В.П.Макарову, Э.А.Мяртипсону, Д.Е.Полонникову, А.В.Прокурову, М.К.Рилло, J1.К.Савельевой, Н.И.Фечипу, Г.В.Шадрину, К.С.Шуклину, а так ж е И.Такеда, нашедшим возможность поделиться своим опытом в области исследования помех преобразователей сДК. Автор вы ражает глубокую благодарностьА.М.Ишковичу и Г.В.Посметуховой з а полезные обсуждения и помощь, оказанную шли при под готовке работы к опубликованию. 135 Литература 1. Прокуров A.B. Факторы, ограничивающие чувствительность и точность измерителеймалых токов сдинамическим кон денсатором. - Измер. техника, 1966, Jfc II, с. 50-52. 2. Абраков Г.И., СавичеваЛ.М. Опыт изготовления динами ческих конденсаторов сдрейфом нуля менее 100 мкВвс у т ки. - Труды ВНИИфиз.-техн. ирадиотехн. измерений, М., 1973, вып. 10(40), с. 5-9. 3. АлександровB.C., ПрянишниковВ.А. Приборыдля измере ния малых напряжений и токов. Л., 1971. 4. Илюкович А.М. Техника электрометрии. М., 1976. 5. ПолонниковД.Е. Электронные усилители автоматических компенсаторов. М., I960. 6. Сакс О.В. О конструкциидинамического конденсаторадля счетчиков атмосферных ионов. - ТрудыВсесоюз. метеорол. совещ., Л., 1963, т. 9, с. 303-306. 7. Кайтса Э.Е., Кирсс Ю.Э., Мадисе Т.В., Рээбен В.А., Сакс О.В. Высокочувствительный электрометр типаУГ-6801 сдинамическим конденсатором. - Труды ВНИИфиз.-техн. и радиотехн. измерений, М., 1973, вып. 10(40), с. 18-26. 8. Щуклин К.С. Опыт создания специальных элементов и уз лов для входных цепей электрометров. - Труды ВНИИ физ.-техн. ирадиотехн. измерений, М., 1970, вып. 1(31), ч. I, с. 166-206. 9. Сакс О.В. Емкостный вибропреобразователь ДК-62 дляэ л е к трометрических усилителей. - Измер. техника, 1966, £ 3, с. 51-53. 10. Сакс О.В., Мадисе Т.В. Динамический конденсатор ДК-64Т. - Уч. зап. Тартуского ун-та, 1969, вып. 239, с. 106-121. 11. ИзюмовН.М., Линде Д.П. Основырадиотехники. М., 1971. 12. Лалл Ю.А. Измерение параметров емкостного преобразова теля. - В кн: Расширение пределов измерения и повышение чувствительности электроизмерительных приборов, устрой стви систем сиспользованиемизмерительных усилителей. М., ОНТИПрибор, 1966, вып. I, с. 139-143. 136 13. ЦаревБ.М. Контактнаяразность потенциалов. М.; Л., 1949. 14. ДобрецовЛ.H., ГомоюноваМ.Б. Эмиссионная электроника. М., 1966. 15. Ван-дер-Зил А. Флуктуации врадиотехнике и физике. М.; Л., 1958. 16. Palevsky, H., Swank, Е.Ж., Grenchik, В. Design of dynamic condenser electrometers. - Rev. Scient. lust rum., 1947, N 5, p. 293-314. 17. Keithley, J.F. Electrometer measurements. - Instru ments and Control Systems, 1962, N 1, p. 74-81. 18. Schubert, G. Analyse einiger Störungen bei empfind lichen elektrometrischen Messungen. - Nachrichten technik, 1963» Я 2, S. 61-66. 19. СильвестроваИ.М. Электрические свойствакорунда. - В кн.: Рубин и сапфир. М., 1974, с. 209-214. 20. Прайс В. Регистрацияядерного излучения. М., I960. 21. Beardem, J.A. fiadioactive contamination of ionisation chamber materials. - Rev. Scient. Instrum., 1933» N 4, p. 271. 22. Кочаров Г.E., Найденов В.О. Низкофонные газонаполнен н ые счетчики электронови рентгеновскихлучей. - При боры и техника эксперимента, *1966, A 3 , с. 5-18. 23. КалинчукБ.А., Пичугин O.A. Модуляторы малых сигналов. Л., 1972. INTRINSIC DISTURBANCES OP A CONVERTER HAVING А VIBRATING CAPACITOR 0. Saks Summary The paper presents a theoretical and experimental ana lysis of a converter having a vibrating capacitor. The disturbances due to the driving system as well as those caused Ъу vibrations of the device produce alternating voltages in the output of the converter which in a general 137 18 case are out of phase with regard to a useful signal. When dealing with disturbing voltages in vector form it is pos sible to resolve them into inphase and quadrature components with respect to a useful signal. The inphase components can be compensated for by means of a direct voltage applied to the plates of the vibrating capacitor. The quadrature com ponents constitute the so-called residual voltage which can not be compensated for in this way. The contact voltage and its instability are here also regarded as types of intrinsic disturbances of the vibrating capacitor. The author presents a mathematical description of how disturbances with a double modulation frequency arise. It has been experimentally proved that under normal air pressure it is possible to re duce the disturbances depending on the current (i.e. insulation and ionization currents) to a level of 10"—18 by a pro per design. The conclusion has been drawn that the theory of intrinsic disturbances of the vibrating capacitor together with the general theory of converters constitutes the basis for designing vibrating capacitors for electrometric ampli fiers of high sensitivity. 138 ИССЛЕДОВАНИЕВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫВОЗБУЖДЕНИЯВДИНАМИЧЕСКОМКОНДЕНСАТОРЕ О.В.Сакс, Ю.А. Хяммалов Чувствительность наилучшихотечественных электрометри ческих усилителей огганичивается 10-20 мкВ по напряжению и Ю-I? _ Ю”16А пот о н у(BK2-I6, ИТН-6 идр.). Однако ощущает сяострая необходимость в приборах счувствительностью н а порядок выше. Например, дальнейшее повышение класса точнос ти высокоомных измерительныхмостов, применение эффекта Хи ла н а высокоомных полупроводниковыхматериалах идр., тор мозится, в основном, недостаточной чувствительностью элект рометрического усилителя. В устройствах сдинамическим конденсатором (ДК) предель ная чувствительность по напряжению может быть повышена пу тем увеличения емкости ДК, частоты и коэффициента модуля ции [i]. Увеличение чувствительности по напряжению з ас чет емкости икоэффициента модуляции практически исчерпановсу ществующих конструкцияхДК. Большинство ДК с электродинами ческим возбуждением работают н а частоте модуляции ниже од ного килогерца, реже - выше килогерца, что обусловлено от носительно низкойрезонансной частотой упругой системы ДК. Частоту модуляции н а порядок выше удалось обеспечить в ДК с электростатическимвозбуждением [2]. В электрометрических устройствах стакимДК, например в электрометре модели 640 фирмы Keithley (США), достигнута чувствительность 2 мкВ (двойная амплитуда флуктуаций). Частота модуляции в этом электрометре составляет около 6 кГц. Именно таковарезонанс наячастота упругой стеклянноймембраны, используемойвДК. В 50 гг. Дмитриевым [з] были созданыдва варианта ДК, в которых использовалсяпьезокварц. Колебания одной обкладки ДК вызывалисьдеформацией кристалла под действием приложен ного переменного напряжения. В одномДК частота модуляции составляла 8 кГц, вдругом - 60 кГц. Из-за малой амплитуды и помех, создаваемых возбуждающим полем, высокая чувстви139 тельность по напряжениюдостигнута н е была. Весьма хорошие результатыполученыпри помощи сегнетоэлектрического преобразователя [4], выполненного н а крис талле триглицинсульфата и работающего при температуре в районе точкиКюри. Преобразователь возбуждаетсячастотой 50 кГц, шумы н е превышают 6 мкВ (двойная амплитуда). Следу ет, однако, отметить, что опыт создания электрометрического усилителя н а сегнетоэлектрическомпреобразователе ограничен одной публикацией, и о внедрении этого принципа в серийное производство сообщений нет. Известендинамический кондепсатор с ультразвуковым кон центратором, где возбудителемявляетсяпьезорезонатор [б]. Однако влитературе п о электрометрии сведений о применении данного принципа н е имеется. В настоящейработе исследовались возможности создания ДК с возбуждением н а пьезокерамике. Первыеобразцы пьезокерамики были полученыв 1946 г.[б]. За 30 лет проделана большая работа по улучшению параметров, технологии изготовления и использованию пьезокерамики в технике [б]. Выпускаемые в настоящее времяразличные пьезо керамические материалы в виде пластии, мембран, трубок и др. позволяют получить амплитуду колебаний уже порядка мик рометра и более в звуковой и ультразвуковой областях частот. С точки зренияпостроенияДК, наибольший интереспредстав ляет область ультразвуковой частоты. Явление обратного пьезоэффекта [б] дает возможность при менять его в системе возбуждениядинамического конденсато ра. При приложении к пьезоэлементувнешнего электрического поля с напряженностьюЕ, изменяются его линейные размеры . Компонентыдеформации rj единичного объема выражаютсяфор мулой г — И . F. j L - 1,2,3 V* 1 ' j = I, 2, 3 (I) где dg - пьезокерамическиймодуль (пьезомодуль),первый ин декс L которого показывает направление внешнего электричес кого поля, а второй индекс j - направление деформации. На правления в прямоугольных координатах X , у , z здесь обоз начаются, соответственно, I, 2, 3. Формула (I) справедлива только в адиабатических условиях при отсутствии внешнихмеханических воздействий на элемент, т.е. для свободного элемента. В противном случае в формулу 140 (I) включаются также члены, учитывающие влияние внешних механических напряженийи изменение температуры. Промышленностьювыпускаются пьезокерамические элементы разнойформы. Ниже кратко анализируются цилиндрические.дис кообразные иплоскопараллельные пьезокерамические элементы с точки зрениядеформации и резонансной частоты. Из данных разных источников[7, 8], можно заключить, что для возбуж денияДК наиболее подходящимиявляются пьезокерамические материалы системыЦТС (цирконат-титанат свинца). У материа лов этой системывеличиныпьезомодулей в несколько раз пре вышают соответствующие величиныматериалов других систем, в то времякак остальные важные параметры (модуль Юнга,плот ность, диэлектрическая проницаемость) отличаются незначи тельно. Анализируя н а основании соотношения (I) деформациидис кообразного, цилиндрического и плоскопараллельного элемен тов, можно заключить, чтодля возбужденияДК более приемле мыми являются следующие триварианта: I. Колебания плоскопагаллельной пластины по длине. Плос копараллельная пластина (рис. I) длиной C1t шириной С2 и толщиной е5 поляризована в направлении толщины. Электроды нанесены н ае е боковые стороны, к которым подается постоян н о е напряжение U . 3 Рис. I. Плоскопараллельная пластина. Деформация А £{ , возникающая в направлениидлины, выражает сяформулой 141 e5 Резонансная частота •ff*ä ~ W ii- f определяется из соотношения ' (3) где £ю - модуль Юнга или упругость, $> - плотностьматериала. При параметрахматериала ЦТС: (10—15)• ICH*^м/В, Ею= О.бг-К^Н/м2 , р =7,3*103кг/м3 и напряжениивозбуждения по рядка 100 В, н е оченьгромоздкихразмерах пластины, можно обеспечитьдеформацию1-2 мкм и резонанснуючастоту 20-30 кГц. Деформациютакой пластиныможно значительно увеличить в изгибных колебаниях. 2. Изгибные колебанияб и м о т х р н о йпластины. Биморфная плас тина (рис.2) состоит издвух склеенныхмежду собойплоско параллельных пластин. Электроды нанесены н а боковые стороны пластин, при этом средний электродявляется общимдля обеих пластин. В зависимости от полярности поляризации, напряже ние возбуждения подается н а электроды такимобразом, чтобы одновременно одна пластина сжималась, адругая разжималась. Рис. 2. Биморфная пластина. При подаче переменноговозбуждающего напряжения и закрепле142 н и ио д н о г ок он цабиморфнойпластины, другойе еконецбу д е т с о в е р ш а т ьколебаниявн ап ра вл ен иихх*. Ве ли чи надефор ма ци иби мо рфн ойпл астинывыражаетсяформу» лой , \2 (4) Благодарятому, чтовпоследнейформуле отн о ш е н и е^/?ъв квадрате, авф о р му ле (2) о н овпервойстепени, деформация би м ор фн ойп ластиныз на ч и т е л ь н о сильнее. О дн а к обиморфная пл а с ти на у с т у п а е тплоскопар ал ле ль но йп ор езонанснойчастоте. Ре зо нанснаяч а с т от аби мо рфнойпластинывычисляетсяпо следупцейпр иб лиженнойформуле: / п = с, \ ? Пр ак тическидостичьре зонанснойчастоты вы ш е 3-4 кГц н е удается. По этомубиморфнаяпл а с т и н ан еп е р сп ек ти вн адлявоз бужде ни яДК. 3. Изгибные колебания по срезуплоскопараллельной плас тины. Изгибные колебанияпо срезувозникают в пластине при определенном расположении электродов н ае е поверхности(рис. За). Сама пластина поляризована в направлении толщины. Четы ре электрода нанесены попарно вдоль боковых поверхностей пластины. Если подать на одну пару противолежащих электро дов переменное напряжение в однойфазе, а н а другуюпарув противофазе (рис. 3 6 и в), и один конец пластины закре пить, т о другой е е конец будет совершать колебания в направ лении уу' (рис. 3 а). Величина деформации выражается приближенно соотношением <**uf (6) а резонансная частота / ТРЧ = —— ^Г—* Uf I f • (?) При вышеприведенных параметрахматериала ЦТС, напряжении U =100 В и размерах пластины 30x10x1 мм получимДи= 2,5 мкм и =16,2 кГц. Из приведенного рассмотрения следует, что для возбуждения ДК наиболее подходящим вариантомявляется плоскопараллельная 143 Рис. 3. Плоскопараллельная пластина с изгибными коле баниями по срезу: а) расположение пластины, б) и в) возможные расположения электродов н а ее поверхности. пластина сколебаниями изгиба по срезу. При таких колебаниях можно обеспечить резонансную частоту в пределах 15-25 кГц и амплитуду колебаний в несколько микрометров. Для экспериментального исследованияразных пластин исполь зовалсямакет ДК (рис. 4). Последний состоит и з латунного ци линдрического корпуса 3, к которому крепится, посредством стеклянного изолятора 4, стальной неподвижный электрод 5 ДК. К верхнему срезу пьезокерамической пластины 19 прикреплен подвижный электрод 20 ДК; нижний конец пьезокерамическойплас тины зажат двумя блоками 9 и 10 и з оргстекла при помощидвух винтов I?. Блоки 9 и 10 расположены в латунном цилиндре 8 , которыйможет перемещатьсявдругом латунном цилиндре 7, фик сированномв корпусе при помощи гайки 12. Положение внутрен него цилиндра 8 фиксируется четырьмявинтами II. На внутрен них стенках блоков 9 и 10 расположены электроды, которые при зажатии соединяются с соответствующими электродами пьезокера мической пластины 19. Рабочаядлина пластины 19 регулируется увеличением или уменьшением е е выступающейчастимежду блока144 ми 9 и 10. Данный макет ДК универ сален: он позволяет иссле довать как биморфные плас тины, так и изгибные коле бания по срезу плоскопарал лельной пластины. На рис.4 для большей наглядности по казанДК сбиморфной плас тиной. Для исследованияко лебаний п о срезу плоскопа раллельной пластины, пос леднюю устанавливают мезду блоками 9 и 10, ацилиндр 7 поворачивают вокруг оси н а 90° так, чтобы с ре з с прик леенной подвижной пластиной совпадал с направлением не подвижной пластиныДК. Ус тановка зазора между плас тинамиДК производится сле дующим образом. Подвижная пластина 20 при помощи ци линдров 7 и8 устанавливает ся на уровне неподвижной пластины 5, после чего под вижная пластина прижимается Рис. 4. Макет ДКдля исследо к неподвижной иприпаивается вания разных пьезоке к изолятору 4. Рабочий зазор рамических пластин. между электродамиДК (плас тиной 20 иторцом электрода 5) образуетсяпри вкручива нии винта 18, которыйдеформирует цилиндр 7, и тем самым от клоняет пластину 19 вместе сэлектродом 20. Провод от пласти ны 20 выведенчерез изолятор 22 на верхнююкрышку 2 ДК. Через стеклянные изоляторы 16 вдне 13 подводитсянапряжение возбуж дения к пьезокерамическойпластине. Предусмотрена возможность вакуумированияДК: воздух откачи вается через трубу 15 вдне ДК. Были исследованы, восновном, следующие вопросы: величина 145 19 деформации изгиба плоскопараллельной пластиныв зависимости от подаваемого напряженияи типа керамики; коэффициент мо дуляции в зависимости от напряжения возбуждения и з а з ора между пластинамиДК; зависимость резонансной частоты о т дли ны пьезокерамической пластины; влияние режима поляризации керамики н а параметрыДК; потребление энергии пьезокерами ческой пластиной. Как и ожидалось, наибольшаядеформация наблюдалась уплас тин и з материала типа ЦТС. Например, для пластины и з ЦТС-19 размерами 29x10x0,4 мм, при подаче постоянного напряжения 100 В, деформация изгиба составила 1,4 мкм. Электроды н а пластине былиподключенык источнику напряженияпоследова тельно (рис. 3 в), адеформация определялась по изменению емкостиДК. Исследования резонансной частоты и коэффициента модуляции проводились при помощи цепидинамического преобразователя, включенной ко входу усилителя переменного напряжения [9]. На рис. 5 изображена кривая зависимости коэффициента мо дуляции от частоты возбуждения. Максимум коэффициента моду ляции т =0,096 имеетместо п а резонансной частоте пластины =16,6 кГц, а полоса пропускания Af вблизи резонансной частоты составляет 1,6 кГц. Данные измерения проводились с пластинойЦТС-19 размерами 29x10x0,4 мм и напряжением возбуж дения 30 В. Рис. 5. Зависимость коэффициента модуляцииДК от час тотывозбуждения. 146 Н а рис. 6 приведена кривая зависимости коэффициента мо дуляции данной пластины от напряжениявозбуждения н а часто т е 16,6 кГц. Нелинейная зависимость связана здесь с наличи ем воздушной подушкимежду обкладкамиДК. Рис. 6. Зависимость коэффициентамодуляцииДК от напря жения возбуждения н а резонанснойчастоте 16,6 кГц пьезокерамическойпластины. Пьезокерамическаяпластина вДК являетсяпьезоэлектричес ким преобразователем электрическихколебаний вмеханические. Потребляемая таким преобразователем от внешнего источника энергия зависит, в основном, о т электрической емкости плас тины [ю]. Например, для пластины и з ЦТС-19 размерами 42х10х xl мм, н а частоте =13,7 кГц ипоследовательно включенны ми электродами (рис. 3 в) токвозбуждения составляет 6,4 мА при напряжении возбуждения 50 В. Схематический разрез ДК с пьезокерамической системой воз буждения,разработанного авторами, представлен на рис. 7. Для увеличения коэффициента модуляции использованыдве пьезоке рамические пластины 5 размерами 29x10x1 мм, колеблющиеся в противофазе. Неподвижные концы пластинприклеены эпоксидной смолой ЭД-6 в разрезах стальных трубок 7. К подвижным концам пластин 5 прикрепленыметаллические держатели 4 с сапфировы ми цилиндрами 2 иII. Позолоченные торцы этих цилиндров слу жат обкладкамиДК. Зазормежду ними составляет II мкм. Высо коомный ввод I ДК соединяется с обкладкойДК через гибкий провод икольцо 10, нанесенное н а сапфировыйцилиндр II. 147 Рис. 7. ДК сдвумя пьезокерамическими пластинами в системе возбуждения. Напряжение возбуждения подаетсяквыводам 9, которые сое динены с соответствующими электродами, нанесенными н а пьезокерамику тонким слоем серебра (обозначены пунктирными линия ми). Детали 6 обеспечивают жесткое крепление узлов ДК, а также электростатическое экранирование обкладок ДК от электроста тических полей возбуждения. Держатели 4 соединяются с корпу сом ДК для этой ж е цели (с помощью гибких проводов 3). Стой ки 12 служат для крепления основных узлов ДК к корпусу 8 при бора. Конструкция ДК герметична. Прибор вакуумирован через штенгель 13. Резонансная частота механических колебаний описанного при бора составляет 15,1 кГц. При этом резонансные частоты отдель ных пластин отличаютсяменьше чем п а 0,2 кГц. При параллельном включении электродов пьезокерамических пластин некомпенсируемый сигнал (остаточное напряженке) ока зался намного меньше, чем при последовательном их включении. Это объясняется тем, что в первом случае электростатические 148 помехи компенсируютдруг друга. На резонанснойчастоте при напряжении возбуждения 100 В обеспечиваетсякоэффициент модуляции 0,05. При этом наблю дается сильное поглощение энергии в корпусе ДК, что,по-види мому, связано с о способом крепления пьезокерамических плас тин, требующимдоработки. Электрометрический усилитель смодулятором н а описанном ДК имеет уровень флуктуаций, в 10-20 раз превышающий уровень тепловых флуктуаций. При выбранных параметрах входнойцепи (рис. 8) по расчетудвойная амплитуда тепловых флуктуаций н е должна превышать 0,4 мкВ, однако, н а самомделе, как вид но и з примеров записи рис. 9, двойная амплитуда флуктуаций достигает8 мкВ. Постоянная времени устройства составляла 2 с, т.е. запись сделана при полосе пропускания около 0,08Гц. кпзозг Рис. 8. Входная цепь электрометра с ДК н а пьезокерамике (рис. 7). Медленные флуктуации, нередко имеющие вид скачкообразных изменений напряжения, н е исчезают, например, ни при увеличе н и и коэффициента модуляции ДК, ни при вариации параметров входной цепи. Поэтому такие флуктуации н е могут быть объяс нены флуктуациями тока затвора идругими источниками шума входного каскада усилителя. Это привело авторов к гипотезе о том, что ступенчатый характер флуктуаций вызван спонтанны мимикропроцессами переполяризации пьезокерамического мате риала. В результате каждого такого процесса пьезомодуль мо жет меняться скачкообразно, а, следовательно, меняются и ус ловия колебаний обкладокДК. Данная гипотеза требует дальней шей разработки. 149 мкВ U ж К -■L ot гГ" 1 — j - 4 . ^ — Яг4 Г " -- - t r f - — W 2. 3 4 S мин Рис. 9. Запись флуктуационных помех электрометра сДК напьезокерамике. И з проведенного исследованияДК спьезокерамической си с темой возбуждениямогут быть сделаны следующие выводы: 1. Из возможныхвидов колебаний (без трансформации) для применения вДК наиболее выгоднымиявляютсяколебания п о срезуплоскопараллельной пластины. 2. При колебанияхпо срезужесткое крепление пластины с одного конца н еявляется наилучпшм способом, т.к. имеетмес то сильная передача энергии на корпус прибора. Желательно закрепить пластину на узловой точке, находящейся н а цент ральнойлинии от конца н а расстоянии 0,224 длины пластины. 3. Для обеспечениякоэффициента модуляции н е ниже 0,1 необходимо иметь амплитудуколебаний пластины неменее I мкм, так как установление зазора между обкладками ДКменьше 8-10 мкм ненадежно и нерационально. 4. Пьезокерамическая система возбужденияДК уступает электродинамическому возбуждению по потреблениюмощности о т внешнего источника. Например, преобразователь ДРК-2 [п] пот ребляет 30-50 мВА, обеспечиваякоэффициентмодуляциит О , 2, аДК спьезокерамической системой возбуждения потребляет 300-600 мВА прикоэффициенте m -0,05-0,1. 5. ДК с пьезокерамической системойвозбужденияобеспечи вает чувствительность по напряжению электрометрического уст ройства 10 мкВ (двойная амплитуда флуктуации). Уже в настоя щее время, однако, придальнейшем е г о усовершенствовании можно ожидать улучшения чувствительности н еменее чем н а порядок величины. 150 Литература 1. Илюкович A.M. Техника электрометрии. М., 1976. 2. Nie, A.G., Zaalberg van Zelst, J.J. A vibrating capaci tor driven by a high-frequency electric field. - fbilips techn. Hev., 1963/1964, N 4, p.95-103. 3. Дмитриев A.B. Электрометр спьезокварцевымпреобразова телем. Автореф. дис. на соиск. учен, степени кавд. техн. наук. М., 1953. 4. Abe, Z., Kato, Y., Puruhata, Y. A new second harmonic type ferroelectric modulator for electrometer. - Hev. Scient. Instrum., 1971, H 6, p. 805-809« 5. АлексеевA.C., Прокофьев E.B., Карпович И.А. Динамичес кий конденсатор. Авт. свид. 287203. 6. Глозман И.А. Пьезокерамика. М., 1972. 7. Харкевич A.A. Теория преобразователей. М.; Л., 1948. 8. Смажевская Е.Г., Фельдман II.Б. Пьезоэлектрическая кера мика. М., 1971. 9. Сакс О.В. О конструкциидинамического конденсатора для счетчиков атмосферных ионов. - Труды Всесоюз. метеорол. совещ., Л., 1963, т. 9, с. 303—306. 10. Мэзон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике. М., 1952. 11. ЩуклинК.С. Опыт создания специальных элементови узлов для входныхцепей электрометров. - ТрудыВНИИфмз.-техн. ирадиотехн. измерений, М., 1970, вып. 1(31), ч. I, с. 166-206. 151 EESEABCH INTO UTILIZATION POSSIBILITIES OF FIEZOELBCTBIC CERAMICS IN THE DEIVING SYSTEMS OF A VIBEATING CAPACITOB 0. Saks and J. Hämmalov Summary The response time and the voltage sensitivity of dynamic condenser electrometric amplifiers can he raised by increas ing the driving frequency of a vibrating capacitor. The pa per presents a comparative analysis of piezoelectric cera mic materials in different types and shepes from the point of view of their applicability in the driving system of the vibrating capacitor. The authors have come to the conclu sion that a parallel-plane piezoelectric ceramic plate with bending vibrations in its plane is the most suitable ver sion for this purpose. The authors have described a vibrat ing capacitor designed by them which is driven by two piezo electric ceramic plates. The material of these plates be longs to the type of PZT. A driving frequency of 16.6 kilo cycles per second has been obtained, with the modulation factor being 0.05. 152 ФЛЖЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОРУТ-7520 НАБАЗЕ ИНТЕГРИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ ИАНАЛИЗ ЕГО ПОГРЕШНОСТЕЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ Ю.А. Хяммалов В аппаратуре для изучения свойств диэлектриков, проявля ющихся в области инфранизких частот, в зависимости отмето да исследования, необходимы генераторы в диапазоне частот от 10 до IÖ“5 Гц [i, 2 ], а иногда и вплотьдо постоянного т ока [з]. Промышленный генератор НГПК-ЗМ имеет частотный диапазон от 100 до 0,001 Гц. Сцельюрасширениядиапазона в область более низкихчастот автором был разработан и изго товлен функциональный генератор УТ-7520 свыходным напряже нием пилообразной, треугольной и прямоугольнойформы в диа пазоне частот от 5 до 5*10"^Гц и амплитудойдо 100 В. Дан ный генератор может быть использован идлядругих целей,на примердля создания источников весьма малых постоянных то ков [4]. В данной статье коротко рассматриваетсяпринципдействия генератора, факторы, ограничивающие линейность выходного напряжения, и приводится описание генератора. Анализ известных в настоящее время принципов возбуждения колебательных процессов показывает, чт о в инфранизкочастотной областидля создания генератора линейно изменяющегося напряжения наиболее целесообразным является принцип инте грирующего усилителя [5]. Интегрирующий усилитель или интег ратор представляет собой операционный усилитель с отрица тельной обратной связьючерез емкость С интегрирующей R Сцепи [б]. Согласно [б], выходное напряжениеU^ линтеграторавпер вом приближении линейно зависит о т напряжения tig , дейст вующего н ае го входе U, (I) & * Х ,Л 153 20 где t - время интегрирования, r = RC - постоянная времени интегрирующей /?С-цепи интегратора. При создании генератора в инфранизкочастотной области требуетсялинейное изменение выходного напряженияв течение несколькихчасов. Для обеспечениялинейного изменения 1 / ^ в течение такого длительного времени надо исследовать влия ние всех источников погрешности н а линейность напряжения.На рис. I приведена схема интегратора, г д е УПТ - усилитель пос тоянного тока скоэффициентом усиленияKQ , в цепь обратной связи которого включенконденсатор С с сопротивлением утеч ки Ry ; R - сопротивление, через которое н а вход усилителя подается напряжение U^i и - входное сопротивление и емкость УПТ; эквивалентный источник напряжениядрейфа УПТ и ic - эквивалентныйисточник входного тока УПТ. Рис. I. Схема интегрирующего усилителя. Выходное напряжение находят из дифференциального уравнения [rc^ c (i * kS\ Щых = ♦g L + =О т* 1) K°vt + K°(ßcv ь*) / (2) у где криваядрейфа заменена некоторым эквивалентным равно мерно изменяющимся напряжением Ug(t) =Vt скрутизной V , превышающей усредненнуюскорость изменениядрейфа [б]. 154 Решение уравнения (2) имеет экспоненциальный вид, в ко тором, после разложения в ряд, достаточно ограничиться вто рым приближением: U 6ouT~£с ^2RAlck) Ч х + ид + Ш из ~ c Lc ' При выводе формулы (3) сделаны следующие допущения: входная емкость УНТ всегда намного меньше емкости интегри рующего конденсатора С С вх« С); коэффициент усиленияKQ на много больше единицы №0 » I) и сопротивление R намного меньше сопротивленияутечки конденсатора С (/?«/? у). Охарактеризуем отклонение мгновенного значения напряже ния от значения, определяемого линейной зависимостью (I), как погрешность нелинейности 5 : 8= * W ~ ЕШ , (4) UtbU,jL Подставляя значения ние (4), получаем: S ~( 2RCK0 * 2RyC ^2Rh Ck) + и»Фи из (Т+ 2 ) ~и^ и (3) в выраже Я ' (5) В выраж ении (5) вводим следующие обозначения: к t . t . t где S1 , S2 , S3 - погрешности нелинейности, причем 51 вы звана конечным значениемкоэффициента усиления УПТ и само разрядом интегрирующего конденсатора С через сопротивление утечки Ry ивходное сопротивление УПТ, $2 - дрейфом УПТ и 8Ъ - входным токомУПТ. Тогда выражение (5) примет вид S1 + S2 + 5-3 - <5а) Отметим, что S1 всегда имеет положительный знак, 52 и <5^ могут иметь в зависимости от направлениядрейфа, входного тока УПТ и полярности входного напряжения UgjL положительный или отрицательный знак. Следовательно, компоненты погрешнос тимогут складыватьсяили компенсироватьдругдруга. И з выражения (5) видно, что 81 уменьшается сувеличени емК0 , r-R^C и Ях . Для уменьшениявлияния погрешностей8} и <5^ необходимо применять входной каскад сминимальнымдрей фом и входным током 1С . Наилучше результаты получаются при использованиив о входном каскаде электрометрическихлампили МОП-транзисторов. В параллельно-балансном каскаде н а элект рометрическойлампе уровень дрейфа составляет 2 мВ/ч, т.е. V =2 мВ/ч [7]. Собственныйдрейф МОП-транзисторов имеет то т ж е порядок [8]. При использованиилампы входной ток Lc оп ределяется е е сеточным током. У современных электрометри ческих ламп сеточный токлежит п а уровне (I + 5).10-1^А [ 7). Во входном каскаде п а ШП-транзисторах входным током явля ется ток затвора, который у серийных транзисторов снижендо Ю“14 - 1СГ1Ь А [в]. Сравнивая теперь погрешности <52 и $3 , можно заключить, ч то при выборе R 4 1 0 ^ Ом погрешностью можно пренеб речь, ивыражение (5) примет вид <?= ( t \2KK.0 1 t 2K^C , i ) i(*c , i ) u* 2HtxC K j \ t * 2 / ■ (6) Требованию большой постоянной времени rc интегрирующего конденсатора лучше всего удовлетворяют конденсаторы с по лнотироловой изоляцией, например типаМПГ-П, или с фторо пластовой изоляцией т ипа ФТ, постоянная времени которых в лабораторных условиях лежит н а уровне 10^ - Ю с £в] И з соотношения (6) следует, ч то существует оптимальное значение постоянной времени интегрирующей цепи, определяе мое формулой _______ Г onn = L1 2K0U2 Н а основании соотношений (3) и (6) можно представить и н тегратор (рис. I) в в иде идеального интегратора (рис. 2) с передаточнойфункцией в виде (I), к о входу которого подклю чены источники постоянного входного напряжения Ugx, экви валентный источник U g , характеризующий отклонение реаль н ого интегратора от идеального, и эквивалентный источник дрейфа Ы'д. При этом lifo и Щ выражаютсяформулами = ~(žRCK0 + Щ С + 2R.gxСК0) U6x ’ (8) Рис. 2. Схема интегрирующего усилителя сприведенными к о входу источниками напряжения. Ы6х и Ugx всегда имеют противоположную полярность, a Ug может иметь или положительную, или отрицательную полярность, в зависимости от конкретной схемы. Поэтому, н а основании вы ражений (8) и (9), в случае противополярности и Щ и при линейном характере изменения можно достичь полной ком пенсации погрешностей этих источников. Погрешность нелиней ности получается теперь,поделив II^ и 11'д н а UgK, Вышеприведенные требования относительно линейности учте н ы при разработке интегрирующего усилителя к функционально му генератору УТ-7520. Он является генератором колебаний пилообразной, треугольной и прямоугольнойформы с макси мальным периодом 200GÜ с. Возможна работа в .д в у х режимах: непрерывной генерации и одиночных импульсов. Функциональная схема генератора представлена п а рис. 3. Интегратор состоит и з усилителя постоянного тока (УПТ).фто ропластовых конденсаторов CI-C3 и высокоомных резисторовЯЗ иД4, которые,в зависимости от режима работы идиапазона, коммутируются при помощи переключателей В2-В4 и реле PI-P3. Во входном каскаде УПТ применена электрометрическая лампа ЭМ—6 п о параллельно-балансной схеме. Коэффициент усиления У 1Г Г около 3UUÜ. Источником входного напряжения интегратора является параметрический стабилизатор напряжения обеих полярностей н а диодахД1-Д4. Входное напряжение регулируется переменным проволочным резистором RI в пределах от -0,5 до ^10 В. Вы ходное напряжение Üи интегратора изменяется в пределах от 8 Рис. 3. Функциональная схема генератора УТ-7520. -10 до +10 В. Колебания формируются при помощи сравнивающего устройст ва СУ1, которое вмомент равенства выходного напряжения ин тегратора Ыи и опорного напряжения И1 переключает реле PI или Р2. Второе сравнивающее устройство СУ2 предназначено для формирования одиночных импульсов. В выходномусилителе (ВУ) регулируется амплитудаи пос тоянная составляющая колебаний. Инвертирующий усилитель (ИУ) изменяет фазу выходного на пряжения ВУ на противоположную. ВУи ИУ представляют собой усилителипостоянного тока. В заключение приведем основные технические данные гене ратора УТ-7520: диапазон периода колебаний от 0 , 2до20000 с с погрешностью установки периода не более + 5%; диапазон длительности одиночныхимпульсов от 0,1 до 10000 с с по грешностью установкидлительности импульса не более +5*5 и -10%; основная погрешность нелинейности выходного напряже ния пилообразнойформы в конце предельного периода(20000 с) не превышает 3% и треугольнойформы в конце полупериода (10000 с) н е превышает I%; амплитуда выходного напряжения генератора о т 0,01 до 100 В; сопротивление внешнейнагруз ки н е менее 100 кОм; пределы плавного регулирования посто янной составляющей выходного напряжения составляют от -50 до +50 В; питание прибора от сетипеременного тока снапря жением 220 В, потребляемая мощность не превышает 50 ВА; га бариты прибора 510x350x230 мм. Литература 1. Дзюбенко И.В. Методы измерения электрических параметров диэлектриковна инфранизких частотах. - Измер. техника, 1970, Jt 10, с. 44-47. 2. Дзюбенко И.В. Мостовая установка для измерения парамет ров диэлектриков на инфранизких частотах. - ТрудыВНИИ физ.-техн. ирадиотехн. измерений, М., 1970, вып. 1(31), ч. 2, с. 138-155. 3. Дзюбенко И.В., Илюкович А.М. Применение высокоомных мос товых схем спитаниемлинейно изменяющимся напряжением для измеренияхарактеристикдиэлектрикови конденсаторов сдиэлектриком. - Труды ВНИИ физ.-техн. ирадиотехн. из159 мерений, M., 1970, вып. 1(31), ч. 2, с. 156-168. 4. Борзов В.М., Илюкович А.М., Стреличева А.Е. Калиброван ный источник весьмамалых постоянных токовдля поверки электрических усилителей. - Измер. техника, 1967, № 12, с. 94-95. 5. Kratzacii, W. Aufbau und Wirkungsweise eines universellen Tiefstfrequenzgenerators. - Radio Fernsehen Elektronik, 1971, N 6, S. 197-201. 6. Борзов В.M . , Илюкович A.M. Анализ погрешности источника малых токов сгенераторомпилообразного напряжения. Труды ВНИИфиз.-техн. ирадиотехн. измерений, М., 1970, вып. 1(31), ч. I, с. 120-139. 7. Илюкович А.М. Современное состояние и тенденцииразвития ламповых электрометрических усилителей. - ТрудыВНИИ физ«техн. ирадиотехн. измерений, М., 1970, вып. 1(31), ч. I, с. 5-77. 8. Илюкович А.М. Техника электрометрии. М., 1976. FUNCTIONAL GENERATOR UT-7520 BASED ON AN INTEGRATING AMPLIFIER AND AN ANALYSIS OF ITS ERRORS IN NONLINEARITY J. Hämmalov Summary A theoretical analysis of the errors of an integrating amplifier in nonlinearity has been carried out. The results of the analysis have been used in the design of a generator of the type of UT-7520. An operating scheme and a short de scription of the device have been presented. The generator has an output voltage of triangular, squared and saw-edged shape in the range of frequencies from 5*10“^ to 5 cycles per second with a maximum amplitude of 100 V. 160 СОДЕРЖАНИЕ АЙНТС М.Х., КУДУ К.Ф., ХАЛЬЯСТЕА.Я. Исследование последовательностипервичный - вторичный стри мер в воздухе ........................................ 3 АЙНТС М.Х., БЕСХЛЕБНЫЙ С.И., КУДУК.Ф. Наблюдения за возникновениемиразвитием световых и токовых импульсов ВЧ короны вдиапазоне частот 0,15-1,5 МГц 21 САЛЬМЯ.Й., МАТИЗШ Р.Л. Некоторые результаты исследо вания т и п к г с т япримесей воздухана спектр подвижнос ти легких отрицательных аэроионов ................... 40 АРОЛЬДМ.У., МАТИЗЕН Р.Л. Об атмосферном электричест в е на планируемой фоновой станцииБоровое ......... 44 ТАММЕТ Х.Ф. Электрические параметры загрязненности воздуха.... ......................................... 48 МАТИЗШ Р.Л., ЭЭВЕЛЬЯ.Р., ЮТС Э.Ю., ЯКОБСОН А.Ф. Счетчик аэроионов сцифровой индикацией U Т-7714 ... 52 САЛЬМЯ.й. Об униполярной зарядке первоначально заря женного аэрозоля .................................... 57 ПОДОЛЬСКИЙA.A. Красчету времени захватаиона аэро зольнойчастицей вуниполярном пространственном заряде ............................................... 62 ФИШЕРМ.М. Исследование спектра аэрозольных частиц тфаекторным методом................................. 74 АРОЛЬДМ.У., БЕРНОТАС Т.П. Лазерный нефелометр на базе ФЭН-58 ......................................... 83 МИРМЕA.A., БЕРНОТАС Т.П. Автоматическийрегулятор температуры аэрозоля ................................ 87 БЕЛОВМ.Н., ВИСНАПУУЛ.Ю., ДВОРКИН А.М. Оповышении производительности электроаэрозольного устройства для групповой вакцинации ........................... 91 161 21 САКС О.В. Собственные помехи преобразователя с динамическим конденсатором ...................... 99 САКС О.В., ХЯММАЛОВ O.A. Исследование возможности использования пьезокерамической системы возбуж дения вдинамическом конденсаторе ............... 139 ХЯММАЛОВ Ю.А. Функциональный генератор УТ-7520 н а б а з е интегрирующего усилителя и анализ е г о погрешностей нелинейности ....................... 153 162 CONTENTS AINTS, M., KUDU, К. and HALJASTE, A. Investigation of the primary - secondary streamer sequence in the air ............................. ............. 3 AINTS, M., BESKHLEBNY, S. and KUDU, K. Observations of the rise and development of light and current pulses of the HF corona in the frequency range of 0.15 - 1.5 « H z ............................... 21 SALM, J. and MATISES, R. Some experimental results of the study of the action of air impurities on the mobility spectrum of negative air ione...... 40 AROLD, H, and MATISEN, R. On atmospheric electri city at the potential Borovoye background moni toring station 44 ТАМИЕТ, H. Electrical parameters of air pollution.• 48 MATISEN, R., ÖÖVEL, J., ÖTS, E. and JAKOBSON, A. Digital air ion counter UT-7714 ................ 52 SALM, J. On unipolar charging of initially charged a e r o s o l s ......... ................. . 57 [PODOLSKY, A.I On the computation of the time of cap turing ions by aerosol particles ...... ......... 62 FISCHER, M. Investigation of aerosol particle spectra by the trajectory method ........ . 74 AROLD, M. and BERNOTAS, T. A laser nephelometer based on FEN-58 ................................ 83 KERME, A. and BERNOTAS, T. Automatic controller of aerosol temperature 87 BELOV, M., VISNAPUU, L. and DVORKIN, A. On raising the productivity of an electroaerosol device for group vaccination 91 163 SAKS, 0* Intrinsic disturbances of a converter having a vibrating capacitor ................. ...... . 99 SAKS, 0« and h XmiIALOV, J. Research into utilization possibilities of piezoelectric ceramics in the driving systems of a vibrating capacitor ......... 139 HXMMAI iOV, J. Functional generator UT-7520 based on an integrating amplifier and an analysis of its errors in nonlinearity 153 164 УДК 537.523.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИПЕРВИЧНЫЙ - ВТОРИЧНЫЙ СТРИМЕРВ ВОЗДУХЕ. Айнтс М.Х., Куду К.Ф., X алья с т е А.Я. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 3—20. Исследовано развитие стримера в коротких разрядных проме жутках острие-плоскость трех модификаций. Особое внимание уделено связи между двумя фазами развития стримера - первич ным и вторичным стримером. Излучение стримерарегистрирова лось с помощью электронно-оптического преобразователя и фо тоэлектронного умножителя. Показано, что развитие вторично го стримераначинается всегдаодновременно спервичным стри мером, независимо о т наличия или отсутствия катодных эффек тов. Изменение скоростираспространения первичного и вторич ного стримерапо мере их удаления о т острия дано в графичес ком виде для всех исследованных промежутков. Коротко обсуж дены вопросы формы первичного разрядного канала в области сильного внешнего поля и механизмараспространения вторично го стримера. Илл. 18. Табл. I. Библ. 12. Рез. англ. УДК 537.523.2 НАБЛЩЕНИЯ ЗАВОЗНИКНОВЕНИЕМ И РАЗВИТИЕМ СВЕТОВЫХ И ТОКОВЫХ ИМПУЛЬСОВВЧ КОРОНЫ ВДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 0,15-1,5 МГц. Айнтс М.Х., Бесхлебный С.И., Куду К.Ф. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 21-39. Разряд изучался в 4-сантиметровом промежутке острие-плоскооть при диаметре коронирующего электрода I мм, в атмосфер ном воздухе. Приводятся синхронные осциллограммы световых и токовых импульсовразряда, а также приложенного к электро дам ВЧ напряжения. О т полного токаразрядной цепи при помо щиширокополосного дифференциального усилителя компенсиро ван ток смещения, обусловленный изменением приложенного к электродам напряжения. Показано, ч т о ВЧ корона инициируется либо стримеромпри ег о возникновении в о время положительного полупериода напря жения, либо импульсом Тричела при ег о возникновении во вре м я отрицательного полупериода, причем возникновение разряда в тот или иной полупериод носит статистический характер. Графически представлено изменение в о времени фазы возник новения импульсов тока входе развития разряда. Илл. 8. Библ. 12. Рез. англ. УДК 551.594.12 НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕСЕЙ ВОЗ ДУХА НА СПЕКТР ПОДВИЖНОСТИ ЛЕГКИХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ АЭРОИОНОВ. Сальм Я.И, Матизен Р.Л. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 40-43. Исследовалось влияние более 40 различных примесей возду ха на спектр подвижностилегких отрицательных аэроионов. Были установлены два новых сильнодействующих и восемь сла бодействующих веществ. Библ. 4. Рез. англ. УДК 551.594.12 551.510:615.847.1 ОБ АТМОСФЕРНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ НА ПЛАНИРУЭНОЙФОНОВОЙ СТАНЦИИБОРОВОЕ. Арольд М.У., Матизен Р.Л. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 44-47. Приведены цредварительные результаты измерений на пред полагаемойфоновой станции Боровое. Приводятсярезультаты измерений положительной и отрицательной проводимости и гра диента потенциала. Подчеркнутаисключительность Борового с точки зрения атмосферного электричества. Табл. I. Библ. 2. Рез. англ. УДК 551.594 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАГРЯЗНЕННОСТИВОЗДУХА. Т ам мет Х.Ф. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, С. 48-51. Интенсивность ионообразования и электрическая плотность аэрозоля предлагаютсякак стандартные параметры загрязнен ности атмосферного воздуха. Описывается простой способ сов местного измерения предложенных параметров. Рез. англ. УДК 551.508.941.3 621.317.792 СЧЕТЧИКАЭРОИОНОВ С ЦИФРОВОЙИНДИКАЦИЕЙ U Т-7714. М а ти з ен Р.Л., Э э в ел ь Я.Р., Юте Э.Ю. Якоб сон А.Ф. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 52-56. Описан универсальный счетчик аэроионов сцифровой инди кацией. Результаты измерений цредставляются на выходе при бора как ваналоговой, так и в цифровой (в двоично-десятич ном коде) форме, что позволяет включать счетчик в системы автоматического сбораинформации. Значительнымизменениям, по сравнению с прежнимимоделями, подверглась также схема динамического электрометра. Илл. 3. Библ. 2. Рез. англ. УДК 551.510.42 ОБ УНИПОЛЯРНОЙЗАРЯДКЕПЕРВОНАЧАЛЬНО ЗАРЯЖЕННОГО АЭРОЗО ЛЕ. Сальм Я.Й. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 57-61. В литературе рассмотрена кинетика униполярной зарядки первоначально нейтрального аэрозоля. В настоящейработе вы веденаформуладля распределения зарядов при униполярной зарядке первоначально заряженного аэрозоля. Библ. 2. Рез.англ. УДК 621.319.7.001.6 КРАСЧЕТУ ВРЕМЕНИ ЗАХВАТА ИОНААЭРОЗОЛЬНОЙ ЧАСТИЦЕЙВ УНИПОЛЯРНОМ ПРОСТРАНСТВЕННОМ ЗАРЯДЕ. Подольский A.A. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 62-73. Приведенырезультаты сравнительной оценки значений ско рости зарядки субмикронных аэрозольных частиц, рассчитан ной п о различным методикам. Илл, I. Табл. 3. Библ. 17. 22 УДК 541.182.213 525.23 53.088.4 621.319 ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ ТРАЕКТОРпЫМ МЕТОДОМ. Фишер М. М. Уч. зал. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443. с. 74-82. 3 статье рассмотрены ошибки, встречающиеся при примене нии траекторного метода определенияразмеров и зарядов аэрозольных частиц в спектроскопических целях. В сл у чае применениямногопредельных устройств регистрации траекто рии частиц, условиярегистрации различных частиц разлины. Для связыванияданных, полученных вразличных пределах ре гистрации, необходимо их обрабатывать различными статисти ческими весами. В статье доказано, что даже различные час тицы одного пределарегистрациидолжны быть приняты в учет различными статистическими весами. В конце статьи представ лен численныйпример который ярко иллюстрирует величину п о грешностиметода в обратном случае. Илл. I. Библ. 12. Рез., англ. УДК 621.319.7.001 ЛАЗЕРНЫЙНЕФЕЛОМЕТР НА БАЗЕ ФЭН-58. Арольд II.У., Бернотас Т.П. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 83-86. Изложены вопросы построения лазерного нефелометра на ба з е промышленного прибораФЭН-58. Благодаря замене осветите ля слампой накаливания лазером удалось заметно улучшить качество измерений. Илл. 2. Библ. 3. Рез. англ. УДК 541.182 621.316.79 АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ АЭРОЗОЛИ, lvi ир м е A.A., Бернотас Т.П. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 87-UU. Описан автоматический регулятор температуры, позволяющий поддерживать разность температур аэрозоля и измерительной кюветыравной нулю или другой заданной величине сточностью +0,002 К. Датчиком служит дифференциальная термопарав комплекте сфотоэлектрическиммикровольтметром Р325. Илл. 2. Библ. I. Рез. англ. УДК 667.644.3.621.319.5 (088.8) 0 ПОВЫШЕНИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРОАЭРОЗОЛЬНОГО УСТРОЙСТВАДЛЯ ГРУППОВОЙВАКЦИНАЦИИ. Белов М.Н., Виснапуу Л.Ю., Дворкин А.М. Уч. зап. Тар туского ун-та, 1977, вып. 443, с. 91-98. Описывается усовершенствованное электроаэрозольное ус тройство для групповой вакцинации с повышенными техничес кими данными, достигнутыми за счет применения эжекции до полнительного воздуха через сепарационную камеру. По срав нению спрежним электроаэрозольным устройством для группо вой вакцинации расходраспиливаемой жидкости увеличился с 0,10 до 0,23 г/с, ток конвекции - с 20 до 80 нА, а наиболь ший размер капель аэрозоля увеличился лишь на 10%. Илл. 6. Библ. 4. Рез. англ. УДК 621.319.43 СОБСТВЕННЫЕ ПОМЕХИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ. СДИНАМИЧЕСКИМ КОНДЕНСАТОРОМ. Сакс О.В. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 99-138. Дан теоретический и экспериментальный анализ собствен н ы х помех преобразователя сдинамическим конденсатором (ДК). Помехи о т системы возбуждения и вибрационные помехиДК дают на выходе преобразователя переменные напряжения, в общем случае сдвинутые п о фазе относительно полезного сигнала. Рассматривая напряжения помех в векторной форме, можно раз ложить и х на составляющие: совпадающие п о фазе сполезным сигналом и сдвинутые п о фазе на угол 90°. Первые из них мо гут быть скомпенсированы постоянным напряжением, подаваемым наДК, вторые образуют т.н. остаточное напряжение помехи и спомощью постоянного напряжения н е могут бы т ь скомпенсиро ваны. Контактная разность потенциалов и е е нестабильность рассматриваются также как виды собственных помех ДК. Дано математическое описание явления возникновения помехи сдвой ной частотой модуляции. Экспериментально, доказано, ч т о кон структивным путем при нормальном давлении воздуха токовые помехи могут быть понижены до уровня I0-*8 А (токи изолято ров и ионизационные токи). Сделан вывод, что теория собст венных помех ДК совместно собщей теорией преобразователя является основой конструирования динамических конденсаторов для высокочувствительных электрометрических усилителей. Илл. 17. Табл. 4. Библ. 23. Рез. англ. УДК 621.319.43:537.228.1 ИССЛЕДОВАНИЕВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ДИНАМИЧЕСКОМ КОНДЕНСАТОРЕ. Сакс О.В., Хяммалов Ю.А. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 139-152. Повышение быстродействия и чувствительности по напряже нию электрометрических усилителей сдинамическим конденса тором (ДК) возможно путем увеличения частотымодуляции. Проведен сравнительный анализ пьезокерамических материалов разных типов и пластин разной формы сточки зрения их при менимости в системе возбуждения ДК. Выявлено, что наиболее подходящейявляется плоскопараллельная пластина сизгибными колебаниями по срезу. Приведено описание разработанного авторами ДК сдвумя плоскопараллельными пьезокерамическими пластинами и з материала типа ЦТС в системе возбуждения. По лучена частота возбуждения 16,6 кГц цри коэффициенте моду ляции 0,05. Илл. 9. Библ. II. Рез. англ. УДК 621.373.53 ФУНКЦИОНАЛЬНЫ!'! ГЕНЕРАТОР УТ-7520 НАБАЗЕ ИНТЕГРИРУЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ И АНАЛИЗ ЕГО П01РЕЫН0СТЕЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ. X я м м а л о в Ю.А. Уч. зап. Тартуского ун-та, 1977, вып. 443, с. 153-160. Проведен теоретический анализ погрешностей нелинейности интегрирующего усилителя сцелью его использования вфунк циональном генераторе УТ-7520, разработанном автором. При ведены функциональная схемаи короткое описание прибора. Генератор УТ-7520 выдает напряжение пилообразной, треуголь ной и прямоугольной формы вдиапазоне частот от 5*10 до 5 Гц самплитудойдо 100 В. Илл. 3. Библ. 8. Рез. англ. Rbl. 1.40 TÜ RAAMATUKOGU 0300 00288817

TOIMETISED TARTU RIIKLIKU ÜLIKOOLI

Related documents

Products

Support

TOIMETISED TARTU RIIKLIKU ÜLIKOOLI

Related documents

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib