Страница 34 из 39
Импульсные методы имеют существенное значение в информационно-измерительной технике, используемой, в частности, в космической электронной аппаратуре и при исследованиях в области физики быстрых частиц. Методы и средства И. т. лежат в основе работы современных электронных ЦВМ, разнообразных цифровых автоматов, применяемых не только как средство автоматизации вычислительного процесса, но и для решения различных логических задач при автоматической обработке информации. Для этого производятся соответствующие преобразования над импульсными сигналами, несущими информацию (обычно в сопровождении помех), и с помощью логических схем и устройств селекции импульсов выполняются логические операции над импульсами. Т. о. выделяют, анализируют, распознают и регистрируют полезную информацию, содержащуюся в обрабатываемых импульсах. Исключительно широко применяются методы И. т. в радиоизмерительных устройствах (частотомерах, осциллографах, анализаторах спектра, измерителях временных интервалов и др.).
Первое практическое применение импульсных режимов работы электрических устройств связано с изобретением русским учёным П. Л. Шиллингом электромагнитного телеграфа (1832), усовершенствованного русским академиком Б. С. Якоби и американским изобретателем С. Морзе. Изобретатель радио А. С. Попов для генерации радиоволн применил импульсный искровой передатчик (1895). В 1907 русский учёный Л. И. Мандельштам выдвинул идею использования изменяющихся по известному закону электрических величин для создания точного масштаба времени, которая была реализована в устройстве временной развёртки осциллографа; так был открыт способ исследования кратковременных импульсных процессов. В том же 1907 русский учёный Б. Л. Розинг впервые в мире использовал электроннолучевую трубку для приёма сигналов изображения. Этим было положено начало телевидению. В 1918 советский учёный М. А. Бонч-Бруевич разработал и исследовал «катодное реле», позволяющее скачком изменять силу тока электронных ламп и напряжение на их электродах. В 1919 в журнале «A
Лит.: Моругин Л. А., Глебович Г. В., Наносекундная импульсная техника, М., 1964; Магнитные генераторы импульсов, М., 1968;ГольденбергЛ.М., Теория и расчёт импульсных устройств на полупроводниковых приборах, М., 1969; Справочник по импульсной технике, под ред. В. Н. Яковлева, К., 1970; Алексенко А. Г., Основы микросхемотехники, М., 1971; Ицхоки Я. С., Овчинников Н. И., Импульсные цифровые устройства, М., [1972]; Миллман Я., Тауб Г., Импульсные и цифровые устройства, пер. с англ., М. — Л., 1960; Харли Р. Б., Логические схемы на транзисторах, пер. с англ., М., 1965; Чжоу В. Ф., Принципы построения схем на туннельных диодах, пер. с англ., М., 1966; Vabre I.-P., Electronique des impulsions, t. 3, P., 1970.
Я. С. Ицхоки.
Рис. 2. Электрические колебания сложной формы: а — пиковые; б — пилообразные.
Рис. 1. Импульсный сигнал из трёх прямоугольных импульсов.
Импульсная техника высоких напряжений
И'мпульсная те'хника высоких напряжений, область электротехники, предметом которой является получение, измерение и использование импульсов высоких напряжений (амплитудой от 102 в до 107 в) и импульсов сильных токов (амплитудой от 102 а до 107 а). Длительность импульсов варьируется в пределах от 10-1 до 10-10 сек. Это могут быть одиночные импульсы или повторяющиеся с большой скважностью.
Импульсы высоких напряжений используются при испытании электротехнической аппаратуры, имитации внутренних и грозовых перенапряжений в электрической сети, для моделирования молниезащитных устройств и т. д. В экспериментальной физике импульсы высоких напряжений применяются для создания сильных импульсных электрических полей при исследовании процессов электрического пробоя, для получения кратковременных (10-7—10-6 сек) вспышек рентгеновского излучения, для питания искровых камер, электронно-оптических преобразователей, Керра ячеек, в ускорителях заряженных частиц, для создания импульсных электронных и ионных пучков.
Импульсы напряжений амплитудой до 107 в получают от генераторов импульсных напряжений (ГИН). Они содержат группу конденсаторов С (рис. 1), которые при зарядке от источника ПН соединены параллельно через сопротивления R. Когда напряжение на конденсаторах достигает требуемой величины, они с помощью искровых промежутков П включаются последовательно (схема Аркадьева — Маркса). Длительность фронта и спада импульса регулируется демпфирующими Rд и разрядным Rp сопротивлениями, ёмкостью Сф и ёмкостью нагрузки О.
Для получения импульсов с амплитудой 106 в, длительностью фронта ~ 10-4 сек и спада ~ 10-3 сек, помимо ГИН, иногда используют испытательные высоковольтные трансформаторы, первичные обмотки которых питаются от конденсаторных батарей. Для получения импульсов с более крутым фронтом применяют специальный конденсатор, заряжаемый от ГИН и разряжающийся через дополнительный искровой «обостряющий» промежуток.
Импульсы с длительностью фронта ~ 10-9 сек и полной длительностью ~ 10-8—10-7 сек при амплитуде 104—106 в получают от генераторов наносекундных импульсов. Схема одного из них отличается от рис. 1 заменой конденсаторов отрезками коаксиального кабеля (обладающего распределённой ёмкостью) и отсутствием сопротивлений Rд и Rф. Наносекундные импульсы получают также с помощью отрезков коаксиального кабеля, соединённых по схеме рис. 2; отрезка трёхполосной полосковой линии (схема Блюмлейна, рис. 3), полосковой линии, свёрнутой в спираль (спиральный генератор, рис. 4) и др. В последних двух генераторах происходит удвоение (рис. 3) или умножение (рис. 4) напряжения после пробоя искрового промежутка П и отражения волны напряжения от конца линии. Если к форме импульса напряжения не предъявляются специальные требования, то для получения импульсов с амплитудой ~ 104—105 в применяют импульсные трансформаторы (катушки Румкорфа, трансформатор Тесла и др.).