1.4. Датчики и автоматизированная система измерений.

При изучении хронофизических свойств материалов дат­чики играют не менее важную роль, чем источники хронального поля. В качестве датчиков могут быть использованы разного рода часы, скорость хода которых одно­значно определяет величину хронала . Однако необходимые по точности часы часто не удовлетворяют требованию компактности.

В основу разработки достаточно компактных и чув­ствительных датчиков положена способность хронального поля изменять темп различных процессов, в том числе в полупроводниковых структурах, использованных в дат­чиках-генераторах (ДГ). Датчиком служит n-р-n (р-n-р) или МДП структура, представляющая собой кристалл 1,5х1,5 мм, на котором реализуется генератор прямоугольных импульсов.

Д атчик ДГ-1 (рис. 1.4, а) собран на микросхеме 4-2И-НЕ типа 531ЛАЗП (n-р-n структура). На двух элементах 2И-НЕ реализован генератор меандра с час­тотой 50 МГц, а два других элемента 2И-НЕ использу­ются в качестве согласующего устройства. Частота ста­билизируется с помощью кварцевого резонатора (квар­цевая пластинка диаметром 7 мм в герметичном стеклян­ном корпусе 10х10х3 мм).

Рис. 1.4. Схемы датчиков-генераторов ДГ-1 (а), ДГ-2 (б) и

ДГ-3 (в): резисторы R1 = 330 Ом и R2 = 620 Ом, емкость

С = 10 пФ, кварцевый резонатор КР = 50 МГц.

Датчик ДГ-2 (рис. 1.4, б) с частотой 45 МГц собран на микросхеме 531ЛАЗП, на трех элементах 2И-НЕ реа­лизован генератор по кольцевой схеме, а четвертый эле­мент 2И-НЕ используется в качестве согласующего устройства.

Наконец, датчик ДГ-3 с частотой 4 МГц (рис. 1.4, в) собран на микросхеме 561ЛА7 (МДП структура) по та­кой же схеме, как и ДГ-2.

Были испытаны также многие другие принципы рабо­ты датчиков, например основанные на изменении емкости и сопротивления чувствительных элементов, на возникновении дополнительной ЭДС под действием хронального поля и т.д. Однако наиболее наглядными слу­жат перечисленные, ибо они прямо отражают влияние хронального поля на темп быстропротекающих процес­сов.

При создании и эксплуатации датчиков полезно не забывать, что только простые процессы типа колебания пластинки или маятника, вращения шестеренки и т.д. способны непосредственно и точно отразить количествен­ную сторону интенсивности хронального поля (хронал). В случае применения сложных электронных схем сигнал может быть преобразован так, что показания прибора окажутся либо умноженными, либо даже «перевернуты­ми» (с ростом хронала показания падают) по сравне­нию с действительностью. В этом случае, который мож­но с успехом использовать на практике для увеличения чувствительности метода, датчики следует предвари­тельно тарировать. Примерами могут служить датчики повышенной чувствительности ДГ-2 и ДГ-3, не содержа­щие кварцевого стабилизатора. Здесь аналогию можно провести с электрическим трансформатором, который может изменить измеряемый потенциал в зависимости от соотношения витков в первичной и вторичной обмот­ках.

Для автоматизации процесса определения хронофизических свойств материалов создан измерительно-вы­числительный комплекс (ИВК) на базе «Электроника ДЗ-28». Он дает возможность вести обработку и анализ результатов измерений, управлять самим процессом из­мерений, а также формировать управляющие сигналы на исполнительные устройства экспериментальной уста­новки.

Входящий в комплекс частотомер Ч3-34 позволяет измерять частоту с точностью 10^-8, а его встроенный термостатируемый кварцевый генератор используется в ка­честве эталонного для таймера. Аналого-цифровым пре­образователем в ИВК служит цифровой вольтметр Щ68002. Предварительный усилитель совместно с восьмиканальным управляемым от ИВК коммутатором ана­логовых сигналов на входе обеспечивает возможность измерения напряжений от 1 мкВ. Результаты измерений выводятся на печатающее устройство, экран дисплея и графопостроитель.

На показания датчиков влияют температура, электро­магнитные излучения, хрональное поле Солнца и окру­жающих людей и т.д. От хрональных излучений система изолирована многослойным полиэтиленовым экраном, от электромагнитных - многослойным заземленным ме­таллическим, влияние температуры учитывается специальной тарировкой датчиков.

Уровень помех изменяется от опыта к опыту, поэтому датчики тарируются автоматически в процессе каждого опыта. Вначале с помощью внешнего нагревателя, управ­ляемого от комплекса, температура датчиков изменяет­ся в заданном интервале, а частота и соответствующие ей значения температуры заносятся в память ЭВМ, которая автоматически учитывает уровень всех помех.