Сверхъестестественное. Научно доказанные факты - Кернбах Сергей (книги без сокращений .TXT) 📗
линии. На основании повторных измерений можно оценить общую погрешность этого
метода на уровне <1%, причём большая часть приходится именно на случайную
погрешность, обусловленную «неодинаковостью» тестовых жидкостей/объектов.
Жидкостные сенсоры: измерение водной ЭДС
Этот потенциометрический метод является в некотором смысле младшим братом dpH-
метрии; он разрабатывался в контексте «минимальных экспериментов» — создания
измерительных систем вне профессиональной лаборатории. Он основан на возникновении
ЭДС в жидкостях — эффекте, в контексте электрохимии [489], исследованном в первую
очередь для гальванических элементов и химических источников тока. Считается, что
основным механизмом возникновения ЭДС являются процессы гидратации поверхностных
атомов металла электродов и их переход в виде ионов в прилегающий слой жидкости (также
и обратный ему процесс). Происходит поляризация электродов и возникновение двойного
электрического слоя на границе соприкосновения металла с жидкостью. Существуют
различные ЭДС-эффекты, например, образование ЭДС между водными фазами,
смачивающими гидрофильные поверхности (так называемая «пограничная вода») и
«объёмной водой» [490]; возникновение ЭДС между биметаллическими электродами в
дистиллированной воде [491; 492]; взаимосвязь ЭДС и фототока [493] и т.д. Механизм
взаимодействия «высокопроникающего» излучения и ЭДС, по всей видимости, имеет
сходную форму воздействия на степень поляризации диполей в приэлектродных слоях. При
этом происходит изменение динамики ЭДС, что и наблюдается экспериментально.
Структурная схема и пример реализации «минимальной» ЭДС-установки показаны на
рис. 97. Приёмная часть образована сенсором, который представляет собой два электрода в
воде. Контейнер с электродами и с водой помещён в термостабилизирующий контейнер,
температура в котором измеряется цифровым термометром. Электроды подключены к
мультиметру, который переключен в режим милливольтметра. Результаты измерений
температуры и мультиметра передаются на компьютер, который записывает полученные
данные. Термостабилизирующий контейнер находится на демпфирующей прокладке,
например, из толстого слоя поролона, между контейнером и светодиодным излучателем
находится изолирующая перегородка. Излучение светодиодного излучателя направлено в
конус, вершина которого повёрнута к сенсору.
Рис. 97. (а) Схема «минимальной» ЭДС-установки; (б) пример реализации установки: 1 —
термостабилизирующий контейнер с цифровым термостатом, 2 — модуль электроники для
термостата, температурных сенсоров и USB-интерфейса, 3 — мультиметр, 4 — USB-
интерфейс для мультиметра, 5 — светодиодный излучатель, 6 — конус, надетый на
переднюю часть излучателя, 7 — поролоновая прокладка. На фотографии не показана
изолирующая перегородка между излучателем 5 (с надетым конусом 6) и остальной частью
установки (фотографии из [474]).
Рис. 98. Конструкция «минимального» асимметричного сенсора: 1 — латунный штыревой
электрод, 2 — цилиндрический медный электрод, 3 — пластиковая крышка (показана в
перевёрнутом состоянии), стеклянный контейнер 50 мл (фотографии из [474]).
В качестве контейнера с водой подойдёт любой стеклянный сосуд ёмкостью 20-50 мл с
закрывающейся крышкой. Хорошо подходят стеклянные контейнеры из-под косметического
крема. Существует схемы с симметричными и асимметричными электродами. В качестве
симметричных электродов подходят кусочки медной (электрод 1) и латунной (электрод 2)
проволоки диаметром 0,5-3 мм. В качестве асимметричных электродов можно использовать
штыревой и цилиндрический электроды (см. рис. 98).
Измерение показаний сенсора очень удобно производить обыкновенным вольтметром.
Он должен быть в состоянии измерять напряжение в диапазоне 0-100 мВ, с разрешением хотя
бы 0,1 мВ. Входное сопротивление должно быть по возможности большим, не менее 10
МОм, лучше 10 ГОм. Простота всей установки и определила название «минимальной».
Примеры реакции сенсора на светодиодный генератор показаны на рис. 99, подробности этих
экспериментов могут быть найдены в работе [474]. Погрешности этого сенсора также
определяются качеством температурной изоляции контейнера с водой и находятся на уровне
<1%.
Рис. 99. Влияние расстояния между сенсорами и излучателем на показания сенсора: серая
полоса показывает время работы генератора, кружками отмечены точки изменения
тренда относительно линейной аппроксимации (графики из [474]).
Твердотельные сенсоры: полупроводниковые элементы
В литературе описано множество полупроводниковых [103; 261; 414], конденсаторных
[494], резисторных [124], индуктивных и кварцевых сенсоров, так же как и приборов на их
основе [27; 467; 495]. Недостатками твердотельных сенсоров является невысокая степень
изменения рабочего параметра под действием «высокопроникающего излучения» и
сравнительно высокая зависимость от температуры. Поэтому приборы на основе
твердотельных сенсоров зачастую используют уникальные схемотехнические решения для
преодоления этих трудностей. После некоторых размышлений мы решили не приводить
собственные схемы, а сослаться на довольно известный прибор, разработанным В.Т.
Шкатовым ещё в 2005 году (см. рис. 100). Этот прибор продемонстрировал свою
функциональность в ряде совместных экспериментов. Следующий текст взят из работы [150]
с разрешения автора.
Оптоэлектронный ТП-комплекс AUREOLE-001-2 предназначен для длительного
дистанционного мониторинга тонкополевой структуры (ТПС) разных объектов без строгой
количественной оценки измеряемого параметра — тонкого поля этих объектов.
Чувствительным к ТПС элементом (датчиком) является микросхема 564ЛА7,
представляющая собой четыре логические сборки 2-И-НЕ. На одной-двух сборках может
быть построен релаксационный генератор, частота которого зависит от нескольких внешних
величин: напряжения питания, температуры, структуры тонких полей. Если две первые
величины сделать стабильными, то можно измерять третью, нас интересующую.
Выходная частота датчика достаточно большая (4-6 МГц), поэтому для согласования её
с простыми аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) с выходом на ПК (могут быть
использованы мультиметры UT60G, выдающие преобразованный сигнал в формате RS-232)
эту частоту желательно понижать каскадом гетеродинных преобразований. В AUREOLE-001-
2 их три и, соответственно, три гетеродина. Все они кварцевые, к тому же помещены в
активный термостат с точностью стабилизации температуры ±0,005°С. Поэтому
стабильность частоты всех гетеродинов не хуже 10-8.
Плата датчика-преобразователя окружена многослойным магнитным экраном из
ленточной стали Э430, толщина ленты 80 мкм. От электрических помех датчик защищён
двойными стенками металлического термоса, соединённого с общим проводом электронного
блока. Эти же стенки термоса, выполняющего также и свои прямые функции — пассивного
стабилизатора температуры, обеспечивают оригинальную экранировку датчика от боковых
