Большая Советская Энциклопедия (ИМ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (книга жизни TXT) 📗

  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 «Annales de Physique» американские учёные Х. Абрагам и Е. Блох опубликовали статью с описанием др. подобного устройства — мультивибратора; тогда же американские учёные В. Иклс и Ф. Джордан разработали схему триггера; мультивибратор и триггер широко используются в современной И. т. В конце 20-х гг. в связи с распространением коротковолновой радиосвязи возникла необходимость измерения высоты ионизированных слоев атмосферы. Первая в СССР установка для импульсного измерения расстояний была создана в 1932 под рук. М. А. Бонч-Бруевича. Принципы работы этой установки впоследствии нашли применение в импульсной радиолокации. Быстрое развитие И. т. стимулировалось совершенствованием радиосвязи, телевидения, радиолокации, радионавигации, телеуправления, телеметрии, вычислительной техники. Этому способствовало также решение ряда теоретич. проблем, в том числе теории нелинейных и разрывных колебаний, разработанной советскими радиофизиками А. А. Андроновым, А. А. Виттом и С. Э. Хайкиным. Исключительно важно для совр. состояния и дальнейшего развития И. т. совершенствование полупроводниковой электроники и интегральных схем.

  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 10²в до 10⁷в) и импульсов сильных токов (амплитудой от 10²а до 10⁷а). Длительность импульсов варьируется в пределах от 10^-1 до 10^-10сек. 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^-6сек) 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 10⁷в 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 R_д и разрядным R_p сопротивлениями, ёмкостью С_ф и ёмкостью нагрузки О.

  Для получения импульсов с амплитудой 10⁶в, длительностью фронта ~ 10^-4сек и спада ~ 10^-3сек, 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^-9сек и полной длительностью ~ 10^-8—10^-7сек при амплитуде 10⁴—10⁶в получают от генераторов наносекундных импульсов. Схема одного из них отличается от рис. 1 заменой конденсаторов отрезками коаксиального кабеля (обладающего распределённой ёмкостью) и отсутствием сопротивлений R_д и R_ф. 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—10⁵в применяют импульсные трансформаторы (катушки Румкорфа, трансформатор Тесла и др.).

  Амплитуды импульсов измеряются с помощью специальных ёмкостных, омических или смешанных делителей напряжения.

  Импульсы сильных токов применяются: 1) для создания импульсных магнитных полей в термоядерных установках, ускорителях заряженных частиц, при ускорении плазмы, и металлических тел, при магнитно-импульсной обработке металлов, в быстродействующих электромагнитных клапанах, импульсном электроприводе и т. д.); 2) для быстрого нагрева газа и проводников (нагрев газа при аэродинамических и термоядерных исследованиях, получение мощных ударных волн и расходящихся потоков жидкости для эхолокации и сейсморазведки, деформирование и разрушение материалов, электрический взрыв проводников, питание импульсных источников света, электроэрозионная обработка металлов, импульсная сварка и др., см. Электрофизические и электрохимические методы обработки); 3) для испытания электротехнических устройств, коммутационной аппаратуры, моделирования разрушающего действия тока молнии и т. д.

  Источниками импульсов тока служат: ударные электрические генераторы, накапливающие энергию до 10⁸дж в виде кинетической энергии массивного ротора (см. Генератор электромашинный); аккумуляторы, конденсаторные батареи (ёмкостные накопители), заряжаемые от источника постоянного напряжения (например, контур Горева); индуктивные накопители (накопление энергии происходит в катушке индуктивности); взрывные генераторы, в которых происходит уменьшение объёма контура или катушки с током при взрыве или под действием магнитного поля (рис. 5).