Компаратор

Компаратор, прибор для сравнения линейных мер между собою и для изучения их. Сравнительные меры бывают концевые и нарезные. Мерою длины первых является расстояние между наружи, концами, а вторых— расстояние между поперечными черточками, нарезанными у концов бруска (жезла). Не требующие большой точности концевые меры поверяются при помощи железного стержня с выступами на концах. Компараторы для сравнения линейных нарезных мер имеют микроскопы с микрометрами, которые прочно укреплены на известном расстоянии. На фигуре 1,М и N—микроскопы с микрометрами, привинченные в вертикальном положении к массивной раме. Длина К.—расстояние между оптич. осями микроскопов, точнее, между внешними фокусами их; расстояние это является своего рода оптич. цир кулем. Компарирование (сравнение двух мер) сводится к измерению малых разниц между длиной К. и длиной каждой из двух сравниваемых мер. При помощи такого К. можно сравнивать нарезные меры, длины которых почти одинаковы; малые разности, не превышающие 0,1—0,2 миллиметров, с большою точностью измеряются микрометрами микроскопов. Для сравнения двух мер нарезная мера АВ устанавливается под микроскопами К. так, чтобы изобраясения концевых нарезок (штрихов) получились в фокальных плоскостях микроскопов М и N, что достигается при помощи подъемных и боковых винтов при подставках. По установке меры АВ два наблюдателя при микроскопах М и N

одновременно наводят на штрихи свои микроскопы, отсчитывают показания барабанов при микрометрах и записывают их. Затем меру АВ отодвигают и на ее место кладут под микроскопы компаратора другую, сравниваемую с первой, меру, нарезки которой передвижением подставки устанавливаются в фокальных плоскостях микроскопов. Наведение нитей микрометров на штрихи второй меры и отсчеты барабанов производятся тем же порядком, как и на штрихи меры АВ. Разность длин двух сравниваемых мер получится в делениях барабана. Эти деления должны быть своевременно исследованы путем наведения нитей микрометра на черточки какого-нибудь масштаба или путем измерения точно известного интервала в 0,1—0,5 миллиметров.

По этой идее был устроен известный К. сист. Бруннера, нак-ром в 1888—89 гг. произведено сравнение и определение длины платино-иридиевых нормальных метров, т. н. метров-прототипов. Микроскопы К. сист. Бруннера укреплены на двух не связанных между собой устоях, располояшнных на общем массиве, изолированном от фундамента здания и от пола. Между устоями, перпендикулярно к линии микроскопов, дви-я-сется телеяска с подставками для сравниваемых мер.

Более усовершенствованным, чем К. системы Бруннера, является однометровый К. Главной палаты мер и весов (Ленинград), приобретенный в 1914 году. Микроскопы в нем передвигаются вдоль балки, опирающейся на два устоя, располоясенных на солидном массиве, изолированном от фундамента и от стен здания. Между устоями передвигается тележка, на к-рую устанавливаются две ванны в виде ящиков с двойными стенками. Балка-микроскоподержатель ташке полая и м. б. наполнена водой. При самых тщательных сравнениях, имеющих целью определение коэфициента расширения исследуемой меры, ядазлы устанавливают в ваннах, которые наполняют водой, размешиваемой при помощи особых мешалок. При термических исследованиях t° основной (нормальной) меры удерживается постоянной, а в ящике с исследуемой мерой меняется путем постоянного нагревания или охлаждения воды. При обыкновенных сравнениях жезлы укладывают в ящики без воды и сравнение производится при комнатной ί°, для поддержания постоянства которой принимаются соответствующие меры. На К. 1914 г. можно не только определить длину метрового жезла, но и произвести исследование его отдельных частей, для чего одну из ванн К. снимают, а на ее место устанавливают особую платформу с продольным перемещением. Увеличение микроскопов этого К.—80, цена деления барабана микрометра—около 0,5 μ, а точность сличения—0,2 μ.

Для компарирования 3-метровых жезлов, предназначаемых для определения длины 24-метровых лент и проволок базисного прибора Иедерина-Гильома, в Главной палате мер и весов в Ленинграде имеются два К. Один из них пригоден для компарирования мер длиною до 3 м; другой К.—4-метровый, предназначенный главным образом для ком-ларирования 3-метровых жезлов, называется также геодезическим К. Он имеет две ванны с двойными стенками, промежуток между к-рыми наполняется водой, перемешиваемой турбинами (до 1 400 об/мин.). Перемещение компараторной тележки с установленными на ней двумя ваннами, общим весом около 15 т, производится посредством моторов настолько совершенно, что исключена возможность скашиваний, превосходящих 5 μ как по длине и азимуту, так и по высоте. Пустотелая балка-микроскоподержатель весит ок. 2,5 тонн и несет на себе 5 микроскопов с микрометрами.Цена деления микрометров приближается к 1 μ, а увеличение микроскопов—ок. 100. Так как в этом К. не только устранены недостатки прежних К., но и введены достижения современной техники в области точных приборов, тоновый компаратор является наиболее совершенным и точным среди других, имеющихся у нас и за границей. При совершенном постоянстве t° точность измерения новым К. достигает 0,1 μ, что для 3-метрового жезла дает одну тридцатимиллионную часть измеряемой длины. Исследования на этом К. подтвердили, что как рабочие, так и основные (нормальные) меры с течением времени изменяют не только длину, но и термин, свойства, очевидно вследствие перемен во внутреннем строении металла, из которого изготовлена мера.

С начала этого столетия при измерении геодезических базисов большое распространение получил базисный прибор, предложенный шведским профессором Иедерином и усовершенствованный французским ученым Гильомом. Главную часть этого прибора составляют 24-метровые инварные проволоки (или ленты) с миллиметровыми шкалами на концах (смотрите Базисные приборы). Для определения длины этих проволок устраивают 24-метровые базисные К., конструкция которых впервые разработана у нас военными геодезистами Д. Д. Гедеоновым и Н. О. Щет-киным. Базисный К. состоит из 9 отвесно и в линию установленных микроскопов с микрометрами (увел. 15—20, цена деления микро метра—около 1 μ). Микроскопы прикреплены особыми кронштейнами к изолированной бетонной стенке через 3 метров один от другого, так что между крайними микроскопами получается около 24 метров Под объективами микроскопов на всю длину К. проложена пара рельсов, по которым от микроскопа к микроскопу прокатывается инварный 3-метровый жезл; длина жезла определена на 3- или 4-метровом геодезич. К. Главной палаты мер и весов. Жезл уложен на особую тележку и может передвигаться на ней по всем трем направлениям. Определение длины при т. н. эталонировании базисного К. получается путем суммирования 8 промежутков между крайними микроскопами. Зная длину К. и подводя под крайние микроскопы миллиметровые шкалы (каждая длиною ок. 8—10 см), делают одновременные отсчеты по микрометрам крайних микроскопов и получают длину проволоки .* Определение длины К. 3-метровым жезлом делается с точностью до 5 μ, длина 24-метровой проволоки получается с ошибкой около +0,015 миллиметров (15 μ). Прибором Иедерина-Гильома измеряются базисы длиною 10—15 км и даже более с ошибкой, не превышающей одной миллионной доли измеренной линии базиса.

Лит.: Витковекий В. В., Практич. геодезия, 2 изд„ СПБ, 1911; Красовский Ф. II., Руководство по высшей геодезии, ч. 1, М., 1926; Адамович Н. И., Введение в метрологию и измерение длины, М.—Л., 1927; Гедеонов Д. Д., Измерение Казалинского базиса по усовершенств. способу Иедерина, «Записки Военно-топографич. управления», СПБ, 1908, ч. 63; «5-й сборник рефератов и статей по геодезич. вопросам», приложение к ч. 65 «Записок Военно-топографич. управления», СПБ, 1911; Guillaume Ch. fid., La crSationdu Bureau international des poids et mesures. Paris, 1927; Binoit E. et G u i 1 1 a u m e Ch. Ed., La mesure rapide des bases gdodOsiques, 5 6d., P., 1917. Я. Алексеев.

Компаратор в радиотехнике, измерительный прибор для измерения интенсивности энергии электромагнитных волн преимущественно вдали от передатчика (в области слабых электромагнитных полей). Интенсивность энергии радиоволны в месте приема для случая средних и низких частот (соответствующих λ > 100 м) м. б. охарактеризована с достаточной для практики точностью величиной напряженности электрич. поля волны в данном пункте, выражаемой в fiV/jvt действующей высоты антенны; при этом предполагается, что электрическ. поле волны перпендикулярно к поверхности земли в пункте приема. Этого допущения в области высоких частот сделать нельзя, и потому для λ < 100 метров следует вводить (и измерять отдельно) две величины: вертикальную и горизонтальную составляющие напряженности электрического поля.

Путь непосредственного измерения силы тока в антенне приемной радиостанции (например термогальванометром Дудделя), по к-рому вначале пытались идти радиотехники, давно отпал, в виду трудности установки и последующих измерений с такими приборами, притом не защищенными от случайного воздействия радиополей, которые превышают допустимую для таких измеритель-

* 24-метровые базисные К. в СССР имеются в Ленинграде, Омске и Ташкенте (Военно-топографич. управления), в Москве—в здании Московского межевого института (междуведомственный) и в Тифлисе. ных приборов нагрузку. Поэтому в настоящее время везде отказались от непосредственного измерения силы тока в приемной радиосети и перешли на метод сравнения (к о м-п а р а ц и и), или замещения.

К. делятся на две категории: радиокомпараторы и аудиокомпараторы.

Радиокомпаратор. Принципрадио-компарирования характеризуется следующим. 1) Приемник с соответствующим усилителем, соединенный с замкнутой или открытой радиосетью, настраивают на волну радиостанции, напряженность поля которой измеряют; при этом отмечают эффект в той или иной цепи (обычно последней) приемного устройства. 2) По устранении действия на приемное устройство сигналов измеряемой радиостанции, возбуждают ту же радиосеть (или часть ее или эквивалентную радиосеть) местным генератором радиочастоты на той же самой длине волны; этот генератор должен допускать точное измерение энергии, отдаваемой во внешнюю цепь. 3) Регулируют тем или иным способом силу тока, возбуждаемого в приемном устройстве местным радиогенератором, так чтобы эффект на выходном конце устройства получался тот же, что и при измерении по π. 1. 4) Учитывая эдс, вводимую в приемное устройство местным генератором при выполнении измерения п. 3, определяют путем расчета напряженность поля сигнализирующей радиостанции. Практиче-скоевыполнениеэтой идеи имеется в различных вариантах; принципиальная схе-Национальной физической лаборатории (Англия) дана на фигуре 2.

Приемником 1 выбирается чаще всего супергетеродинная схема; для определения эффекта на выходном конце применяют или слуховой метод (телефон) или зрительный (гальванометр 2, ламповый вольтметр; наиболее часто встречается компенсированный гальванометр). В качестве радиосети пользуются преимущественно рамкой 3 (иногда замкнутой антенной). Местным радиогенератором 4 служит одноламповый гетеродин, к-рый должен быть отлично заэкранирован. Равенство частот (высоких) при приеме сигнализирующей радиостанции и местного генератора устанавливается чаще всего при помощи биений. Местный радиогенератор с приемной антенной связывают одним из двух способов: 1) гальванической связью (смотрите) при помощи эталонного сопротивления R, включаемого в антенну (тогда подводимая эдс E=I-R, где сила тока 1 всегда точно учитывается термоэлементом с гальванометром), или 2) индуктивной связью (смотрите) при помощи катушки самоиндукции, вводимой в антенну и связанной взаимоиндукцией М с катушкой в цепи местного радиогенератора (тогда подводимая эдс Е=ΙωΜ).

Аудиокомпаратор. Принцип сравнения состоит в том, что один и тот же телефон включается по очереди то в анодную цепь однолампового приемника (регенеративного), то в цепь местного генератора зву-

Фигура 2.

ма ковой частоты. Подбирая одинаковую высоту тона (биений в приемнике и местного генератора) и одинаковую силу звука в общих случаях (путем регулировки энергии цепи местного источника звука), добиваются в обоих случаях одинакового эффекта слухового ощущения. Определив при этом 1_Т — силу тока в телефоне и зная градуировку телефонного тока в функции от тока в приемной радиосети (произведенную по сигналам

известной интенсивности или от местного генератора радиочастоты), находят и напряженность радиополя в данном пункте приема. Принципиальная схема наиболее распространенного варианта аудиокомпаратора, который предложен в Бюро стандартов (США) Остином, одобренная Международной ассоциацией научного изучения радио, изображена на фигуре 3. Процесс измерения состоит в следующем. 1) Регенеративн. приемник настраивают на сигналы радио-станции (приемная антенна должна быть настроена) при наивозможно слабой связи между контурами радиосети и сетки лампы. Затем, с целью получения достаточной для измерения слышимости, связь эту усиливают до некоторого точно отмечаемого предела, причем настройку антенны оставляют все время без изменения. Прием производят всегда на одном и том же пределе генерации, при котором получается максимальная сила приема радиосигнала. 2) После этого путем ряда последовательных переводов переключателя производят: а) приравнивание высоты звука, получающегося в результате биений в приемнике и детектирования, к высоте звука, даваемого местным аудиогенератором А (последняя обычно выбирается в пределах 500-f-l 500 ц/ск.) и б) приравнивание интенсивности звука при обоих положениях переключателя путем регулировки потенциометром Р силы тока, проходящего через телефон от местного аудиогенератора. Для полной иллюзии совпадения работы передатчика с сигналами от местного генератора следует имитировать работу передатчика путем маниций с ключом «имитатором» К, замыкающим телефон Т.

В случае приема очень слабых сигналов, необходимо потенциометр зашунтировать сопротивлением Sh, обычно подбираемымт. о., что сила тока через телефон составляет Vio силы тока, проходящего через потенциометр. В случае приема очень сильных сигналов рекомендуется головные телефоны сдвинуть вперед с ушей для ослабления звукового впечатления. Напряженность поля определяется по следующей формуле:

Е=А · I R_n_,

где А—постоянная, получающаяся для определенных радиосети, приемника и длины волны методом отдельной градуировки (для

Т. Э. m. X.

этой цели в комплект аудиокомпаратора придается экранированный и эталонированный радиогенератор—гетеродин), I—сила тока звуковой частоты, R_n.—сопротивление потенциометра, отсчитываемое после приведения к равенству силы звука в обоих положениях среднего переключателя.

Конструкции К. с автоматич. записью основаны на приведенных выше принципах;

(Judson), из Бюро стандартов США. Коротковолновый К. не получил еще достаточного технического оформления; ошибки этого

K. доходят до 50%. Средняя точность измерения К. напряженности электромагнитного поля считается в 20%.

Лит.: Баженов В. И., Измерение излуче ния, «ТиТбП», Л., 1928, 47, 48; Баженов В. И. и Свистов Н. К., Методы измерения напряженности электромагнитного поля и аудиокомпариро-вание, «Вестник эксперимент, и теоретическ. электротехники», М., 1928, 8; A u s t i n L. W., Judson E. В., «Proceedings of the Instit. ot Radio Engin.», New York, 1924, v. 12, 6, p. 521; E n g 1 u n d, В о w n and F r i i s, ibid., v. 11, 1, p. 26, 2, p. 115; В hum 1 e r M., ibid., 1925, v. 13, J, p. 5; Austin

L. W„ ibid., 2, p. 151, 283; Anders S., «Elektr.

Naehrichten-Technik», B., 1925, 22, p. 416; M ou 1 Η n E. B., «JAIEE», 1923, V. 61, p. 295; Η о 1 ling-worth, ibid., p. 501. В. Баженов.