Новое зрение
Шрифт:
Мише хорошо было известно, что такое пьезоэлемент и как он действует. Но его забавляла таинственность, с которой рассказывал об этом механик, и потому он попросил его объяснить.
– Вот смотрите...
– продолжал Женя, вынимая из ящика одну из пластинок и не замечая иронического взгляда Миши.
– Вы видите, что поверохность у нее покрыта словно серебром. Это электропроводныи слои. Теперь, что получается?.. Вы присоединяете к этим серебристым поверхностям провода с электрическим напряжением - пластинка сразу немного удлиняется. Незаметно для глаз, конечно. На очень маленькую величину. А если подключить переменное напряжение? Что будет? А получигся то, что пластинка попеременно начнет удлиняться и укорачиваться. Вибрировать!
– глаза молодого механика загорелись.Вибрировать! Колебаться!
– продолжал он, быстрым движением пальцев показывая, как именно должна вибрировать пластинка.
– Это свойство некоторых кристаллов расширяться и сужаться под влиянием электрического напряжения и называется пьезоэффектом. Теперь посмотрите, где это можно применить на практике. Можно сделать излучатель звука. Если такую вибрирующую пластинку из сегнетовой соли прижать, например, к мембране, то она тоже начнет колебаться вместе с пластинкой и излучать звук в воздух или в воду.Самый высокий, даже уже не слышимый человеческим ухом звук - ультразвук, может вырабатывать излучатель, построенный из принципа пьезоэффекта!
– Очень интересно,- заметил Миша.
– Это еще не все, - продолжал механик, чуть-чуть улыбнувшись.- А как устроены гидрофоны - приемники звука в воде? Разные, конечно, бывают, но наиболее чувствительные - это те, что работают на принципе пьезоэффекта. Тут уже играет роль закон обратимости... Пьезоэлемент, если к нему подводить электрическое напряжение, сжимается или расширяется. А если его самого сжимать, и расширять, то на его проводящих поверхностях появится электрическое напряжение. Представьте себе мембрану! Она, конечно, как и всякая мебрана, круглая пластинка из упругого материала: железа, дюралюоминия или слюды всегда колеблется, незаметно для глаза, от звука - волнообразных колебаний в воздухе или в воде. Значит, если к мембране прикрепить пьезоэлемент, то мембрана будет его немного сжимать и растягивать. На поверхности кристалла образуется благодаря этому переменное электрическое напряжение. Таким образом, все это устроиство будет принимать звук и превращаать его в электрические колебания, - что и полагается делать любому гидрофону. Вам ясно?
– Очень ясно. Спасибо, - ответил Миша, сдержанно улыбаясь.
– А теперь я вам расскажу, как решается задача направленности в приеме звука: нам важно, чтобы гидрофон принимал хорошо только звук, поступающий из определенной точки. Вот, слушайте...
Однако механику объяснить принципы аппратуры для направленного приема звука так и не удалось. Он вдруг вспомнил, что за разговором забыл о деле.
– А лак-то, наверное, уже просох...
– проговорил он встревоженно.
– Значит мы с вами можем наматывать катушку дальше! А мы сидим и болтаем... Давайте-ка примемся за работу.
В комнату вошел Владимир Иванович. Он попросил Мишу подсесть к письменному столу, а затем задал ему следующий вопрос:
– Можете ли вы рассчитать напряжение в обкладках пьезоэлемента вот этой конфигурации? Посмотрите чертеж. Задача довольно трудная. Без трех-четырех интегральных и диференциальных выкладок тут не обойтись. Учтите также особенность пьезоэлемента этого вида. Он несколько необычен.
– Могу, - тихо ответил Миша и посмогрел в сторону, где сидел Женя. Ведь сейчас молодой механик увидит, что Миша его дурачил, притворялся несведущим человеком, слушая его популярное объяснение! Но Миша еще не полностью знал натуру своего нового товарища по работе. Женя принадпежал к числу тех людей, которые, сосредоточившись на чем-нибудь одном, теряют способность слышать и видеть все, что не имеет непосредственного отношения к работе, которой он занят. Так случилось и теперь. Механик как раз укладывал в узкий прорез катушки тончайшую проволоку диаметром всего в пять сотых миллиметра: работа эта требовала крайней осторожности, чтобы не оборвать проволоку и распределить ее равным слоем. Вот почему он не обратил на разговор Владимира Ивановича с Мишей никакого внимания, или, точнее говоря, -не слышал его.
После обеденного перерыва Владимир Иванович напомнил, что по плану сегодняшнего дня необходимо произвести маленькое испытание в море. Захватив с собой гидрофон какой-то сложной конструкции, портативный усилитель в чемодане, измерительные приборы, телефонные наушники, Женя и Миша вышли из здания и направились к морю по широкой аллее парка. Владимир Иванович обещал подойти через несколько минут, так как ему необходимо было еще о чем-то договориться с диспетчером института.
– Вы плаваете?
– спросил механик, когда они уже подходили к пристани, таким тоном, словно предупреждая: "Смотрите! Плохо вам будет, если не умеете плавать. Сегодняшний выход в море вещь опасная: может кончиться скверно..." А вы?
– ответил Миша вопросом на вопрос.
– Очень неважно. Не более десяти метров без отдыха, - пробормотял Женя угрюмо.
– Я люблю нырять, - заметил Миша.
Когда уселись в моторную шлюпку и стали ждать Владимира Ивановича, механика снова обуял популяризаторский дух.
– Мы будем измерять направленность гидрофона, - заговорил он покровительственным тоном.
– А что это значит? Это значит, что будет проверяться, насколько хорошо гидрофон принимает звук в воде. Предположим: плывет корабль. Излучатель посылает в воду звуковой сигнал. Если звуку по пути встретигся подводная скала или льдина, то звук, конечно, от нее отразится и вернется обратно к кораблю. А откуда он вернулся? С какой стороны? Где находится подводная скала или льдина? Впереди корабля, сбоку или сзади? Надо же определить! Опасно ли, так сказать, следовать по курсу, или его нужно изменить, чтобы не произошло столкновения! Вот для этого и применяются гидрофоны направленного действия. Их устанавливают под ватерлинией корабля, сразу несколько штук. Из них один принимает отраженный звук только с одного направления, другой - с другого, третий - с третьего.
Миша не утерпел и улыбнулся. Объяснения молодого механика ему определенно нравились. Как-то не хотелось дать ему понять, что со всем этим он прекрасно и давно знаком. Просвещать студента, вводить его в курс дела, видно, доставляло Жене большое удовольствие, и Миша решил до поры, до времени не мешать ему заблуждаться.
– Я знаю, почему вы улыбнулись, - продолжал между тем Женя.
– Вам показалось, что я неправильно сделал ударение в слове "к'омпас" и сказал "комп'ас"? Так знайте же, что на суше "к'омпас", а на море этот же прибор называется "комп'асом".
Миша притворился, что и это ему неизвестно. К пристани подошли Владимир Иванович и моторист. Вскоре, подпрыгивая на волнах, шлюпка помчалась в открытое море, в том направленин, где почти у самого горизонта виднелись три паруса рыбачьих лодок.
Мельчайшие брызги соленой воды приятно освежали лицо. Широкий водный простор и светлозеленая вода, бурлящая и бегущая быстро назад,- все это создавало у Миши чудесное настроение.
– Как, Владимир Иванович? Сегодня прикончим?
– послышался громкий голос Жени.
– Завозились мы с этим номером гидрофона. Просто зло берет!
– Да, хотелось бы, сегодня "прикончить", как вы выразились,- так же громко, чтобы пересилить шум мотора, ответил Говорков.
– Времени у нас осталось в обрез: послезазтра надо сдавать гидрофон начальнику лаборатории. Нехорошо, если не поспеем к установленному сроку.
Когда, наконец, берег оказался совсем далеко и здание института уменьшилось настолько, что казалось совсем игрушечным, Владимир Иванович распорядился выключить мотор. Шлюпка еще проплыла некоторое время по инерции, бесшумно разрезая голубовато-зеленую воду, и, наконец, остановилась, тихо покачиваясь на волнах.
Женя принялся, было, привинчивать гидрофон к специальному металлическому штурвалу, но Миша решил взять эту несложную обязанность на себя, чтобы механик смог заняться включением усилителя и измерительных приборов.
Через несколько минут подготовка к опыту была закончена: гидрофон на штурвале опущен в воду, штурвал укреплен к борту шлюпки, приборы расставлены на сидениях. По предпожению Владимира Ивановича Миша, так же как и Женя, надел на голову телефонные наушники.
Вначале Миша услышал только слабый шум радиоламп. Но затем, по мере того как Владимир Иванович вращал черную пластмассовую ручку, регулируя таким образом чувствительность усилителя, начали появляться другие звуки - звуки, порожденные морем. Это был неясный гул, рокочущий с переливамн на разных тонах. Гул этот создавали волны, вечно перекатывающиеся по поверхности моря, даже в самую тихую погоду. Громкие удары, в которых явно слышался всплеск воды, иногда заглушали равномерный гул.