"Радиолюбитель", №3-4, февраль, 1926 год, стр. 86-87
Kapilara vatmetro. — F. L. En la artikolo oni priskribas amatoran konstrukcion inventitan do prof. B. A. Ostroumov (N.-Novgorod) de vatmetro, funkcianta, lau konata el fiziko principo de Lipmann. En unu parton (kurbajon) de vitra tubeto (desegn. 3) estas versita la hidrargo, en alian — acid-sulfuro. En ciu fubkurbajo oni havas elektrodon Ambau tubkurbajoj estas ligitaj per kapilara tubeto. La tubeto iomete estas klinita, ke la hidrargo plenigu nur 1/3 da longeco de kapilaro. La skemo de enkontaktigo de l’aparato estas prezentita sur la desegn. 2. La ekkalkulo estas farata, per transmovo de menisko de hidrargo lau kapilaro. La aparato mezuras alternan voltajon de konturo LДС. Dum momento de agordigo de kouturo "g" al alvenantaj osciloj la aparato donas maksimumajn montroju. Oni devas turni atenton, se oni aplikos al aparato la tension pli grandan ol 0.95 volt., la hidrargo ires returnen.
На Всесоюзной радио выставке, в отделе экспонатов Нижегородской радиолаборатории им. Ленина, был прибор, несколько, может быть, странного вида, с надписью "Делайте сами". На рис. 1 вы видите стеклянную трубку, детектор, маленький конденсатор, катушку. Это — капиллярный ваттметр по принципу Липмана, разрешающий самым простым способом для радиолюбителя сложный вопрос о том, каким образом установить наличие токов высокой частоты в его передатчике и измерить амплитуду колебаний. В радиотехнике для этого употребляются очень чувствительные и довольно дорогие тепловые приборы — ваттметры, показывающие тысячные доли ватта; они включаются в апериодический контур, связанный, напр., с колебательным контуром волномера, и по их показаниям определяют длину волны и иногда амплитуду колебаний.
Пользуясь сведениями, любезно сообщенными для "Радиолюбителя" конструктором прибора, находящегося на радиовыставке, проф. Б. А. Остроумовым, даем описание самостоятельного изготовления этого прибора — очень простого и очень чувствительного.
На схеме (рис. 2) и на фотографии видна стеклянная трубка (K) — самая важная часть прибора. В этой трубке налита в одно колено — ртуть, в другое — серная кислота; в каждом колене есть электрод, подводящий ток. Прибор включен так, что он измеряет вольтаж на детекторе, т.-е. переменные вольты контура LДС, который является апериодическим контуром, так как в нем имеется детектор Д, обладающий большим сопротивлением. Катушка может быть более или менее связана с колебательным контуром волномера или генератора g. Если g — будет волномер, т.-е. проградуированный колебательный контур, то в тот момент, когда последний окажется настроенным на волну (частоту) генератора, прибор даст максимальное показание. Показания прибора отсчитываются по мениску (выгнутая поверхность ртути, налитой в трубку) ртути, столбик которой движется в зависимости от тока в контуре LДС.
Причины, по которым возникает движение, мы здесь не можем сообщить подробно; принцип этот описан у Хвольсона "Курс физики" (т. IV, часть I, отр. 166), куда и отсылаем интересующихся подробностями читателей.
Участок трубки a—b (рис. 3) вытянут (капилляр 1); вся трубка несколько наклонена для того, чтобы ртуть не заполняла всего капилляра, а находилась, примерно, на ⅓ его длины. Под капилляр подложен кусочек бумаги — шкала, по которой можно вести отсчет; удобно для этого взять так наз. миллиметровую бумагу.
Основные требования для исправного действия прибора: во-первых, хороший капилляр — его трубка должна быть наиболее прямой, не конусной; стенки должны быть без искривлений, без выступов, без участков стекла, ставших матовыми от начавшегося процесса расстеклования.
Второе требование — чистота материалов. Ртуть должна быть химически чистой; металлы, которые могут оказаться в ней растворенными, заставят ртуть прилипать к стеклу; пылинки, попавшие в раствор серной кислоты, будут задерживать движение столбика ртути в капилляре.
Электроды (c на рис. 3), опущенные в широкие концы трубки, взяты в виде полоски илы трубки свинца, совершенно чистого; хуже будет, если они будут из угля, так как последний засоряет кислоту. Концы электродов выводятся через хорошо пригнанные пробки, и уже снаружи к ним припаиваются (оловом со стеарином) проводнички.
Трубка прикрепляется двумя полосками картона к дощечке, которая может вращаться в пределах 45° на подставке, — как это видно на рис. 1.
Детектор Д может быть взят простой галеновый, но, так как чувствительность прибора практически не зависит от чувствительности детектирующей точки, то лучше сделать фиксированный детектор, т.-е. взять вместо пружинки иглу или прямой кусок проволоки и установить его "намертво", так, чтобы точка не менялась при потряхивании прибора. Чтобы не попала как-нибудь кислота, детектор полезно закрыть футляром; хорошо — отрезком стеклянной трубки патрона от проявителя.
Линейные размеры показаны на чертежах; величины отдельных элементов прибора, выполненного Б. А. Остроумовым, следующие (см. рис, 2): C = 200 см, L — 50 витков звонковой проволоки на катушке, диаметром 8 см. Чувствительность прибора следующая: при некоторой связи с генератором с усилительной лампочкой (волна 300—400 метров), включенный в этот же контур ваттметр не дал никакого показания; миллиамперметр показал ток через детектор 0,25 миллиампера, что соответствует перемещению конца стрелки прибора на 0,5 мм. Капиллярный ваттметр в тех же условиях дал перемещение мениска на 2 мм, — т.-е. в 4 раза больше, чем миллиамперметр. Такое перемещение ртутного столбика соответствует разности потенциала в 0,1 вольта; отсюда, зная полное сопротивление контура LДС, можно вычислить ток в нем, т.-е. производить измерения не только относительные (длина волны), но и абсолютные.
Чувствительность капиллярного ваттметра может быть увеличена следующими способами: 1) уменьшением просвета капиллярной трубки, 2) уменьшением угла наклона трубки по отношению к горизонту и 3) употреблением для отсчетов увеличительного стекла и помещением за капилляром зеркала для зеркальных отсчетов.
Общий диапазон прибора — "вся шкала" его — 0,95 вольта; при приложении к нему более высокого потенциала — ртуть пойдет обратно. В этом случае, при измерении, нужно уменьшить связь катушки с генератором или колебательным контуром волномера. Предел в 0,95 вольта следует хорошо запомнить, так как иначе любитель будет очень изумлен обратным движением ртути.
В заключение скажем, как изготовить капиллярную трубку. Нужно иметь кусок стеклянной трубки с просветом 4—6 мм (если она будет шире — труднее работать), он разрезается на куски по 250 мм; стенки трубки не должны быть очень тонкими, — не тоньше 0,75 мм.
На спиртовой лампочке, или еще лучше — на бензиновой паяльной или на примусе, пользуясь одним язычком его пламени, разогревают середину трубки, стараясь захватить пламенем не более 10 мм. Стекло должно размягчиться до того, что оно почти течет, — тогда быстро сгибают трубку под углом в 45° и растягивают плавным движением, одновременно продолжая изгиб до получения общей нужной формы. Если стекло в месте перегиба будет слишком спадаться, можно, нагревая острым концом пламени место спадания, зажать один конец трубки пальцем, а в другой подуть ртом — изгиб выправится.
Для работы со стеклом нужен некоторый навык, и с одного раза у любителя хорошего капилляра наверняка не выйдет, поэтому рекомендуется сделать их 15—20 штук, тем более, что материал не очень дорог. Из этих двух десятков 2—3 капилляра могут оказаться пригодными.
Если любитель в работах со стеклом имеет опыт, то он сумеет сделать трубку очень маленькую, — если вся шкала 0,95 вольта, то при 4 мм на 0,1 вольта длина капилляра (цилиндрической его части) может быть не более 40—45 мм; вертикальные части трубки можно взять по 25—30 мм, — весь прибор выходит чрезвычайно компактным.
Для заполнения трубки нужно 15—20 грамм раствора аккумуляторной серной кислоты (не ниже 23° по Бомэ) и 20—30 грамм ртути; наливается прежде ртуть, затем — кислота; воздух из капилляра вытесняется ртутью при наклоне трубки (см. рис. 1). Если канал засорится, можно, нажимая деревянной палочкой на поверхность ртути, выжать каплю ее в левую часть трубки, — капля захватит и вынесет с собою соринку.
Можно сделать такой же ваттметр с одной только маленькой капелькой ртути, пущенной в капилляр и образующей столбик в 4—5 мм длиной; в обоих коленах трубки тогда — серная кислота. Этот тип прибора чувствительнее, но в несколько раз капризнее описанного выше.
1) Капилляром называется трубка с очень узким просветом.
(стр. 86.)