Электролитический детектор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Электролитический детектор Фессендена.
Электрическая схема радиоприёмника с электролитическим детектором.

Электролити́ческий дете́ктор — разновидность электролитического демодулятора, использовавшегося в первых радиоприёмниках для приёма радиосигналов, модулированных звуковыми колебаниями и был одним из первых типов детекторов, пригодных для этой цели, в отличие от когерера или магнитного детектора.

Изобретён американским учёным Реджинальдом Фессенденом в 1903 году. Этот тип детектора применялся весьма широко вплоть до примерно 1913 г., после чего был вытеснен детекторами с использованием вакуумных электронных приборов и кристаллическими детекторами. Во времена своего использования считался достаточно чувствительным и надежным. Сейчас полностью вышел из применения и представляет собой только исторический интерес.

История[править | править вики-текст]

Проводя работы по передаче голоса по радио, Фессенден понял, что известные детекторы радиоизлучения непригодны для этой цели. Они хорошо работали при приёме сигналов от работающих в ключевом режиме радиопередатчиков, например искровых, но не были, выражаясь современным языком, достаточно быстродействующими для приёма радиоволн, модулированных звуковым сигналом. Например, металлические опилки когерера для восстановления его чувствительности к радиосигналу нужно было механически встряхнуть.

В 1902 году Фессенден разработал детектор, названный им «бареттером» (в современной терминологии бареттером называют газонаполненный электронный прибор, предназначенный для стабилизации тока), который можно было использовать при приёме амплитудно-модулированных сигналов.

В бареттере Фессендена использовалась тонкая платиновая проволока, называемая проволокой Волластона. Она изготавливалась волочением через ряд фильер платиновой проволоки круглого сечения в цилиндрической оболочке из серебра. Эта технология позволяла получить весьма тонкие биметаллические нити. После волочения до необходимого диаметра серебряная оболочка растворялась кислотой, не растворяющей платину, например, азотной. Полученную таким способом тонкую, диаметром порядка 1 мкм, проволоку, снабжённую двумя токовыводами Фессенден помещал в баллон, наполненный газом. Для работы этого детектора проволоку накаливают внешним источником постоянного тока до температуры, при которой достигается максимальная чувствительность к радиосигналу. Одновременно на проволоку подаётся радиосигнал от антенны. При повышении амплитуды радиосигнала проволока дополнительно нагревается радиочастотным током относительно стационарной температуры, при снижении амплитуды - остывает. Так как платина имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, изменение температуры вызывает изменение сопротивления проволоки и соответственно, ток внешнего источника накала проволоки. Этот ток подаётся на устройство, преобразующее изменение тока в звук, например, электродинамические наушники. Так как звуковые колебания относительно высокочастотны, для их приёма бареттером необходимо снизить постоянную времени тепловой инерции проволоки бареттера, именно поэтому Фессенден применил сверхтонкие платиновые нити.

Продолжая эксперименты с проволокой Волластона при стравливании серебряной оболочки в процессе её изготовлении Фессенден заметил, что если проволока погружена в электролит (кислоту) только самым кончиком, то ток, протекающий через контакт электрод — электролит заметно реагирует на генерируемое поблизости радиоизлучение, выпрямляя высокочастотные электрические колебания, наводимые во внешних проводниках, присоединенным к этой гальванической паре как в «антеннах». То есть, его можно использовать в качестве детектора электромагнитного излучения. Но чувствительность такого детектора оказалась малой. Продолжая эксперименты, Фессенден усовершенствовал изобретённый им детектор, повысив чувствительность и довёл его до практического применения.

Спустя время, приоритет Фессендена этого открытия был оспорен, и на звание первооткрывателей электролитического детектора претендовали Михаил Пупин, В. Шломилч, Хьюго Гернсбек и другие. Однако теперь, благодаря работам историков науки, совершенно очевидно, что Фессенден первым применил это устройство на практике.

Описание[править | править вики-текст]

Работа этого детектора происходит следующим образом. Кончик платиновой проволоки в несколько микрометров в диаметре кончиком погружается в раствор электролита, и к нему прикладывается небольшое постоянное напряжение от внешнего источника. Платина используется потому, что другие металлы слишком быстро растворяется в электролите. В результате электролиза ток смещения разлагает раствор с выделением газа. Образующиеся при этом крошечные пузырьки газа покрывают кончик проволоки и частично электрически изолируют его от раствора, тем самым уменьшая ток смещения. Одновременно наложенный на эту гальваническую пару ток входного радиочастотного сигнала либо снижает интенсивность электролиза, протекая в противоположном току смещения направлении, либо увеличивает при согласном направлении. При противоположном направлении происходит частичное обратное превращение газов в ионы, переходящие в раствор, что увеличивает площадь контакта с жидкостью. Радиочастотный сигнал, текущий в согласном направлении усиливает газовыделение. В результате этих процессов происходит модуляция тока смещения, то есть, детектирование радиосигнала.

Перед применением электролитический детектор требует настройки. Сначала кончик платинового электрода винтом регулировки погружается в электролит и производится регулировка тока смещения реостатом до появления шипящих звуков в наушниках. Затем ток смещения плавно уменьшается, пока шум в наушниках не прекратится. Этой регулировкой достигается наибольшая чувствительность детектора.

Было замечено, что сильные радиосигналы, например, радиоволны от грозовых разрядов сбивают настройку детектора, поэтому после такого воздействия требуется новая регулировка.

Детекторы с открытым и герметичным контактом[править | править вики-текст]

Первоначально электролитический детектор представлял собой открытую ёмкость с электролитом с погруженным в него проволокой и назывался электролитическим детектором с открытым контактом. Позже был изобретён другой тип электролитического детектора — электролитический детектор с герметичным контактом, который не требовал такого осторожного обращения, как детектор с открытым контактом. Детектор этого типа получил коммерческое название «детектор Radioson». В нём электролит помещался в герметичной стеклянной оболочке. Принцип его действия не отличался от детектора с открытым контактом, но его преимущество состояло в том, что электролит был в герметично закрытой оболочке, и, следовательно, не мог разлиться и испаряться.

Ссылки[править | править вики-текст]