| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Так что схемы управления постоянно развивались хотя к полноценному центральному процессору в автоматизации экспериментов и производств мы еще не пришли -сама подключаемая аппаратура имела блоки управления, которые можно было включать в управляющие схемы термошкафа — на первых версиях настройки задавались еще на самой аппаратуре, и она могла обмениваться с основным управляющим блоком сигналами — получать и принимать сигналы.
Особенно страстно такими конструкциями занимался молодняк — парни и девушки от шестнадцати до двадцати двух. У нас было уже семьдесят три таких уникума, что могли составить любую схему, и именно их запросы особенно сильно продвигали нашу конструкторскую мысль. И более двухсот молодых уровнем хоть и пониже, но тоже пышущих идеями. Да, Советскому Союзу не хватило каких-то двух-трех, ну максимум пяти лет мирной жизни, чтобы выстрелил тот фундамент, что закладывался в годы первых пятилеток. В реальной истории вся эта молодежь, скорее всего, сгинула в немецких концлагерях, или погибла во время рейдов немецких карателей, или горбатилась на фрицев в качестве остербайтеров, в лучшем случае — воевала в партизанских отрядах. Многим ли удалось выжить и раскрыть свой талант — неизвестно. Собственно, почти то же самое произошло и в конце восьмидесятых — девяностые, да и позднее — скольких сбил с пути лозунг "Обогащайтесь !". А сейчас эти мальчишки и девчонки с упоением подчиняли себе оживленных электроникой големов. Да и более старшие товарищи вполне так осваивали новую технику, тем более что в СССР автоматизацией стали серьезно заниматься еще с начала тридцатых. В 1930 в Главэнергоцентре ВСНХ СССР был организован комитет по автоматике. В правлении Всесоюзного электротехнического объединения в 1932 было создано бюро автоматизации и механизации заводов электропромышленности. В специальном машиностроении было организовано Всесоюзное объединение точной индустрии по производству и монтажу приборов контроля и регулирования. В научно-исследовательских институтах энергетики, металлургии, химии, машиностроения, коммунального хозяйства создавались лаборатории автоматики. Проводились отраслевые и всесоюзные совещания и конференции по перспективам её применения. В 1935 в АН СССР стала работать Комиссия телемеханики и автоматики для обобщения и координации научно-исследовательских работ в этой области. Началось издание журнала "Автоматика и телемеханика". В первые пятилетки были созданы первые заводы, производящие приборы и аппаратуру автоматики и телемеханики. Так что вопросы автоматизации производства тут были не в новинку. Более того, постепенно у меня начало складываться ощущение, что народ воспринимал цифровое управление с перфолент через ЦАП-АЦП лишь как расширение релейных схем управления. Или механических командоаппаратов, которые применялись, например, для управления электроприводами — они были разных конструкций — кнопочные, барабанные, кулачковые — и выполняли последовательность действий, необходимых для запуска или, скажем, торможения двигателей. В этих командоаппаратах даже применялось слово "программа", так что и тут я не внес ничего нового, кроме разве что новой элементной базы и техники работы, да и то все пока делалось практически жестким кодированием схем работы, то есть по сути не отличалось от разработки командоаппаратов, разве что была добавлена возможность задания набора параметров их работы.
Так что автоматизация экспериментов и производств пока обходилась жесткими схемами, а настоящие компьютеры применялись в науке, причем, когда у нас пошли операционные усилители, цифровики сразу начали скрещивать свои схемы с аналоговыми, когда цифровая часть отвечала за общий алгоритм и управление ходом вычислений, а аналоговая — непосредственно для расчетов — суммирования, дифференцирования и тому подобного — то есть они были как бы математическими ускорителями, сопроцессорами для центрального процессора. А я еще думал вбрасывать ли им идею с ПЛИСами или подождать, чтобы не сбивать их с пути — в принципе, сейчас в качестве ПЛИС выступали эти аналоговые сопроцессоры, в которых народ реализовывал нужные алгоритмы жестким перекоммутированием проводников, и, так как алгоритмы не требовалось менять часто, то возможности ПЛИС, по крайней мере по этой части, и не будут востребованы, а цифровая часть нормально отрабатывает и на обычном процессоре. Ладно, подождем.
В общем, машины с центральным процессором пока не хотели вписываться в автоматизацию исследований и в технологические процессы — контроллерам оборудования хватало жестких схем. Ну и ладно — все-равно пока их немного, еще не подобрались и до сотни, и большинство работало в науке и проектировании, ну разве что сумели приспособить несколько машин для особо сложных исследовательских стендов. Особенно отлично сочетание измерительных приборов и симбиоза цифровой и аналоговой вычислительной техники работало на исследовательских стендах по управлению сгоранием топлив в быстротекущем газе — начав исследования по напылению металлов, мы от них плавно переходили к принципиально новой технике — десятки датчиков снимали показания перепада давления, температуры, скорости потока, вибраций в зависимости от положения заслонок, количества подаваемого топлива — и затем инженеры ползали по многометровым графикам, выверяя свои математические модели процессов. В циклотронах вот тоже начали приспосабливать эту технику. А так — в основном она применялась для выполнения множества расчетов — научных и конструкторских. Вот и в ИК-технике следующего поколения обошлись стандартными средствами автоматизации, не влезая с сложные системы управления, хотя эта техника даст существенный скачок для ведения боевых действий ночью.
ГЛАВА 15.
И называлась эта техника — микроканальные фотоумножители. Все-таки те ИК-приборы, что мы использовали до сих пор, были еще несовершенны и уж точно не дотягивали до тех картинок, что я помнил по своему времени. Точнее, как раз картинок они почти что и не давали. Так, наиболее массовым прибором был детектор тепла — одноэлементный прибор, с помощью которого можно было определить, что вот там что-то теплится — а уж что — солдат, танк, пострелявшее орудие или амбразура ДОТа — надо было высматривать глазами. Ну, не совсем глазами, а оптическими и телескопическими приборами, что мы выпускали в массовых количествах. Какую-то картинку давали системы с механическим сканированием, в которых линейка детекторов последовательно ощупывала пространство и выдавало на ЭЛТ набор точек — в этих устройствах были почти те же детекторы, только сделанные немного по-другому, чтобы обеспечить достаточное быстродействие, необходимое для развертки хотя бы десяти кадров в секунду.
Одноэлементные приборы были легкими, но не давали картинки, сканирующие — давали картинку, но были громоздкими. Промежуточное положение между ними занимали электронно-оптические преобразователи. Эти электровакуумные приборы имели фотокатод — напыленную либо осаженную с внутренней поверхности колбы смесь веществ, которые могли эмитировать электроны под воздействием падающего света — сурьма-цезий, окисленное серебро-цезий и т.п. Причем выбитые электроны могут вылетать из каждой точки фотокатода во всех направлениях — как перпендикулярно, так и практически горизонтально поверхности, поэтому их надо фокусировать, чтобы они летели к экрану более-менее параллельно — электролюминисцентному слою, напыленному на другой стороне колбы. Фокусировать можно либо электростатическими, либо магнитными полями, либо обоими сразу. Немцы применяли только первый вариант. При этом четкое изображение все-равно не получишь — так, при расстоянии между электродами в двадцать миллиметров и фокусирующем напряжении десять тысяч вольт диаметр точки изображения будет почти миллиметр. Причем — каждой точки изображения на фотокатоде. Все дело в том, что свет разной длины волны выбивает электроны разной энергии, и так как каждая точка исходного изображения состоит из набора волн разной частоты, то она даст набор электронов с разной энергией, а фокусирующее напряжение рассчитано, скажем, только на какой-то узкий диапазон энергий — вот остальные электроны, не попадающие в этот диапазон, и будут фокусироваться уже не в точку, а в круг. Это помимо упомянутого мною эффекта выбивания электронов под разными углами. И чем больше расстояние между электродами и чем меньше напряжение — тем больше результирующий диаметр круга от каждой точки. В результате "круги" соседних точек накладываются друг на друга, изображение размывается. В принципе, этого достаточно чтобы рассмотреть крупные объекты, расположенные на дальних расстояниях, либо мелкие — на близких.
Вот только компактными такие приборы назвать все-равно нельзя — для создания высоких напряжений требовался мощный источник электричества, сам прибор тоже немаленький, а небольшой коэффициент усиления накладывал дополнительные требования. Да и наши производственные возможности в начале не позволяли создавать ЭОП, а потом твердотельные и вакуумные одноэлементные ИК-детекторы уже достигли достаточного качества и тем более количества, чтобы имело смысл переводить все на ЭОП. Правда, дополнительное закручивание электронов еще и магнитным полем повышало четкость изображения раз в сто, если не в двести — тут уже можно было бы различать более мелкие объекты на больших расстояниях. Магнитное поле закручивало электроны, так что они двигались от каждой точки фотокатода уже не по параболе, а по спирали, хотя это давало S-образные искажения изображения. К тому же подобрать напряженность магнитного поля так, чтобы электроны при очередном витке пересеклись бы с осью, выходящей из точки фотокатода, откуда они были выбиты, было сложновато — напомню, энергия электронов разная. Да и хроматическая аберрация также возникает — все из-за той же разности в энергиях, а следовательно и скоростях электронов.
Ну и все-таки самое главное — низкий коэффициент усиления обычных электронно-оптических преобразователей — где-то сотня, может, полторы. Правда, были идеи создавать многокамерные ЭОП, когда последовательно соединяется несколько колб, и каждый последующий каскад усиливает изображение от люминофора предыдущего каскада — тут усиление получалось уже до миллиона раз. Но такая конструкция сложна в изготовлении, хрупка в эксплуатации, да и достаточно объемна, а кроме того — снова исчезают мелкие детали, так как нечеткость изображения протаскивается через весь тракт, увеличиваясь от каскада к каскаду. В тридцатые эта идея уже была опробована и ее отбросили именно из-за сильного размывания изображения — не смогли создать достаточную фокусировку на каждом из каскадов. У нас тоже с чисто электростатической фокусировкой ничего не получилось, и лишь добавление еще и магнитной как-то улучшило изображение, но это — дополнительное усложнение — народ продолжал ковырять и эту схему, чисто на всякий случай — вдруг выстрелит. Но наши основные усилия были приложены к другой технологии.
К канальным усилителям. Сначала их делали как все нормальные люди — в вакуумной колбе находились электроды, из которых последовательно и выбивалось все больше и больше электронов — разрешающая способность, правда, лимитировалась внутренним диаметром колбы, но эти приборы использовали наши физики и химики — к нашим я относил и немцев, которые согласились работать с нами — их набралось немало и после захвата нами Кенигсберга, да и в армии они тоже служили — немцы почему-то гребли в армию в том числе и научный персонал. Совсем как в РККА.
Особо популярными фотоэлектронные умножители стали в спектроскопии — видимой, УФ и ИК — с ее помощью мы определяли наличие веществ в смесях и газах. Благо спектрометрия — что оптическая, что инфракрасная — развивались уже не одно десятилетие — даже ИК-спектры веществ стали определять еще в 80х годах 19го века, только применяли для этого призмы из монокристаллов солей, вплоть до обычной поваренной соли, так как стекло поглощало ИК-излучение, пропуская его лишь в ближнем к видимому свету диапазоне. Мы же, с развитием фотолитографии, стали выпускать дифракционные решетки — они мало того что более эффективны кристаллических призм за счет того, что практически не уменьшают интенсивность излучения, так еще позволяют исследовать ИК-излучение в очень широком диапазоне, так как не поглощают излучение, тогда как призмы на основе кристаллов имеют ограниченную полосу пропускания. Решетки тут уже выпускали, но на спецстанках, которые нарезали штрихи резцом — требовались очень точные и соответственно трудоемкие в изготовлении и обслуживании станки. Методы фотолитографии были гораздо проще, и по сути мы отлаживали нашу фотолитографию именно на производстве дифракционных решеток как более простых микроструктур — и уже потом новые разрешающие способности переходили в микроэлектронику.
А решеток требовалось все больше и больше. ИК-излучением регистрируются колебательные энергии молекул, и так как строение каждой молекулы индивидуально, то у нее будут индивидуальными и колебания, то есть любая молекула имеет присущий только ей ИК-спектр — набор полос разной частоты и интенсивности — максимумы полос, их полуширина, интенсивность. Поэтому можно определить присутствие и количество молекул данного вещества в смеси. Более того, своими характеристиками обладали отдельные структуры молекул — например, связи фосфора с кислородом, или бензольные кольца — все они давали свои полосы, сходные между собой даже если находились в разных молекулах. Соответственно, выявляя такие характерные участки на спектрограммах, можно было предполагать и наличие таких соединений, и это — только снятием спектра, без анализа соединения химическими методами.
Ну, если суметь рассмотреть их спектр среди спектров, выдаваемых другими молекулами и их элементами в той же смеси — порой линии были очень близко, чтобы их разглядеть. Например, в алканах элемент -CH3 давал полосы на длинах 3,36-3,39, 3,47-3,50, 6,80-6,97 и 7,22-7,30 микрометров, а -СН2— — на 3,40-3,45, 3,49-3,52 и 6,76-6,94. То есть линии спектра этих элементов располагались очень близко, а то и перекрываясь на некоторых диапазонах, так что при недостаточной разрешающей способности спектрометра они все просто сливались в одну линию — и ладно если только между собой, но могли сливаться и с другими структурными элементами.
Чтобы все-таки отделить одну линию от другой, обычно ставили несколько призм — первой раскладывали исходный поток света, а другими дополнительно раскладывали уже отдельные участки этого разложенного спектра. Причем количество таких каскадов в общем случае ограничивалось только силой проходящего излучения — и изначальной, и поглощением в материале призм. Так как решетки практически не поглощали излучение, с этим было проще, и мы ставили несколько решеток и сначала на одной раскладывали весь пучок, а потом на остальных — подпучки, доводя количество каскадов до восьми, но там уже сама конструкция становилась очень сложной — ведь эти пучки света не должны пересечься с конструкциями, на которых будут крепиться решетки, да и виброзащита, компенсация температурного расширения существенно усложнялись.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
