В эксперименте наиболее предпочтительна регистрирующая аппаратура, дающая непосредственно видимую запись процесса. Так, используя особую фотобумагу, чувствительную к ультрафиолетовому свету и мало чувствительную к видимой области спектра, можно получить изображение непосредственно, без проявления.
В ряде медицинских приборов применяется струйная запись. При этом методе в гальванометр вместо зеркальца помещают капилляр диаметром в несколько микрометров, через который на движущуюся бумажную ленту под значительным давлением выбрасывается струя чернил.
В других аппаратах рамка гальванометра приводит в движение особое пишущее устройство. Им может быть электрод, который за счет приложенного к нему напряжения или трения изменяет электрические свойства специального состава, покрывающего бумагу. В результате на такой электрографической бумаге возникает видимое электростатическое изображение. Существуют методы получения подобного изображения и под влиянием светового луча.
Предложены методы тепловой записи, основанной на появлении изображения на специальной бумаге под влиянием нагрева ее пишущим
устройством, записи через копировальную бумагу с помощью электрического разряда (электроискровая запись) и др.
Однако все описанные методы не могут пока конкурировать по широте применения с перьевой чернильной записью. k
Чернильнопишущие перьевые аппараты. Наибольшее распространение благодаря простоте, удобству и надежности в работе получили перьевые гальванометры.
Перьевой гальванометр может быть как электромагнитной, так и магнитоэлектрической системы. Перо укреплено на рамке, помешенной в поле магнита, и соединено трубочкой с резервуаром для чернил. Ис-. следуемый процесс записывается на движущейся бумажной ленте. Естественно, что большая по сравнению с массой зеркальца масса пера и необходимость преодолевать силу трения приводит к увеличению размеров гальванометра и его мощности. Перьевые гальванометры нашли применение в качестве выходных пишущих устройств в электрокардиографах, электроэнцефалографах, электрогастрографах и др.
Перьевые гальванометры стали также основой различных типов регистрирующих приборов общего назначения: многоканальных универсальных чернильнопишущих перьевых самописцев и регистраторов.
Все перьевые гальванометры имеют ряд существенных недостатков, главный из которых—их инерционность, не позволяющая вести регистрацию в области частот, превышающих 150 Гц. Следовательно, эти гальванометры неприменимы для регистрации быстрых процессов, таких, как биотоки нервов, нервных клеток и т. п. Другой недостаток— радиальные искажения записи, обусловленные дугообразным движением конца пера. К недостаткам относится и сравнительно небольшая скорость записи, которая в лучшем случае не превышает 100—150 мм/с, тогда как для развертывания во времени быстрых процессов требуются скорости записи в 10 раз большие.
Электронные осциллографы. Электронный осциллограф является универсальным прибором, в котором безынерционное регистрирующее устройство позволяет исследовать как медленные, так и быстрые процессы. Регистрирующим выходным устройством в катодном осциллографе служит электронно-лучевая трубка. Существуют три типа трубок: электростатические, магнитные и смешанной конструкции. В осциллографах общего назначения наибольшее распространение получили электростатические трубки. Электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянный баллон, внутри которого в высоком вакууме распо-
ложены источник электронов, направляющая и фокусирующая системы и система отклонения электронного луча. |
Рис. 6. Блок схема электроннолучевой трубки
Источником электронов служит металлический катод (рис. 6, 2), подогреваемый нитью накала. Нагретый катод испускает электроны, которые концентрируются в пучок с помощью управляющего цилиндрического электрода-сетки 3. Сетка имеет отрицательное напряжение относительно катода. Затем электроны устремляются к первому аноду 4, имеющему относительно катода положительный заряд. Первый анод имеет вид диска с небольшим отверстием в центре. Выходящий из этого отверстия узкий пучок электронов проходит через два цилиндра, представляющих собой второй 5 и третий 6 аноды. Система трех анодов образует электростатическую линзу, с помощью которой осуществляется фокусировка электронного луча. Обычно на сетку подается небольшой отрицательный потенциал, меняя который (с помощью потенциометра 10) можно регулировать плотность потока электронов и таким образом изменять яркость луча на экране трубки. Первый и третий аноды имеют общую цепь, и на них подается постоянный потенциал порядка нескольких киловольт. На второй анод подается потенциал в несколько сотен вольт. Его изменение потенциометром // позволяет регулировать фокусировку луча. Пройдя систему фокусирующих электродов, поток электронов устремляется к широкой части трубки ее экрану 9. Экран трубки покрыт люминофором, обладающим свойством светиться под ударами электронов. На пути к экрану электронный луч проходит между отклоняющими пластинками 7, 8 —вертикальными и горизонтальными. Исследуемое напряжение а через предварительный усилитель и ряд каскадов собственного усилителя осциллографа подается на вертикальные пластинки 1 (ось у). В зависимости от направления то^ка луч смещается вверх или вниз от горизонтальной оси, а величина отклонения пропорциональна амплитудным характеристикам сигнала. На горизонтальные пластины 8 (ось х) от специального генератора подаются электрические импульсы б пилообразной формы. Они смещают луч в горизонтальной плоскости, обеспечивая тем самым развертку процесса. Изменяя режим работы генератора, можно регулировать скорость развертки, т. е. скорость пробега луча по экрану осциллографа, подбирая ее в зависимости от частотных характеристик регистрируемого сигнала.
Таким образом, положение светящейся точки на экране осциллографа в каждый момент определяется тремя факторами: заданной экспериментатором скоростью перемещения луча по горизонтали, направлением исследуемого тока и амплитудой потенциала. Поскольку луч движется быстро, след его на экране воспринимается как непрерывная кривая, характеризующая динамику силы и направления тока во времени. Запись сигналов с экрана катодного осциллографа осуществляется фотографированием.