Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Н. — Позволь задать тебе два вопроса: из чего состоит эта линия задержки, по которой проходят колебания, и как осуществляется преобразование электрических колебаний в механические и наоборот.

Л. — Линия задержки представляет собой стальной или стеклянный стержень (рис. 215).

Рис. 215. Схематическое изображение линии задержки: на входе электрические сигналы преобразуются пьезоэлектрическим кристаллом в механические колебания, а на выходе с помощью другого кристалла вновь восстанавливаются электрические сигналы.

Что же касается электромеханического преобразования, то оно основано на явлении пьезоэлектричества. В некоторых кристаллах, как, например, кварц или титант свинца, возникают колебания, если к ним приложить изменяющиеся электрические напряжения. И наоборот, если их заставить колебаться, то на их поверхностях появляются соответствующие электрические напряжения.

Н. — Я понимаю, что в линии задержки к каждому концу стального стержня прикреплен пьезоэлектрический кристалл. Установленный на входе кристалл преобразует электрические сигналы в механические колебания. Эти колебания распространяются вдоль стержня и через 64 мкс достигают второго пьезоэлектрического кристалла, где порождают электрические сигналы такой же формы, какие были приложены на вход.

Л. — Поздравляю тебя, Незнайкин, с тем, что ты без задержки догадался, как работает эта линия. Теперь ты знаешь основные принципы цветного телевидения. На практике устройство передатчиков и телевизоров намного сложнее. Но я не хочу вдаваться в детали конструкции и подробности работы этой аппаратуры. Если это тебя интересует, ты узнаешь все необходимое, прочитав специальные книги.

Комментарий профессора Радиоля

ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗВУКА И ИЗОБРАЖЕНИЯ

С помощью электроники можно преобразовать звуковые или световые волны в электрические колебания. Это позволяет записать их. Благодаря обратным преобразованиям можно воспроизвести заложенные таким образом на хранение звуки и изображение. Ниже описываются различные способы записи и воспроизведения.

До сих пор мы изучали лишь способы передачи звуков и изображения в трехмерном пространстве. Благодаря радио и телевидению мы можем слышать и видеть происходящее далеко от нас, в том числе и других городах и странах, на других континентах и даже на небесных телах. Но звуки и изображения могут также передаваться и в четвертом измерении — во времени. Любопытно отметить, что еще задолго до появления электроники человечество решило проблему передачи изображений во времени, когда удалось сделать первые фотографии.

Три вида преобразования

В наши дни существует несколько способов записи и воспроизведения звуков. Каждый из них основан на преобразовании электрических колебаний в колебания иного рода, которые могут легко сохраняться и вновь преобразовываться в электрические.

Какие основные виды преобразований используют? Механическое, оптическое и магнитное. Ты прекрасно осведомлен, Незнайкин, как легко электрические колебания преобразуют в механические. На этом принципе основаны громкоговорители.

Теперь мы займемся рассмотрением трех видов записи и воспроизведения звука

Предки современных электропроигрывателей

Надо сказать, что механический способ передачи звуков во времени родился целое столетие назад, т. е. задолго до появления электроники. Фонограф был изобретен в 1878 г. Эдисоном. В этом предшественнике современных электропроигрывателей запись производилась на цилиндр, покрытый тонким слоем олова. При этом цилиндр вращался и медленно перемещался вдоль своей оси.

Записываемые звуки улавливались широким рупором из листового металла, в вершине которого располагалась мембрана; в центре мембраны был укреплен резец, опиравшийся на цилиндр. Звуковые волны заставляли резец колебаться, и он вырезал на оловянном покрытии цилиндра канавку переменной глубины. Комбинированное движение (вращение и перемещение вдоль оси) придавало канавке форму цилиндрической спирали.

Для воспроизведения записанного таким образом звука было достаточно вернуть резец в начало канавки и вновь начать вращать цилиндр. Изменение рельефа канавки вызывало механические колебания, порождавшие звуковые волны. Нужно ли мне говорить, что это не было высококачественное воспроизведение звука?..

Качество звучания фонографов улучшилось, когда цилиндры заменили пластинками и особенно когда изобретателям пришла светлая идея производить запись не глубинную, а поперечную, оставляя глубину канавки постоянной.

Запись звука на грампластинку

Однако только с появлением электроники грампластинка стала прекрасным средством записи и воспроизведения. Ты догадываешься, что при записи используют микрофон, токи которого до подачи на механический резец усиливают. Записывающее устройство (рекордер) сделано по тому же принципу, что и громкоговоритель: оно состоит из постоянного магнита, между его полюсами помещен электромагнит, сердечник которого способен колебаться вокруг своей оси (рис. 216).

Рис. 216. Катушка помещена в магнитное поле постоянного магнита. Она укреплена на стержне, который может колебаться вокруг оси 1. Верхняя часть стержня удерживается эластичной подвеской в точке 2.

_{Если через катушку пропускать электрические сигналы, характеризующие звук, то колебания катушки можно использовать для записи звука на диске с помощью острия иглы, укрепленной на нижнем конце стержня. И наоборот: если стержень приводится в колебания в результате движения иглы по канавке грампластинки, то в катушке наводятся соответствующие электрические сигналы.}

Когда по электромагниту протекает усиленный микрофонный ток, он приводит в колебательные движения сердечник электромагнита с укрепленным вишу стальным резцом, острие которого вырезает канавку на пластинке, вращающейся под этим механическим записывающим устройством (рис. 217).

Рис. 217. Увлекаемый бесконечным винтом 1 рекордер 2 перемещается вдоль радиуса диска с восковым покрытием, на котором и записывается звук.

Рекордер установлен на винте, который его медленно перемещает к центру диска. Этот диск представляет собой стальную пластинку, покрытую слоем воска. Диск вращается с частотой 33^1/3 об/мин, а длительность звучания составляет около получаса. Это означает, что канавка насчитывает примерно тысячу витков, причем внутренние имеют диаметр около 12 см. Расстояние между двумя соседними витками канавки меньше 0,1 мм. При поперечной записи звука количество изгибов канавки на единицу ее длины определяет частоту звуков, а от амплитуды этих изгибов зависит интенсивность звуков.