Чудесные кристаллы

Чтобы измерить частоту и размах вибрации, на исследуемый прибор устанавливают акселерометр. Под влиянием вибрации груз периодически сдавливает и растягивает кварцевую пластинку. В цепи пластинки возбуждается переменный ток, величина и частота которого пропорциональны вибрации.

Колебания пластинки можно записать на ленту, используя самопишущее устройство, подобное тому, которое применяется в ультразвуковом эхолоте. Такой прибор называется акселерографом. При высокой частоте вибрации эти колебания можно просмотреть на экране электронно-лучевой трубки.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО В МЕДИЦИНЕ

Казалось бы, как далека медицина от радиоэлектроники! Но сейчас все больше и больше радиоэлектронных приборов поступает на службу делу укрепления и сохранения здоровья человека. Среди них почетное место занимают и пьезоэлектрические приборы.

Волноводный щуп — металлический стержень, колебания которого передаются пьезоэлектрическому приемнику, с успехом применяется в качестве хирургического зонда. Колебания, возникающие при исследовании глубокого ранения, прослушиваются при помощи телефонов и позволяют судить о характере ранения.

Разработаны различные хирургические инструменты, оборудованные чувствительными пьезоэлектрическими устройствами. Например, пьезоэлектрический нож по характеру звука, слышимого в телефонах, дает возможность хирургу судить о том, какую ткань организма он разрезает.

В последнее время получили распространение пьезоэлектрические приборы для так называемой безножевой хирургии. Эти приборы создают ультразвуковые колебания такой высокой интенсивности, что с их помощью можно поражать участки живой ткани без нарушения соседних участков. На рис. 51 изображен кварцевый фокусирующий излучатель, применяемый для этих целей. Излучатель состоит из четырех кварцевых фокусирующих пластин, создающих ультразвуковые пучки очень высокой интенсивности.

Для лечения зубов созданы ультразвуковые бормашины. Зубная эмаль хорошо обрабатывается ультразвуком, причем менее болезненно, чем обычной бормашиной.

Существуют пьезоэлектрические приборы, позволяющие устанавливать диагноз заболеваний. При помощи ультразвуковых колебаний можно, например, исследовать бьющееся сердце и определить характер его заболевания. Применив высокие частоты и тонкие ультразвуковые лучи, можно даже проследить за колебаниями отдельных участков сердца.

В последнее время методы ультразвукового просвечивания живых тканей стали дополнять широко распространенные методы рентгенографии. Эти методы с успехом применяются в животноводстве для определения степени упитанности животных. Были предприняты успешные попытки использовать метод ультразвукового просвечивания злокачественных опухолей. Полученные результаты позволяют надеяться, что при помощи этого метода можно будет устанавливать наличие злокачественных опухолей на ранних стадиях их развития.

_{Рис. 51. Счетверенный кварцевый фокусирующий излучатель для безножевой хирургии}

Нашли применение в медицине и методы ультразвуковой локации. Созданы, например, миниатюрные локаторы, позволяющие слепому ориентироваться относительно окружающих его предметов. Этот прибор состоит из ультразвукового излучателя и смонтированного вместе с ним ультразвукового пьезоэлектрического приемника. Батареи питания помещаются на поясе или в кармане, а излучатель и приемник человек держит в руке. Эхосигналы, отраженные от предметов, на которые направляется ультразвуковой луч, прослушиваются в телефонах. Таким способом слепой может обнаружить предметы, находящиеся на расстоянии до 10 метров.

НОВЫЕ УСПЕХИ

В нашем рассказе мы коснулись лишь немногих примеров практического применения пьезоэлектрических явлений. Но и они позволяют судить о том, какое большое влияние оказало пьезоэлектричество на развитие науки и техники, как это физическое явление помогло решить разнообразные актуальные задачи.

На этом можно было бы и закончить знакомство с пьезоэлектричеством. Но наш рассказ будет неполным, если мы не сообщим о некоторых новых областях применения и о будущем пьезоэлектрической техники.

Большие успехи достигнуты в разработке приборов, использующих пьезоэлектрический эффект в радиоэлектронике. Помимо многочисленных генераторов, стабилизаторов, преобразователей, фильтров, в настоящее время, по данным зарубежной печати, успешно разрабатываются пьезоэлектрические трансформаторы напряжений.

_{Рис. 52. Пьезоэлектрический трансформатор напряжения}

Трансформатор напряжения — устройство, позволяющее повысить или понизить подводимое к нему электрическое напряжение. Обычные трансформаторы напряжений — довольно тяжелые и громоздкие приборы, размеры которых растут по мере повышения рабочего напряжения.