Текст книги "Девять цветов радуги"
Автор книги: Александр Штейнгауз
сообщить о нарушении
Текущая страница: 22 (всего у книги 23 страниц)
Новое в старом
Разрешающая способность и полезное увеличение микроскопов зависят от длины волны света, в лучах которого исследуется объект. Чем короче длина волны, тем больше разрешающая способность, тем выше можно поднять увеличение. Поэтому часто применяются микроскопы, работающие в ультрафиолетовых лучах. В них изображение либо фотографируется, либо непосредственно преобразуется в видимое изображение с помощью электронно-оптических преобразователей.
Телевизионная техника во многом может помочь микроскопии. Говоря о микроскопии, мы до сих пор мало интересовались оптическими свойствами наблюдаемых объектов, а от них часто зависит успех микробиологических исследований. Дело в том, что многие объекты биологического происхождения почти совершенно прозрачны и поэтому недоступны для обычных методов наблюдения. Для того чтобы исследовать этих невидимок, их окрашивают с помощью некоторых химических соединений. Такое окрашивание позволяет обнаружить и рассмотреть их, но беда в том, что живые микроорганизмы при окрашивании погибают, а ученых зачастую интересуют именно живые, а не умерщвленные объекты.
Как же быть в таком случае?
Большую помощь микроскопистам оказали недавно разработанные телевизионные методы наблюдения.
Телевизионные микроскопы бывают двух видов. В одних изображение получается по методу развертки бегущим лучом. В других используется передающая телевизионная трубка – чаще всего видикон.
Телевизионный микроскоп. Справа – микроскоп с телевизионной камерой; слева – видеоконтрольное устройство, на экране которого видны бактерии.
Вспомним о «кошачьем глазе» и о его замечательной способности значительно усиливать контрасты. Такое усиление очень полезно и в микроскопии при изучении малоконтрастных объектов – тех невидимок, о которых уже говорилось. Преимущество телевизионных микроскопов, повышающих контраст, состоит в том, что при их применении не требуется окрашивать биологические объекты, и, следовательно, их можно изучать живыми.
Прекрасные результаты дает телевизионная микроскопия в ультрафиолетовых лучах. Полезное увеличение в этом случае может достигать 2000 и даже 3000 раз. В свое время уже говорилось о цветной ультрафиолетовой микроскопии. Она часто приносит большую пользу, но весьма трудоемка – требуется делать три отдельных цветоделенных негатива, и, кроме того, невозможно вести непосредственное наблюдение.
Телевизионная техника устранила эти недостатки и позволила вести непосредственное наблюдение цветных ультрафиолетовых изображений на экране цветного телевизора. Первый микроскоп такого рода был разработан группой специалистов, которой руководил уже известный вам Лэнд.
То, о чем сейчас было рассказано, хотя и является технической новинкой, все же не выходит за рамки обычных методов микроскопических исследований. И ультрафиолетовая микроскопия, и изучение объектов-невидимок– все это, правда, с гораздо меньшими удобствами, можно было делать и без помощи телевидения.
Телевидение открывает новые возможности даже и в такой старинной области, как микроскопия. Это происходит потому, что телевидение позволяет преобразовывать изображение в электрические сигналы. А они как раз и являются тем единственным «языком», который понимают и на основании которого могут действовать думающие электронные устройства.
Первый опыт объединения микроскопа, телевидения и простейшего думающего устройства– электронного счетчика – дал очень хорошие результаты. Такой комплексный прибор может точно и быстро без всякой помощи человека подсчитывать число частиц или телец, оказавшихся в поле зрения микроскопа. С его помощью можно очень быстро определять, например, количество красных кровяных телец. Когда будут созданы телевизионные автоматы, обладающие форменным зрением, они несомненно получат широкое распространение и в микроскопии[40]40
Первые такие автоматы, правда, пока еще примитивные, уже созданы. Сообщения о них появились в зарубежной печати после того, как книга была закончена Эти автоматы учатся читать и уже умеют читать печатный текст.
[Закрыть].
Медицина, эта старейшая область человеческих знаний и человеческой практики, была одной из первых, использовавших телевидение.
На этом снимке хорошо видны строки телевизионного растра и темные тельца с белыми точечками. Эти точки – метки, указывающие, что автомат сосчитал данное тельце. Таким способом можно считать различные микроскопические частицы, в том числе и красные кровяные тельца.
Телевизионный показ хирургических операций позволяет вести одновременное обучение большой группы врачей-практикантов. Не мешая хирургу своим присутствием, они в то же время могут видеть все стадии операции даже лучше, чем если бы находились поблизости от операционного стола.
Что же касается телевизионной камеры, то она устанавливается в таком месте, откуда хорошо вести наблюдение, но в то же время она не мешает работе врачей. В последнее время телевизионные камеры все чаще и чаще монтируют прямо в светильнике, висящем над операционным столом. Находясь там, камера никому не мешает и при этом занимает наилучшую позицию.
Телевизионная передача хирургической операции.
Первые телевизионные передачи такого рода велись с помощью обычных черно-белых установок. Но теперь уже стали широко применять цветные, что позволяет значительно полнее представлять себе состояние оперируемых органов и течение операции.
Но не только хирургам оказывает помощь телевидение. Не менее полезно оно и при уходе за больными. Телевизионная камера оказалась замечательной сиделкой. В некоторых больницах камеры устанавливают в палатах, и с их помощью один человек может одновременно наблюдать за несколькими больными, размещенными в разных палатах, не беспокоя их.
Телеглаз в воздухе
Большую помощь оказывает телевидение при испытаниях и отработке новых типов самолетов и ракет.
Вы знаете, какой сильный шум создают работающие самолетные или ракетные двигатели. Мощность шума так велика, что без специальных защитных средств люди не в состоянии выдерживать его. Им грозит не только глухота, но и поражение других жизненно важных органов. Даже многие механические и особенно электронные устройства выходят из строя, если не принять мер к их защите. Но не только шум страшен при испытаниях таких двигателей. Есть и другие причины, по которым необходимо проводить управление и наблюдения за испытаниями с достаточно большого расстояния. Поэтому теперь на испытательных стендах можно встретить телевизионные установки, причем нередко используются и цветные.
Телевизионная камера у аэродинамической трубы.
Пульт управления аэродинамической трубой.
Очень удобно цветное телевидение для наблюдения и изучения изменений в окраске пламени и выхлопных газов, выделяемых во время старта мощной ракеты. Как сообщают в одном американском журнале, телевизионную камеру, помещенную в специальный звуконепроницаемый кожух, устанавливают недалеко от стартовой площадки, а сигналы от нее по кабелю передаются на пульт управления, размещенный в специальном бетонном здании. Здесь устанавливают цветной телевизионный приемник, на экране которого можно и в дневных, и в ночных условиях наблюдать изображение без искажения цвета.
Широко используется телевидение при испытательных полетах самолетов. Здесь оно очень помогает и летчику-испытателю, и наземным наблюдателям. Часто на самолете устанавливается не одна, а несколько камер. Их размещают в таких местах, которые недоступны для непосредственного наблюдения ни самому пилоту, ни наземным наблюдателям. Изображения передаются в кабину летчика, а при необходимости – и на Землю.
Так, в Англии телевизионные камеры, дававшие хороший обзор плоскостей самолета, позволили значительно облегчить и ускорить испытания новой антиобледенительной системы. Часто телевизионную камеру устанавливают для передачи изображения шасси в кабину пилота. Это очень удобный метод контроля за работой важных узлов самолета.
В наше время в воздухе одновременно находится столько самолетов, а их скорости так велики, что, несмотря на кажущуюся беспредельность «пятого океана», случаются столкновения самолетов. Их всячески стараются предотвратить, оборудуя самолеты радиолокаторами, световыми средствами сигнализации, аппаратурой, улавливающей инфракрасное излучение нагретых частей самолетов, сложным комплексом навигационной и связной аппаратуры. В последнее время пытаются использовать для этих же целей и телевидение. Оно тоже поможет уменьшить вероятность столкновений.
Еще в конце 40-х и начале 50-х годов практическое обучение пилотированию осуществлялось только в полете. Курсант вместе с инструктором поднимались на «спарке» – самолете со спаренным управлением, и уже в воздухе курсант на практике закреплял полученные теоретические знания. Такие полеты и сейчас имеют важное значение, но теперь им предшествует серьезная наземная тренировка в условиях, максимально приближенных к реальным. Она проводится на специальных, очень сложных устройствах – тренажёрах, которые могут имитировать самые разнообразные условия полета.
При обучении на тренажёре летчик находится в кабине, представляющей собой абсолютно точную копию кабины самолета, в котором ему предстоит летать. Все, начиная от ручки или штурвала управления и кончая последним тумблером[41]41
Тумблер – малогабаритный выключатель.
[Закрыть], размещено так же, как на самолете, и выполняет те же функции, что и на самолете. За действиями обучаемого следит инструктор, находящийся за пультом управления – тренажёром. Он связан с летчиком по радио и, кроме того, наблюдает за ним по телевизору. Инструктор может с помощью специальных устройств имитировать самые различные условия полета, вплоть до аварийных. А летчик должен выработать в себе способность быстро и правильно действовать. Пройдя такую предварительную тренировку, летчик гораздо быстрее и легче овладеет управлением настоящим самолетом.
Взлет и посадка считаются особо ответственными моментами пилотирования. Поэтому за рубежом были созданы специальные взлетно-посадочные тренажёры. Большая роль в них отведена телевидению.
В кабине взлетно-посадочного тренажёра перед летчиком находится телевизионный экран. На нем летчик видит изображение взлетно-посадочной полосы, зданий аэродрома и прилегающих районов, различных аэродромных служб, самолетов, стоящих на летном поле, и специальных ориентиров. Это изображение имеет точно такой же масштаб, как если бы пилот смотрел на аэродром из кабины взлетающего или идущего на посадку самолета.
«Поднимается» машина, и уменьшаются все видимые объекты. Скорость увеличивается, и на экране кинескопа все быстрее и быстрее уходят из поля зрения ангары, дома, сигнальные огни. Машина разворачивается– и изображение дает крен и перемещается так, как будто самолет делает вираж.
Каким же образом удастся проимитировать все это?
В принципе это делается просто. Изготавливается точный макет аэродрома и прилегающих районов, а над ним устанавливается подвижная телевизионная камера. Она-то и передает изображение на экран кинескопа, установленного в кабине тренажёра. Когда летчик ведет управление, камера перемещается над макетом точно так же, как перемещался бы самолет, повинуясь действиям (правильным и неправильным) пилота.
В этом и состоит идея. Она, как видите, действительно проста и очень остроумна. Но ее практическое осуществление весьма сложно. И основная сложность заключается в создании механизма перемещения камеры. Для того чтобы в точности воспроизводить все эволюции самолета, этот механизм должен быть весьма совершенным и содержать различные кибернетические устройства.
Можно многое рассказывать о применении телевидения в авиации. Но сейчас стоит ограничиться лишь еще одним важным примером.
Телевидение можно применять вместо аэрофотографии. Оно выполнит те же задачи, что и аэрофотография, но, помимо того, сможет немедленно передать изображение на базу. Это последнее свойство особенно важно при проведении аэроразведки в военных условиях, когда дорога каждая минута. Но аэротелевидение значительно уступает аэрофотосъемке в очень важном показателе – в четкости. Пока еще количество дешифруемых деталей на аэрофотоснимках во много-много раз больше, чем на снимках, полученных с помощью аэротелевидения. Таким образом, повышение четкости телевизионного изображения в данном случае является одной из самых важных задач.
Помощники диспетчера
Диспетчер на транспорте, диспетчер на крупном предприятии… Пожалуй, трудно назвать более важную, более ответственную, более напряженную и нервную работу. Диспетчер – это главнокомандующий, которому беспрекословно подчиняются водители и составители поездов, работники морских, речных и аэропортов, шахтный и внутризаводской транспорт. Дежурный по электроэнергетической системе тоже диспетчер. Одному его слову, одному движению повинуются миллионы киловатт электрической мощности.
Ошибка диспетчера нередко приводит к тяжелым последствиям. Она может причинить огромные убытки, а иногда стоит и человеческих жизней. Но работать четко и безупречно диспетчер может только тогда, когда ему досконально известно все, что происходит на всех участках его большого и сложного хозяйства. Он, как генерал, лишенный разведки и связи, становится беспомощным, если обрывается непрерывный поток сведений и донесений, если прекращается связь и сигнализация.
Поэтому все, что может оказаться полезным, все необходимые средства связи и сигнализации предоставляются в его распоряжение. В диспетчерской вы увидите и привычные вам телефоны, и селектор, и диспетчерский щит – большую панель, на которой изображена схема участка и то и дело вспыхивают и гаснут разноцветные огни, отмечающие происходящие изменения.
Но все-таки сегодня этих средств не всегда хватает. И все чаще и чаще перед диспетчером устанавливается телевизор, соединенный с телевизионными камерами, размещенными в самых ответственных пунктах.
Диспетчер у экрана диспетчерской телевизионной установки.
Пульт управления диспетчерской телевизионной установкой. Обычно в такой установке имеется много камер, размещенных в различных местах. Диспетчер может по желанию просматривать изображение, передаваемое любой из камер. Кроме того, диспетчер может управлять на расстоянии направлением обзора каждой из камер.
Впервые диспетчерское телевидение было широко применено в металлургии на Магнитогорском металлургическом комбинате.
Это – огромное предприятие. В его состав входят не только доменные, мартеновские и прокатные цехи, но и рудники и рудообогатительные фабрики. Они расположены на очень большой площади и связаны между собой железнодорожными линиями, по которым непрерывно движутся составы с рудой, составы с пустой породой, которую отвозят в отвалы, составы со шлаком.
За движением составов, за их своевременной подачей следят диспетчеры. Они должны знать все, что происходит на железной дороге, и для этого диспетчерские пункты были оборудованы самыми разнообразными средствами сигнализации и связи. И все-таки бывали ошибки, зачастую составы простаивали или их неполностью загружали.
В 1958 году на комбинате приступили к внедрению диспетчерского телевидения. С его помощью диспетчеры смогли воочию наблюдать за движением груженых и порожних составов, за разгрузкой их в бункеры дробилок рудообогатительных фабрик. Они могли видеть происходящее на руднике, следить за работой экскаваторов, за погрузкой вагонов и за движением составов.
Большую помощь приносит телевидение и на железных дорогах. В СССР создана специальная железнодорожная телевизионная установка «ЖТУ-3». Она предназначена для обзора путей и парков крупных железнодорожных станций и помогает диспетчеру руководить всей сортировочной работой станции. По желанию диспетчера, телевизионная камера может поворачиваться в необходимых направлениях. Кроме того, она оборудована сменной оптикой, также управляемой по желанию диспетчера. Все это позволяет очень хорошо видеть происходящее на путях и благодаря этому увеличить скорость переработки составов.
При формировке составов необходимо знать номера вагонов. В настоящее время диспетчер не имеет возможности получать сведения о них непосредственно при входе подвижного состава на территорию сортировочного парка. Очень полезно было бы применить специальную телевизионную установку, расположенную в горловине парка, с помощью которой номера вагонов можно было бы списывать непосредственно на диспетчерском пункте. К сожалению, такая задача еще не решена, так как человек, глядя на экран телевизора, не успевает записывать номера, если скорость движения поезда превышает 5—10 километров в час. Снижать ее до такой величины невыгодно, так как при этом понижается пропускная способность парка.
Сама по себе эта идея, как мы видим, очень хороша. Но ее удастся претворить в жизнь только после того, как появятся телевизионные автоматы, обладающие форменным зрением. Они-то сумеют читать и записывать цифры и при больших скоростях движения составов.
Как и в случае применения телевидения для обзора больших открытых пространств на Магнитогорском комбинате, телевидение на железных дорогах работает без ограничения в светлое время суток, а ночью – только при наличии специальных осветительных установок. Сильный дождь, снегопад и туман тоже нарушают работу телевидения. Именно эти недостатки и являются главным тормозом в деле массового распространения телевидения на железнодорожном, речном, морском и авиационном транспорте.
И все-таки многие морские и речные порты Советского Союза уже оборудованы телевизионными установками. Они помогают следить за работой кранов, за подъездными путями и акваторией порта даже при плохой погоде.
Телевидение и рабочий
Помимо диспетчерского, широко используется телевидение технологическое. От первого оно отличается лишь тем, что непосредственно участвует в технологическом процессе, облегчая труд рабочего.
Вот некоторые примеры.
На строительстве Братской ГЭС был установлен уникальный двухконсольный бетоноукладочный кран. Высота подъема груза таким краном достигает 140 метров. Оператор, управляющий краном, на таком расстоянии не может хорошо видеть место подачи груза даже в хорошую погоду, а тем более при плохой видимости. В этом случае естественным и единственно возможным решением является применение телевидения. И оно действительно позволило успешно управлять краном.
Часто погрузка руды, угля, породы в вагоны производится экскаваторами. Точно подвести ковш большого экскаватора оказывается не таким простым делом даже для опытного рабочего. И поэтому содержимое ковша не всегда полностью попадает в вагон. Бывает, что оно частично просыпается мимо вагона, заваливая пути. А в некоторых случаях при неточной подводке ковша случается, что он ударяется о борта вагонов и ломает их. Для того чтобы избежать этого, экскаваторщику приходится работать крайне осторожно и снижать темп.
Телевидение сумело облегчить труд экскаваторщика и помогло ему повысить производительность. Вот, например, каким образом можно осуществить контроль за работой экскаватора. Камера устанавливается на ферме экскаватора, а приемник – в кабине. Это позволяет более точно подводить ковш к думпкару[42]42
Думпкар – специальный грузовой железнодорожный вагон без крыши, предназначенный для перевозки земли, руды, угля. При разгрузке автоматически опрокидывается набок.
[Закрыть]. При установке двух передающих камер, из которых одна позволяет видеть расположение ковша относительно середины думпкара, а другая – взаимное расположение ковша и бортов, полностью устраняется опасность поломки бортов и возможность завала путей породой.
Очень удобно телевидение и при разливке расплавленного металла. Получение качественного однородного слитка стали зависит от условий заливки расплавленного металла в изложницу – необходимо, чтобы уровень залитого металла не превышал допустимого, а его поверхность была чистой.
До введения телевизионного контроля за разливкой наблюдал человек, находившийся у самой изложницы. Он подавал знаки оператору, управлявшему разливкой. Этот оператор находился на довольно большом расстоянии от изложницы и поэтому не мог видеть, как происходит разливка. Нетрудно понять, сколь тяжелым и опасным был труд наблюдателя. Телевидение позволило освободить человека от этой работы. Место наблюдателя заняла телевизионная камера, передающая изображение изложницы прямо на пульт управления. Для того чтобы камера не перегревалась, ее поместили в специальный защитный кожух. Телевидение облегчило и работу самого оператора, который, вместо того чтобы основываться на знаках, подаваемых наблюдателем, теперь может сам следить за непрерывностью струи стали, за уровнем залитого металла и даже за температурой по мениску его поверхности.
Смотреть внутрь домны или топки котла на тепловой электростанции иногда возможно, но при обычных методах наблюдения нельзя составить верного суждения о полном процессе. Для этого надо наблюдать за горением в нескольких различных участках печи или топки.
По мнению специалистов-металлургов, было бы полезно применить промышленное телевидение для наблюдения за работой доменной печи, установив передающие камеры в фурменных «гляделках», а изображения передавать на приемник, находящийся у доменного мастера.
Телевизионное наблюдение за работой доменной печи находится пока в стадии эксперимента. На некоторых электростанциях уже осуществлено телевизионное наблюдение за сжиганием топлива. Это приносит большую пользу. Наблюдение факела пламени позволяет вести наилучший режим сжигания топлива и экономит на каждой электростанции сотни тонн топлива в месяц. При этом снижается и возможность возникновения аварий.
Режим горения на электростанциях контролируется и косвенным способом – по характеру дыма, выходящего из труб. При правильной подаче топлива сгорание происходит более полно, и поэтому дыма будет мало и он будет светлым; черный, густой дым свидетельствует о неполном сгорании. Передача телевизионного изображения дымовых труб электростанции оператору, управляющему работой топок, позволяет улучшить их работу и, что не менее важно, уменьшить загрязнение воздуха в районе электростанции.
Телевидение помогает наблюдать за сгоранием топлива в топке. На первом снимке видно начало горения. На втором – горение при правильном режиме форсунок. На третьем – горение при неправильном режиме.
Телеметрия – область техники, которая специально занимается передачей на расстоянии результатов измерения каких-либо величин. Очень часто (особенно в электроэнергетических системах) измеряемые величины передаются не непосредственно, а снимаются с первичных измерительных приборов.
Телеметрия совсем молодая отрасль техники – пожалуй, не старше телевидения. Однако в области передачи показаний первичных измерительных приборов специфические средства и методы телеметрии начинают вытесняться телевизионными.
До последнего времени показания первичных измерительных приборов передавались по проводам или по радио, а в электроэнергетических системах – по линиям электропередач с помощью высокочастотных методов. Такая передача имела одно важное преимущество перед телевизионной – она была значительно проще и не требовала прокладки дорогостоящего телевизионного коаксиального кабеля. Осуществить же телевизионную передачу по обычным телефонным, телеграфным кабелям или по линиям электропередач до самого недавнего времени не удавалось. Этот серьезный недостаток телевизионных систем был устранен в новейших, специально предназначенных для таких целей телевизионных установках. В них передача изображения может осуществляться по любому телефонному каналу. Новые телевизионные установки, использующие в качестве передающей трубки все тот же видикон, вследствие принципов, заложенных в основу их разработки, удалось сделать гораздо более чувствительными, и они особенно хороши в тех случаях, когда передаваемое изображение меняется очень медленно.
Именно такой случай имеет место при передаче показаний измерительных приборов: обычно стрелка прибора меняет свое положение очень медленно и плавно, а еще чаще ее положение остается практически неизменным.
Четкость изображения в таких системах не уступает четкости, предусмотренной вещательным стандартом, то есть достигает 450–625 строк.
Безаварийность работы тепловой электростанции определяется надежностью работы не только электрической части станции, но и в весьма большей степени режимом работы тепловой части и в особенности котла.
Очень важным показателем является уровень воды в котле.
Водомерные колонки вследствие конструкции котла могут быть установлены только на сравнительно большом удалении от того места, с которого ведется управление работой котла (обычно на несколько этажей выше), и поэтому наблюдение за уровнем воды поручалось специальному рабочему-водосмотру. Труд водосмотра, хотя и не тяжел физически, крайне утомителен. Он требует сосредоточенного, непрерывного внимания и в то же самое время необыкновенно однообразен, неинтересен, и, конечно, сохранять сосредоточенность в таких условиях человеку трудно, как бы он ни старался.
Уже давно делались попытки заменить водосмотра автоматикой. Задача была решена с помощью телеметрических систем. Но в последние годы для этой же цели применяют телевидение. Рабочий, управляющий работой котла, следит за уровнем воды по экрану телевизора.
Создание малогабаритных телевизионных камер позволило применить телевидение еще в одной очень важной области техники. Телевизионные малые камеры помогли вести просмотр различных «узостей» – труб, скважин и тому подобного.
В настоящее время в СССР и за рубежом имеются специальные телевизионные установки для просмотра буровых скважин. Наименьший диаметр скважины или какого-либо другого узкого места, куда может проходить камера, составляет 60–90 миллиметров. А глубина погружения достигает сотен метров. Телевизионные установки позволяют осматривать внутреннюю поверхность труб и скважин, а также определять, какие пласты проходятся при бурении, и следить за работой долота или бура.
