Сверхъестестественное. Научно доказанные факты - Кернбах Сергей - Страница 72

линии. На основании повторных измерений можно оценить общую погрешность этого

метода на уровне <1%, причём большая часть приходится именно на случайную

погрешность, обусловленную «неодинаковостью» тестовых жидкостей/объектов.

Жидкостные сенсоры: измерение водной ЭДС

Этот потенциометрический метод является в некотором смысле младшим братом dpH-

метрии; он разрабатывался в контексте «минимальных экспериментов» — создания

измерительных систем вне профессиональной лаборатории. Он основан на возникновении

ЭДС в жидкостях — эффекте, в контексте электрохимии [489], исследованном в первую

очередь для гальванических элементов и химических источников тока. Считается, что

основным механизмом возникновения ЭДС являются процессы гидратации поверхностных

атомов металла электродов и их переход в виде ионов в прилегающий слой жидкости (также

и обратный ему процесс). Происходит поляризация электродов и возникновение двойного

электрического слоя на границе соприкосновения металла с жидкостью. Существуют

различные ЭДС-эффекты, например, образование ЭДС между водными фазами,

смачивающими гидрофильные поверхности (так называемая «пограничная вода») и

«объёмной водой» [490]; возникновение ЭДС между биметаллическими электродами в

дистиллированной воде [491; 492]; взаимосвязь ЭДС и фототока [493] и т.д. Механизм

взаимодействия «высокопроникающего» излучения и ЭДС, по всей видимости, имеет

сходную форму воздействия на степень поляризации диполей в приэлектродных слоях. При

этом происходит изменение динамики ЭДС, что и наблюдается экспериментально.

Структурная схема и пример реализации «минимальной» ЭДС-установки показаны на

рис. 97. Приёмная часть образована сенсором, который представляет собой два электрода в

воде. Контейнер с электродами и с водой помещён в термостабилизирующий контейнер,

температура в котором измеряется цифровым термометром. Электроды подключены к

мультиметру, который переключен в режим милливольтметра. Результаты измерений

температуры и мультиметра передаются на компьютер, который записывает полученные

данные. Термостабилизирующий контейнер находится на демпфирующей прокладке,

например, из толстого слоя поролона, между контейнером и светодиодным излучателем

находится изолирующая перегородка. Излучение светодиодного излучателя направлено в

конус, вершина которого повёрнута к сенсору.

Рис. 97. (а) Схема «минимальной» ЭДС-установки; (б) пример реализации установки: 1 —

термостабилизирующий контейнер с цифровым термостатом, 2 — модуль электроники для

термостата, температурных сенсоров и USB-интерфейса, 3 — мультиметр, 4 — USB-

интерфейс для мультиметра, 5 — светодиодный излучатель, 6 — конус, надетый на

переднюю часть излучателя, 7 — поролоновая прокладка. На фотографии не показана

изолирующая перегородка между излучателем 5 (с надетым конусом 6) и остальной частью

установки (фотографии из [474]).

Рис. 98. Конструкция «минимального» асимметричного сенсора: 1 — латунный штыревой

электрод, 2 — цилиндрический медный электрод, 3 — пластиковая крышка (показана в

перевёрнутом состоянии), стеклянный контейнер 50 мл (фотографии из [474]).

В качестве контейнера с водой подойдёт любой стеклянный сосуд ёмкостью 20-50 мл с

закрывающейся крышкой. Хорошо подходят стеклянные контейнеры из-под косметического

крема. Существует схемы с симметричными и асимметричными электродами. В качестве

симметричных электродов подходят кусочки медной (электрод 1) и латунной (электрод 2)

проволоки диаметром 0,5-3 мм. В качестве асимметричных электродов можно использовать

штыревой и цилиндрический электроды (см. рис. 98).

Измерение показаний сенсора очень удобно производить обыкновенным вольтметром.

Он должен быть в состоянии измерять напряжение в диапазоне 0-100 мВ, с разрешением хотя

бы 0,1 мВ. Входное сопротивление должно быть по возможности большим, не менее 10

МОм, лучше 10 ГОм. Простота всей установки и определила название «минимальной».

Примеры реакции сенсора на светодиодный генератор показаны на рис. 99, подробности этих

экспериментов могут быть найдены в работе [474]. Погрешности этого сенсора также

определяются качеством температурной изоляции контейнера с водой и находятся на уровне

<1%.

Рис. 99. Влияние расстояния между сенсорами и излучателем на показания сенсора: серая

полоса показывает время работы генератора, кружками отмечены точки изменения

тренда относительно линейной аппроксимации (графики из [474]).

Твердотельные сенсоры: полупроводниковые элементы

В литературе описано множество полупроводниковых [103; 261; 414], конденсаторных

[494], резисторных [124], индуктивных и кварцевых сенсоров, так же как и приборов на их

основе [27; 467; 495]. Недостатками твердотельных сенсоров является невысокая степень

изменения рабочего параметра под действием «высокопроникающего излучения» и

сравнительно высокая зависимость от температуры. Поэтому приборы на основе

твердотельных сенсоров зачастую используют уникальные схемотехнические решения для

преодоления этих трудностей. После некоторых размышлений мы решили не приводить

собственные схемы, а сослаться на довольно известный прибор, разработанным В.Т.

Шкатовым ещё в 2005 году (см. рис. 100). Этот прибор продемонстрировал свою

функциональность в ряде совместных экспериментов. Следующий текст взят из работы [150]

с разрешения автора.

Оптоэлектронный ТП-комплекс AUREOLE-001-2 предназначен для длительного

дистанционного мониторинга тонкополевой структуры (ТПС) разных объектов без строгой

количественной оценки измеряемого параметра — тонкого поля этих объектов.

Чувствительным к ТПС элементом (датчиком) является микросхема 564ЛА7,

представляющая собой четыре логические сборки 2-И-НЕ. На одной-двух сборках может

быть построен релаксационный генератор, частота которого зависит от нескольких внешних

величин: напряжения питания, температуры, структуры тонких полей. Если две первые

величины сделать стабильными, то можно измерять третью, нас интересующую.

Выходная частота датчика достаточно большая (4-6 МГц), поэтому для согласования её

с простыми аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) с выходом на ПК (могут быть

использованы мультиметры UT60G, выдающие преобразованный сигнал в формате RS-232)

эту частоту желательно понижать каскадом гетеродинных преобразований. В AUREOLE-001-

2 их три и, соответственно, три гетеродина. Все они кварцевые, к тому же помещены в

активный термостат с точностью стабилизации температуры ±0,005°С. Поэтому

стабильность частоты всех гетеродинов не хуже 10-8.

Плата датчика-преобразователя окружена многослойным магнитным экраном из

ленточной стали Э430, толщина ленты 80 мкм. От электрических помех датчик защищён

двойными стенками металлического термоса, соединённого с общим проводом электронного

блока. Эти же стенки термоса, выполняющего также и свои прямые функции — пассивного

стабилизатора температуры, обеспечивают оригинальную экранировку датчика от боковых