Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 11

Сложнее эту своеобразную музыку услышать. Если верхняя «нота» обычно лежит в звуковом диапазоне, то нижняя составляет сотые доли герца, и даже самое чуткое человеческое ухо ее не услышит. Впрочем, в таком серьезном деле на чувства полагаться нельзя. Нужны объективные способы измерений.

Инженеры, чтобы определить, нет ли в станине станка скрытых дефектов, которые проявляют себя только под нагрузкой, наклеивают на них так называемые тензодатчики. «Tensus» в переводе с латыни — «напряженный», «натянутый». А на русский название таких датчиков переводят еще как «струнные». Главную роль в них и в самом деле играет тонкая металлическая струна.

Струна, с одной стороны, варьирует свое звучание в зависимости от механического напряжения, с другой — меняет свое электрическое сопротивление. А это уже параметр, который можно точно измерить. Так что если наклеить тот же тензодатчик на стену здания, с его помощью можно регистрировать ее вибрацию в широком диапазоне частот, компьютер определит чистоту тона.

Так и работает диагностический комплекс «Струна» и его модификация «Стрела», в состав которых входят измерительные модули с высокоточными струнными датчиками и радиопередатчиками, способными поддерживать связь с компьютером на расстоянии до 1 км.

С помощью новых комплексов специалисты ЦИЭКСа провели обследование уже более 100 объектов. Среди них, например, здание главного вычислительного центра Центрального банка РФ, высотное здание на проспекте Вернадского в Москве, промышленные здания Западно-Сибирского металлургического комбината, жилые строения, которым угрожают обрушения… Комплексы были также успешно использованы специалистами МЧС для оценки устойчивости зданий и сооружений различного типа после катастрофических наводнений и ураганов, произошедших недавно на юге России, в Европе и других регионах мира.

А вообще, как сказал в шутку один из специалистов Центра исследований экстремальных ситуаций, хорошо, если бы не только дом, а целый район или даже город «играл» бы на ветру чисто, без фальши. А что, было бы, наверное, неплохо?

И. АГАФОНОВ, С. СЛАВИН

Так выглядит компьютерно-диагностический комплекс «Стрела».

И ЗЕМЛЯ «ПРОСВЕЧИВАЕТСЯ» ВЕТРОМ

Исследователи из Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН и Института экологических проблем Севера УрО РАН при поддержке РФФИ разработали способ сейсмического зондирования не только зданий, но и земной коры с помощью ветра.

Как ветер может проникнуть под землю? Оказывается, с помощью естественных сооружений, возвышающихся над поверхностью — высоких зданий, мачт, подъемных кранов…

Порывы ветра, налетающие с частотой от десятков часов до нескольких секунд, возбуждают в высотном объекте колебания. Эти ветровые пульсации передаются сооружением на основание, превращая его в своеобразный «камертон» — сейсмический источник, излучающий монохроматические (на одной длине волны) сигналы. Они проникают глубоко в недра и, отражаясь от различных слоев земной толщи, возвращаются назад, на поверхность почвы, где их улавливают специальные датчики.

СЕКРЕТЫ НАШИХ УДОБСТВ

Дисплей, а не экран?

Вскоре, наверное, такого же и большего размера плоские телеэкраны будут так же доступны, как тот, которым когда-то пользовались в школах. Об этом, в частности, говорилось недавно в Сиэтле (США) на Международной конференции по компьютерным мониторам. Форум констатировал: мы становимся свидетелями воистину революционных изменений в данной области.

«На наших глазах не только жидкокристаллические плоские экраны вытесняют с рынка громоздкие дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Появляется новое поколение мониторов, которые в отличие от их предшественников можно свернуть в трубку, — сказал в своем выступлении профессор Грег Кроффорд, представитель университета Брауна из г. Провидент. — Например, в повседневной жизни многим преподавателям весьма пригодился бы экран, который можно вытащить из ручки или карандаша, развернуть и использовать для объяснения студентам. Да и сами учащиеся, наверное, вовсе не прочь иметь под рукой карманный компьютер, экран которого достаточно велик, чтобы на нем можно было отчетливо видеть изображение»…

Как устроен новый пленочный дисплей? Его основу составляют органические светодиоды (ОСД). Поскольку они сами излучают свет, то и требуют значительно меньших затрат энергии, чем дисплеи на жидких кристаллах.

Для получения четкого изображения микроскопические светодиоды трех основных цветов наносятся тонкими слоями на стекло, гибкий пластик или металлическую фольгу. Причем, если толщина стекла не превышает 30 микрометров, его можно сворачивать в трубку, не боясь, что оно треснет. Впрочем, для безопасности такое стекло дополнительно закатывают между двумя слоями прозрачного прочного пластика.

Получившаяся в итоге многослойная пленка и есть дисплей в первом приближении.

В основе дисплеев последнего поколения все чаще применяют различные наноструктуры.

Его можно использовать как карту, на которой военачальник сможет в режиме реального времени увидеть, как меняется боевая обстановка. Можно разместить такое устройство перед пилотом или космонавтом, и один дисплей заменит сразу всю приборную доску.

Можно использовать как учебное пособие в аудитории для демонстрации всевозможных графиков, формул или даже учебных фильмов на заданную тему. А можно и просто наклеить в своей комнате на стену, чтобы смотреть телевидение или DVD.

Интересна и технология изготовления самого экрана. Если обычно для целей микроэлектроники используют фотополиграфию, химическое травление и еще десяток трудоемких и экологически вредных операций, то для цветных экранов из полимерных светодиодов предпочтение отдается струйной печати. Высокоточные струйные принтеры с полимерными чернилами способны распечатывать цветовые элементы с точностью до 5 мкм. Это дает четкость изображения выше, чем у обычных телеэкранов, а стоит такая операция в десятки раз дешевле традиционной технологии.

Сами же экраны теперь можно делать настолько маленькими, что их стали встраивать в шлемы военных летчиков и любителей трехмерных компьютерных игр.

Единственный недостаток органических светодиодов — срок их службы пока меньше, чем у традиционных. Тем не менее, 2–3 года они вполне вам прослужат. Стоимость же их такова, что ОСД-дисплей, встроенный в шариковую ручку, поднимет ее стоимость при массовом производстве разве что вдвое. А кто из нас ныне особо трясется над шариковыми ручками?..

И. ЗВЕРЕВ

Примерное строение органического светодиода.

ПРЫЖКИ ЧЕРЕЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР

История светодиодов ведет свое начало с 1962 года, когда Ник Холоняк, выходец из семьи польских эмигрантов, переехавших в США, изобрел полупроводники, которые нашли применение в качестве крошечных источников красного света в калькуляторах и часах.

Вскоре появились также зеленые и желтые светодиоды. А когда в 90-х годах XX века были созданы полупроводниковые источники синего света, на небоскребах и футбольных табло появились первые огромные цветные экраны, собранные из сотен тысяч светодиодов.

Последнее время наряду с обычными материалами для производства полупроводников (в том числе и светодиодов) стали использовать и органические соединения. При этом повышается КПД микросхем. И обычные, и органические светодиоды представляют собой полупроводники с особыми свойствами. Важнейшее свойство полупроводниковых материалов — наличие небольшого энергетического барьера между свободными электронами, переносящими электричество, и электронами, которые удерживаются на атомных орбитах. Чтобы последние могли преодолеть барьер и поддержать электрический ток, им необходимо сообщить дополнительное количество энергии, приложив к полупроводнику электрическое напряжение.

Электронная книга на органическом дисплее.

ОСД-дисплеи можно использовать даже как своеобразные нашивки на одежду.

Проводимость полупроводника можно увеличить, если внедрить в него атомы примеси с меньшим числом электронов — так появляются положительно заряженные «дырки», свойственные полупроводникам так называемого p-типа. (Аналогично легирование полупроводника атомами с избытком электронов превращает его в полупроводник n-типа.) Электрон, попавший в полупроводник p-типа, может попасть в «дырку» и перейти на более низкий энергетический уровень.