直流電壓檔的試驗(yàn) - 我的萬(wàn)用表-某空軍高級(jí)工程師的40年心得

2012年09月21日 14:56 來(lái)源:曾廣倫投稿 作者:曾廣倫 我要評(píng)論(0)

標(biāo)簽:萬(wàn)用表(127475)

  直流電壓檔的試驗(yàn)要比直流電流檔的試驗(yàn)簡(jiǎn)單。直流電流設(shè)計(jì)了五個(gè)檔位:0.5mA;5mA;50mA;250mA;500mA,每個(gè)檔位的試驗(yàn)都要用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)三用表串聯(lián)在電路中,每校驗(yàn)一個(gè)檔位,都要改變負(fù)載電阻。

  如果我有一個(gè)可變電源多好,從0——30伏可調(diào)。只要有一個(gè)10歐姆的電阻,在2.5V的時(shí)候可以得到250mA的電流;在5V時(shí),可以得到500mA的電流。

  真是“心比天高”。在幾乎都是電子管的時(shí)代,要找一只半導(dǎo)體二極管不知要花多大的力氣。一臺(tái)晶體管直流穩(wěn)壓電源的價(jià)格比我十年的津貼還要多。可調(diào)穩(wěn)壓電源更是天價(jià)。想得到可調(diào)穩(wěn)壓電源,簡(jiǎn)直就是白天做夢(mèng)。

  沒(méi)有可調(diào)穩(wěn)壓電源,校驗(yàn)電流擋就麻煩很多。左思右想,我萌發(fā)了用電池做可變電源的想法。電池,是從航材股就可以領(lǐng)到的消耗品。如果用4節(jié)電池串聯(lián),就可以產(chǎn)生6V電壓。在每一只電池中抽一個(gè)頭,就可以得到1.5V、3V、4.5V和6V等4種電壓。這不就是可變電源嗎?對(duì),我必須做一個(gè)電池盒,這樣,我就有一個(gè)級(jí)變式的穩(wěn)壓電源了。

  “用香蕉水泡有機(jī)玻璃和乒乓球可以變成一種粘合力特強(qiáng)的膠,用它來(lái)粘合板或是有機(jī)玻璃,可以做成一個(gè)體積小、容積大、輕盈、漂亮、牢固的電池盒。”老九告訴我。

  在需要的驅(qū)動(dòng)下,空余時(shí)間變得越來(lái)越少。俱樂(lè)部才會(huì)有打壞的乒乓球,修理廠才會(huì)有香蕉水,衛(wèi)生隊(duì)才能找到大口的玻璃瓶。還要緊密聯(lián)系那些臺(tái)燈的制作者,在他們那里可以得到足夠的有機(jī)玻璃碎末。勤,在落實(shí)需要的行動(dòng)中起著決定性的作用。小時(shí)候,也曾有些鄉(xiāng)親夸獎(jiǎng)過(guò)我聰明伶俐。如今看來(lái),那只是鄉(xiāng)親的一片好意。與老九相比,既不聰明也不伶俐。老九告訴我,千萬(wàn)不要恭維自己,只有勤勞的人、善于思考的人才會(huì)變得聰明伶俐。

  在有見(jiàn)地的人身邊生活,是我的幸運(yùn)。老九一針見(jiàn)血的話、入木三分的話、充滿激情、富有哲理的話,經(jīng)常在我的耳邊回響。在我的腦海里,他們都是洞明世理的圣人。在他們身邊,經(jīng)常有灰色的幽默和爽朗的笑聲。連隊(duì),由80%以上的鄉(xiāng)下青年組成。很多人參軍前,沒(méi)有看過(guò)火車(chē),沒(méi)有聽(tīng)過(guò)收音機(jī),還有不少人沒(méi)有用過(guò)電,更談不上用過(guò)自來(lái)水了。為了改變部隊(duì)的知識(shí)結(jié)構(gòu),上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決定將65屆北京航空學(xué)院的大學(xué)生分配到連隊(duì),讓他們接受我們的再教育。歷史,就這樣開(kāi)了個(gè)玩笑。將首都來(lái)的大學(xué)生與鄉(xiāng)下來(lái)的農(nóng)村青年雜交在一起。還要由鄉(xiāng)下青年來(lái)改造這些城市大學(xué)生。相信,在他們剛來(lái)的幾天,確實(shí)受到了震撼。沒(méi)有球場(chǎng)、沒(méi)有單、雙杠,沒(méi)有鞍馬,更沒(méi)有吊環(huán);沒(méi)有人晨練,也沒(méi)有個(gè)人愛(ài)好。人人都習(xí)慣了這種平靜。非常符合農(nóng)村的習(xí)慣。我相信,許多鄉(xiāng)下青年,對(duì)這些大學(xué)生的到來(lái),都可能有與我相同的看法。他們都是有錢(qián)人家的子弟,否則怎么能讀上大學(xué)?他們都是斯文的人,讀書(shū)太多,都帶眼鏡;他們都是弱不禁風(fēng)的人,經(jīng)不起早出晚歸、日曬雨淋的煎熬;他們都是能說(shuō)會(huì)道、卻不會(huì)干任何實(shí)際工作的人;他們都是來(lái)鍍金的人,再教育后,再來(lái)改造我們。由于彼此之間,存在著自然分界線,再加上我的無(wú)線電專(zhuān)業(yè)沒(méi)有大學(xué)生,較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),我與大學(xué)生們沒(méi)有接觸。日子長(zhǎng)了,關(guān)于大學(xué)生們的故事也多了,某些具有鮮明個(gè)性的大學(xué)生,很快就改造好了,被鄉(xiāng)下青年認(rèn)可了。郭玉山,就是其中一個(gè)。

  這個(gè)具有鮮明個(gè)性的老九,難忍鄉(xiāng)下般的寂寞。在他的鼓動(dòng)下,許多本來(lái)就不喜歡勞動(dòng)的人,自覺(jué)地拿起鋤頭,拉起板車(chē),將那塊長(zhǎng)滿野草、凹凸不平的荒地整成24X12米的排球場(chǎng)地。簡(jiǎn)易的單、雙杠搞起來(lái)了,舉重的鋼鈴也誕生了。沉默的連隊(duì),在老九們到來(lái)后不久,活躍起來(lái)了。過(guò)去,飛機(jī)是我們共同的平臺(tái),只有飛行準(zhǔn)備的時(shí)候,我們?cè)谄脚_(tái)上共同建立彼此的聯(lián)系。每當(dāng)飛行結(jié)束,平臺(tái)就消失了,飯?zhí)贸闪宋覀兊钠脚_(tái),無(wú)論連隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)三番五次強(qiáng)調(diào)不要說(shuō)話,說(shuō)話的聲音仍然無(wú)法扼制。如今,又多了球場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的平臺(tái),不同專(zhuān)業(yè)、不同性格的人都可以匯聚在一起,在愛(ài)好中建立彼此的友情。我發(fā)現(xiàn),老九們受我們的教育太少了,恰恰相反,是他們教育了我。我從他們的生活中領(lǐng)悟到,他們才是人,是一個(gè)活得有質(zhì)量的人。從此,老九們?cè)谖覀冄壑械牡匚桓淖兞?。我們已?jīng)不分彼此,融為一體了。

  生活,改變著我們,同時(shí)也改變著老九。有些本來(lái)就不那么講究的大學(xué)生,在接受我們?cè)俳逃倪^(guò)程中變得更不講究了。

  “郭玉山,幾天沒(méi)洗腳?”夏軍微帶諷刺地問(wèn)。

  “管他幾天,一三五干擦擦,二四六不管他,星期天休息,按既定方針辦?!?郭玉山的回答,總是理論性很強(qiáng),胸有成竹。他那種逆來(lái)順受的德性,完全沒(méi)有知識(shí)分子陽(yáng)春白雪的味道。因?yàn)樗恢v究,很快成為我們心目中改造得最好的典型。

  在球場(chǎng)的歡呼聲中,泡著有機(jī)玻璃的香蕉水變色了。早已鋸好的板料,就欠東風(fēng)了。

  如果有夾具,我的電池盒一定會(huì)做得方方正正;如果有角尺,我的板料一定裁得更加垂直和水平。如果不是做,我不會(huì)關(guān)心1號(hào)電池的直徑和長(zhǎng)度;如果不是做,我不可能懂得用香蕉水泡有機(jī)玻璃和乒乓球就能成膠。

  做,激發(fā)想象,激發(fā)需要。

  做,教人明白。

  一天過(guò)去,乳白色的乒乓膠干了。電池盒在沙紙的打磨下,全身光滑。在修理廠專(zhuān)做噴漆工作的老鄉(xiāng)的幫助下,樣子丑陋的電池盒,改變了衣著,變得端莊整潔,令人看著不覺(jué)得難受了。在飛機(jī)旁邊工作,有很多方便。只要你想做,幾乎什么都有。我曾為如何分別引出各種電壓而苦惱。旁觀者說(shuō),用電纜頭的插孔就成。選一個(gè)孔徑大一點(diǎn)的作“正”極,孔徑小一點(diǎn)的作“負(fù)”極,用紅、黑導(dǎo)線作“正負(fù)”線,分別焊在大小不同的兩個(gè)插針上,再接上鱷魚(yú)夾,這樣,就能正負(fù)有別、大小防錯(cuò)、使用方便了。

  實(shí)踐證明,這是非常有效的方法。電纜頭的插針、插孔,插拔過(guò)無(wú)數(shù)次,始終保持接觸良好。

  級(jí)變式穩(wěn)壓電源制成了。在白手起家的征途中,我又多了一件寶貝。我突然想起,我國(guó)流傳的許多民間故事,都與他們使用的寶貝有關(guān)。悟空的金釜棒;108好漢隨身攜帶的刀、斧、槍、锏……它們都是擒妖降魔、征服艱難險(xiǎn)阻、開(kāi)辟坦途的寶貝。希望擁有自己的寶貝,是老祖宗對(duì)未來(lái)人的寄托。儒家思想統(tǒng)治中國(guó)數(shù)千年,當(dāng)我們的國(guó)土被八國(guó)聯(lián)軍手持先進(jìn)的寶貝瓜分時(shí),我們才醒悟過(guò)來(lái)。120年后,出生于民間的領(lǐng)導(dǎo),記住了老祖宗的愿望,研制出自己的原子彈、氫彈、在太空唱起了“東方紅”,我們有了自己的寶貝,才找回了屬于大國(guó)的尊嚴(yán)。以磚瓦防御的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去,萬(wàn)里長(zhǎng)城的鞏固,必須使用更新、更超前的材料。

  基礎(chǔ)有了以后,三用表的校驗(yàn)就變得異常簡(jiǎn)單。

  我的三用表基礎(chǔ)電流為125微安。它是測(cè)量所有電壓、電流和電阻的基礎(chǔ)。必須校驗(yàn)準(zhǔn)確。若用3V電池,串聯(lián)一只24KΩ的電阻,在忽略表頭內(nèi)阻的情況下,剛好是125微安,表針指示滿度。要知道,125這樣的數(shù)值在標(biāo)準(zhǔn)表上不是整數(shù),不好判讀。若取電流為10、20、30、40、50、或它們的整倍數(shù),在標(biāo)準(zhǔn)的刻度上都很好讀數(shù)。經(jīng)過(guò)計(jì)算,我選擇100KΩ的電阻,在3V電池的作用下,可以得到接近30微安的電流。

  電池、標(biāo)準(zhǔn)表、被試表、電阻在鱷魚(yú)夾的咬合下,一個(gè)緊跟一個(gè),在最后一個(gè)咬合點(diǎn)將要接通之前,我還是再次檢查了標(biāo)準(zhǔn)表和被試表的量程和極性。在確認(rèn)無(wú)誤的前提下,將最后一點(diǎn)接通。只見(jiàn)兩表針溫柔地向右轉(zhuǎn)動(dòng),在標(biāo)準(zhǔn)表刻度為25微安處穩(wěn)定地停下。被試表真實(shí)值為24微安。

  結(jié)果是否準(zhǔn)確是次要的,安全了是頭等大事。我松了一口氣。

  實(shí)際上,因?yàn)閮蓚€(gè)表都有內(nèi)阻,在電池的兩端,總電阻已大于100KΩ,在這種情況下,只要兩個(gè)表的指示所代表的數(shù)量一致就OK了。

  最小電流擋校驗(yàn)的結(jié)果幾乎精確無(wú)誤。這是至關(guān)重要的。但是,500毫安擋誤差有30多毫安。這是預(yù)料的,因?yàn)?00毫安擋的分流電阻非常小,只要有零點(diǎn)幾歐姆的誤差,就會(huì)導(dǎo)致電流值數(shù)十毫安的誤差。

  電流擋的校驗(yàn),有得有失。我慶幸小電流擋的精確,原諒大電流擋的誤差。同時(shí),我獲得了3V/2.5安燈泡因串入電表后變暗的第一手材料。

  全神貫注,這是實(shí)踐的需要。我在一個(gè)個(gè)全神貫注中得到了點(diǎn)滴回報(bào)。我為自己的級(jí)變式穩(wěn)壓電源而興奮,為這次實(shí)驗(yàn)增加的鱷魚(yú)夾而欣慰,為自己能學(xué)到的點(diǎn)滴知識(shí)可以通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證而心滿意足,為積累了一點(diǎn)可能別人沒(méi)有的經(jīng)驗(yàn)而歡欣鼓舞。

  表頭,通過(guò)個(gè)人的努力,在周?chē)说臒崆閹椭拢呀?jīng)向?qū)嵱梅较蜻~出了一大步。它已經(jīng)是一個(gè)電壓表了??梢詼y(cè)量電池的電壓、飛機(jī)啟動(dòng)車(chē)的電壓。電壓這個(gè)物理量,在我的表頭的幫助下,已經(jīng)從看不見(jiàn)成為看得見(jiàn)了。它也已經(jīng)是一個(gè)多量程的電流表。盡管大電流的測(cè)量精度不高,但對(duì)電流的大小,有無(wú)完全具備了判斷的依據(jù)。三用表的三大功能:測(cè)量電壓、電流和電阻,我已經(jīng)完成了過(guò)半的項(xiàng)目。在邁向目標(biāo)的路上,哪怕有一點(diǎn)點(diǎn)成功,都是極大的鼓舞。雖說(shuō)對(duì)前程充滿信心,但信心畢竟不是現(xiàn)實(shí)。現(xiàn)實(shí)證明是成功的東西,才是看得見(jiàn)、摸得著、可重復(fù)出現(xiàn)的。攀登者每前進(jìn)一步,都要付出。漫長(zhǎng)的攀登,如果沒(méi)有成功的激勵(lì),很可能半途而廢。

  有信心固然重要,但信心這個(gè)東西是會(huì)變的,是會(huì)動(dòng)搖的。堅(jiān)定不移的信心,要靠實(shí)踐中點(diǎn)滴成功來(lái)鼓舞、來(lái)鞏固。我急于看到成果,急于證實(shí)自己的

  想法,急于得到成功的激勵(lì)。

  電壓和電流擋的校驗(yàn),讓我看到了成果,驗(yàn)證了我的想法。使我從“應(yīng)該如此”中得到了“確實(shí)如此”的肯定。

  我體驗(yàn)到艱辛的價(jià)值。我品嘗到專(zhuān)注的回報(bào)。我懂得愛(ài)的力量。

  這一切都深刻地刺激著大腦,我從充實(shí)的實(shí)踐中嘗到了成功的味。

  電流擋的正常,為直流電壓和交流電壓的測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。實(shí)際上,交流電壓的設(shè)計(jì)是和直流電壓的設(shè)計(jì)方法相似的。因測(cè)量交流電壓之前,首先要將交流電壓整流成直流電壓,所以,在計(jì)算上要考慮從交流變成直流的過(guò)程帶來(lái)的損失。如果用半波整流的方法變換成直流,整流系數(shù)就為直流的0.45倍。就是說(shuō),當(dāng)使用同樣的量程時(shí),降壓電阻為直流時(shí)的0.45倍。根據(jù)這個(gè)原理,非常方便就能計(jì)算出10V、50V、250V和500V四個(gè)量程的所有降壓電阻。

  觸類(lèi)旁通,有一把鑰匙,就能打開(kāi)多條路。這是技術(shù)工作的方便之處。

  不知道經(jīng)歷了多少個(gè)日月,總共四個(gè)物理量的測(cè)量,已經(jīng)完成了三個(gè)。75%,預(yù)示著100%的到來(lái)。在成功的鼓舞下,我充滿著激情,向最后的25%發(fā)起總攻。

  電阻測(cè)量,是萬(wàn)用表使用最頻繁的量程。在所有的四個(gè)物理量的測(cè)量中,雖然都是必不可少的,但電阻的測(cè)量在我看來(lái)尤其重要。

  為能夠了解萬(wàn)用表電阻測(cè)量的原理,我“不恥下問(wèn)”。為能看到電阻測(cè)量方面的設(shè)計(jì),我真的想上學(xué)再讀書(shū)。可惜,在我能問(wèn)的人中,幾乎都無(wú)力解讀萬(wàn)用表電阻設(shè)計(jì)的基本原理。

  最有用的,往往也是最難的。

  難,不怕。最怕的是沒(méi)有路。問(wèn)的方法既然無(wú)法解決問(wèn)題,想上學(xué)又談何易?

  想,不停地想。

  畢竟有過(guò)前面的經(jīng)驗(yàn),想的方法、想的方向都有所拓寬。

  500型萬(wàn)用表的電路,是我心中的標(biāo)準(zhǔn)。也是我唯一的資料。從無(wú)數(shù)次反復(fù)觀察500型萬(wàn)用表的電路、刻度和面板中,我突然覺(jué)察到一個(gè)似乎熟悉的數(shù)值——10。電阻刻度的中心值是10。RX10、RX100、RX1K擋的倍數(shù)都是10。我記得,當(dāng)內(nèi)阻等于外阻時(shí),如果在串聯(lián)電路,就是電流相同,電壓降各為總電壓的一半;如果在并聯(lián)電路,就是電壓相同,各分電流是總電流的一半。在電阻測(cè)量電路中,表內(nèi)的電阻與被測(cè)電阻及電池三者間組成串聯(lián)電路,若被測(cè)電阻與表內(nèi)電阻相等時(shí),指針就指示在表盤(pán)的中心,這個(gè)數(shù)值,實(shí)質(zhì)就是電表的內(nèi)阻。

  突破,往往只在一點(diǎn)。一點(diǎn)突破,就能解開(kāi)有關(guān)的所有迷惑。

  真正理解,才會(huì)感激前人的偉大。歐姆太了不得了,145(1825年)年前就發(fā)明了這個(gè)定律。利用這個(gè)定律,對(duì)電路幾乎無(wú)堅(jiān)不摧。

  掌握定律,使我增加了力量。運(yùn)用定律,使我增強(qiáng)了能力。人生的力量,人生的能力,都是建立在前人發(fā)明的所有定律的基礎(chǔ)上的。我為自己建立了可靠的基礎(chǔ)而自豪,為從歐姆的定律中獲得力量而對(duì)科學(xué)家充滿發(fā)自內(nèi)心的感激。

  中心值的突破,是電阻擋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。電阻刻度的計(jì)算、繪制也是電阻擋工程的難關(guān)。電阻擋,只有一條刻度。就能滿足0歐姆——數(shù)百K歐姆乃至數(shù)兆歐姆的測(cè)量范圍。如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量,刻度至關(guān)重要。

  想,無(wú)數(shù)次的激烈思考;看,無(wú)數(shù)次的反復(fù)觀察。當(dāng)你真的用心去對(duì)一件事進(jìn)行專(zhuān)心的研究的時(shí)候:看,能幫你有所發(fā)現(xiàn);想,能讓你有所突破。

  實(shí)質(zhì)上,電阻的測(cè)量,用歐姆定律可以理解為電流的測(cè)量或是電壓的測(cè)量。當(dāng)你以電流為測(cè)量觀念來(lái)理解時(shí),電阻的刻度完全基于歐姆定律。如500型表,RX1擋的內(nèi)阻為10歐姆,內(nèi)電池電壓為1.5V,當(dāng)被測(cè)電阻為0時(shí),表頭的滿偏轉(zhuǎn)電流就為150毫安。以滿刻度150為0歐姆作基礎(chǔ),就能計(jì)算出1歐姆時(shí)的電流為136毫安;2歐姆的電流為125毫安;10歐姆的電流為75毫安(表盤(pán)中心)等等。在對(duì)應(yīng)的刻度上就能刻出所有的電阻數(shù)值。

  當(dāng)你理解后,一切都會(huì)覺(jué)得簡(jiǎn)單。而理解,往往需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間和深入的研究。

  1971年,經(jīng)歷近兩年的時(shí)間,萬(wàn)用表功能的四個(gè)量程終于完成了。對(duì)一個(gè)年僅19歲的青年,對(duì)一個(gè)沒(méi)有學(xué)過(guò)歐姆定律的人,對(duì)一個(gè)沒(méi)有指導(dǎo)老師的人,對(duì)一個(gè)沒(méi)有任何試驗(yàn)工具、設(shè)備的人,即使在今天,也不是一件容易的事。

  工程的實(shí)踐,沿著它所發(fā)生的問(wèn)題,觸及的原理、定律,教會(huì)我許多東西。我相當(dāng)于在1825年上了一次電工類(lèi)的工程大學(xué)。

  人的眼光,是跟著思想走的,人的思想,是被實(shí)踐、被工程改變和豐富的。有了這次切身的實(shí)踐,萬(wàn)用表的神秘被逐一揭開(kāi),每測(cè)量一次,我的感觸會(huì)比沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的人更深、更多。

  1974年,在領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下,我榮幸地走進(jìn)夢(mèng)寐以求的空軍工程學(xué)院。學(xué)習(xí)歐姆定律的時(shí)候,教材就是以萬(wàn)用表設(shè)計(jì)為實(shí)例展開(kāi)的。當(dāng)我被選為學(xué)員講課時(shí),專(zhuān)門(mén)講到教材中沒(méi)有談到的萬(wàn)用表電阻擋設(shè)計(jì)及電阻刻度的繪制問(wèn)題,激起了學(xué)友們及教員的極大的感慨。

  深刻,不是讀書(shū)能得到的。深刻的東西,來(lái)源于你艱辛的過(guò)程。來(lái)源于你發(fā)自內(nèi)心的理解。

  萬(wàn)用表很小,在人類(lèi)社會(huì)中的地位甚至不屑一顧。因?yàn)槲乙埠苄。谖倚闹袇s占據(jù)很大的位置。

  我愛(ài)它,是因?yàn)樗杏?。我發(fā)表的第一篇論文,是它給我提供了可信的數(shù)據(jù)?,F(xiàn)在想來(lái),我為它的付出并不多,它卻默默地把我送上了工程技術(shù)的高級(jí)崗位。

  

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