Чем быстрее протекает изучаемое явление, тем более короткие
промежутки времени приходится измерять при его исследовании. Чем короче
подлежащие измерению промежутки времени, тем более быстрые движения должны
совершаться в самом измерительном приборе.

 

Электромеханические приборы для измерения времени с более
или менее быстро движущимися частями применяют для измерения промежутков
порядка тысячных и во всяком случае не короче стотысячных долей секунды. При
измерении более коротких промежутков времени применяются электрические приборы,
так как скорость распространения электрических сигналов значительно больше
скорости движения деталей любых механических приборов.

 

В приборе для измерения коротких промежутков времени,
работающем по схеме накопления, вместо быстрого движения механических частей
используется значительно более быстрое перемещение электрических зарядов.
Принцип действия этого прибора сходен с принципом действия водяных часов.

 

 

 

В водяных часах вода из резервуара через узкое отверстие с определённой
скоростью перетекает в измерительный сосуд с делениями. Количество воды,
накопившейся в измерительном сосуде, является мерой времени. Вместо меток
уровня воды на измерительном сосуде ставят пропорциональные им метки времени.

 

В описываемом электрическом приборе для измерения времени
вместо накопления воды производится накопление электрического заряда.

 

В качестве резервуара используется электрическая батарея Б.
В качестве сосуда для накопления заряда применяется электрический конденсатор
С. Зарядка конденсатора С производится через сопротивление R. Вместо
определения уровня воды в измерительном сосуде в этом приборе производится
определение потенциала, до которого зарядился конденсатор. Для этого служит
электрометр V, подключённый к зажимам конденсатора. Ключ К2 служит для разрядки
конденсатора перед началом опыта. Включение и выключение схемы производятся с
помощью ключа К\\.

 

В водяных часах скорость перетекания воды из верхнего сосуда
в нижний не совсем постоянна, так как мере опорожнения верхнего сосуда напор
воды в нём уменьшается. Это приводит к тому, что метки времени на нижнем
измерительном сосуде приходится делать на различном расстоянии друг от друга.

 

В электрическом приборе накопления обеспечить постоянство
\’источника вполне возможно. Для этого нужно взять электрическую батарею
достаточной мощности, и тогда в течение более или менее длительного времени
напряжение на её зажимах будет неизменно. Но и при неизменном напряжении
источника тока зарядка конденсатора происходит неравномерно: сначала быстро,
потом всё медленнее и медленнее. Таким образом, в приборе, работающем по схеме
накопления, шкала времени должна получиться неравномерной. Это затруднение
удаётся преодолеть путём введения в схему накопления ещё одного элемента:
специальной лампы, ограничивающей силу зарядного тока.

 

 

 

Естественно, что схему накопления можно обратить, превратив
её таким образом в схему истечения. Впрочем, это обстоятельство не играет
существенной роли. Существенно другое: при измерении коротких промежутков
времени с помощью схем накопления или истечения электрических зарядов на всё
время включения прибора должно быть обеспечено постоянство силы зарядного (или
разрядного) тока, а все переключения должны производиться достаточно быстро. И
то и другое достигается применением ионных (газонаполненных) ламп.

 

Газонаполненная лампа (тиратрон) обладает очень ценным
качеством: она работает как клапан, или не пропускающий тока совсем, или
пропускающий ток определённой величины.

 

В одной из схем такого рода измерительный конденсатор С
заряжается от батареи Б0, после чего выключатель Я размыкается. При погашенных
лампах конденсатор С практически не разряжается, так как при этом сопротивление
ламп очень велико.

 

Первый приходящий внешний сигнал, соответствующий началу
измеряемого процесса, резко включает или, как часто говорят, «зажигает» первую
лампу (тиратрон) Т\\. При этом сопротивление тиратрона сильно уменьшается и
измерительный конденсатор С разряжается через тиратрон и сопротивление R\\.
Второй внешний сигнал, соответствующий концу измеряемого явления, зажигая
тиратрон Т2, гасит тиратрон Тх и тем самым прекращает разряд конденсатора С.

 

В этой схеме благодаря постоянству силы разрядного тока
перетекание заряда происходит равномерно и поэтому величина потенциала
конденсатора оказывается пропорциональной длительности разрядки. Шкала
электрометра V, служащего для измерения потенциала конденсатора, может быть
проградуирована непосредственно в единицах времени.

 

Описанный прибор требует предварительной калибровки,
обладает линейной шкалой и позволяет измерять промежутки времени от 5- 10”5 до
10″2 секунды с точностью до 10%.

 

Приборы такого типа применяются для измерения скорости
движения тел (артиллерийская задача), определения времени, потребного для
перегорания плавких предохранителей, и т, д.

 

Электрические приборы, работающие по схеме накопления (или
истечения) заряда, пригодны для не очень точных измерений коротких промежутков
времени, порядка тысячных и стотысячных долей секунды. Если желательно повысить
точность измерений или измерять ещё более короткие промежутки времени, то
применяют различные электронные приборы.