Salamanilmaisin , jota kutsutaan myös salamanilmaisimeksi , on laite, joka tallentaa esiintulevan salaman [1] .
Vuonna 1887 Heinrich Hertz julkaisi artikkelin "Erittäin nopeista sähköisistä värähtelyistä" [2] , jossa hän kuvasi ensimmäistä kertaa maailmassa kokeita sähkömagneettisten värähtelyjen lähettimellä ja vastaanottimella. Vastaanotin oli lankasilmukka, jonka päissä oli pieni rako, jossa sähkömagneettisen vaikutuksen alaisena saattoi tapahtua kipinäpurkaus.
Vuonna 1889 Oliver Lodge , joka kokeili Hertzin kokeellisen järjestelmän laitteita, käyttää vastaanottimena ei silmukkaa, vaan vibraattoria , kuten lähettimessä. Vastaanottimen herkkyyden lisäämiseksi se pienentää kipinäväliä siten, että sähkömagneettisen altistuksen jälkeen vastaanottimen täryttimen elektrodit ovat kiinni (lukittuina). Kevyt ravistelu vaadittiin elektrodien avaamiseksi. Kytkemällä virtalähteen ja sähkökellon täryelektrodeihin, Lodge antoi äänimerkin vastaanotetusta sähkömagneettisesta aallosta [3] [4] .
Vuonna 1890 E. Branly keksi laitteen sähkömagneettisten aaltojen tallentamiseen, joka sisälsi eboniittiputken, jonka päissä oli elektrodit ja jonka sisällä oli metalliviilaa ("Branly-putki"). Etäsähköpurkauksen vaikutuksesta virtalähteen ja galvanometrin piiriin kuuluvan putken sähkövastus pieneni moninkertaisesti . "Branly-putken" palauttamiseksi alkuperäiseen tilaan ja uuden vaikutuksen havaitsemiseksi vaadittiin ravistelua, joka katkaisi sahanpurun välisen kosketuksen. Branly kutsui laitettaan "radiojohtimeksi", joka toi ensimmäistä kertaa tieteelliseen liikkeeseen juuren "radio" sen nykyisessä merkityksessä [5] .
Vuonna 1890 Oliver Lodge tunnusti "Branly-putken" sopivimmaksi tuolloin saatavilla olevan "Hertzian-aaltojen" indikaattoriksi. Hän antoi sille nimen "koherer" ( lat. cohaerere - lukita) ja lisäsi sen piiriinsä Hertzin vastaanottavalla vibraattorilla kipinävälin sijasta, saatuaan vastaanottimen vakaamman ja luotettavamman toiminnan [3] . Vuonna 1894 Lodge piti luennon, joka oli omistettu vähän aikaisemmin kuolleen G. Hertzin muistolle, jossa hän puhui "Branly-putken" käytöstä uudessa versiossaan sähkömagneettisten aaltojen vastaanottimesta jatkuvalla ravistelulla. radiojohdin". Ravistukseen käytettiin "tähteä" jatkuvasti pyörivällä akselilla [6] . Samana vuonna 1894 Oxfordin yliopiston British Association for the Advancement of Science -yhdistyksen kokouksessa Lodge esitteli ensimmäistä kertaa julkisesti radioaaltojen lähettämistä ja vastaanottoa koskevia kokeita. Demonstroinnin aikana läheisen Clarendon-rakennuksen laboratoriosta lähetettiin radiosignaali, joka vastaanotettiin laitteella 40 metrin etäisyydellä Luonnontieteellisen museon teatterissa, jossa luento pidettiin [7] . Lodgen esittämä "laite sähkömagneettisten aaltojen vastaanoton tallentamiseen" sisälsi kohererin, virtalähteen, galvanometrin ja sähkökellon. Sähkömagneettisten värähtelyjen vaikutuksesta piirin, jossa kohereri seisoi, vastus pieneni monta kertaa, ja akusta tuleva virta käynnisti kellon ja poikkeutti galvanometrin neulan. Samana vuonna kaikki nämä tiedot julkaistiin. Artikkeli herätti kiinnostusta ja kiinnitti monien tutkijoiden huomion mahdollisuuteen käyttää laitetta ukkosmyrskyn aikana etenevien aaltojen tutkimiseen [8] .
A. S. Popov kiinnostui tästä työstä lukemalla artikkelin Electrician-lehdessä maaliskuussa 1895. Yhdessä avustajansa P. N. Rybkinin kanssa he paransivat Lodge-vastaanotinta [9] . Ensin piiriin lisättiin sähkömagneettinen rele , joka ohjasi kellopiiriä ja lisäsi vastaanottimen herkkyyttä. Toiseksi koheerin ravistamiseen käytettiin kellovasaraa, ei kellolaitetta, kuten Lodgessa. Lisäksi A. S. Popov käytti kokeissaan N. Teslan vuonna 1893 keksimää mastoantennia [10] .
Toukokuun 7. päivänä (25. huhtikuuta, vanha tyyli), 1895, jota myöhemmin kutsuttiin " Radiopäiväksi " , A. S. Popov esitteli luodun laitteen luennon aikana Venäjän fysiikan ja kemian seuran (RFCS) kokouksessa Pietarin yliopistossa . Luennon aiheena oli: "Metallijauheiden suhteesta sähkövärähtelyyn" - hänen materiaalinsa julkaistiin RFHO-lehdessä elokuussa 1895. Täydellinen kaavio ja yksityiskohtainen kuvaus laitteesta, jota kutsuttiin "laitteeksi sähköisten värähtelyjen havaitsemiseen ja tallentamiseen", julkaistiin RFHO-lehdessä tammikuussa 1896 (artikkeli oli päivätty joulukuussa 1895) [11] [12] .
Laitetta käytti A. S. Popov luentotarkoituksiin. Yhdessä modifikaatiossa Richardin veljien kirjoituskela yhdistettiin releen toisiopiiriin kellon rinnalla - saatiin tieteellinen laite ilmakehän sähkömagneettisten värähtelyjen tallentamiseen. Heti tämän jälkeen St. Petersburg Forestry Institute D.A. fysiikan osaston perustajan aloitteesta . A. S. Popova [13] . Lisäksi useiden muiden tällaisten laitteiden kohtalo on tiedossa. Joten yhden heistä fysiikan professori F. Ya. Kapustin teki tutkimusta Tomskissa . Hänen laitettaan on säilytetty ja esillä paikallismuseossa. Kaksi muuta näytekappaletta esiteltiin ja niille myönnettiin kunniakirjat näyttelyissä: Nižni Novgorodin taide- ja teollisuusnäyttely (vuonna 1896 nimellä "Laite sähköpurkausten tallentamiseen ilmakehässä") ja vuosisatojen muutokselle omistettu Pariisin maailmannäyttely. (1900). Kaikissa tapauksissa Kolbasievin veljien [14] [15] Kronstadtin sukelluspaja harjoitti salamanilmaisimien tuotantoa erikoistilauksesta .
Näin ollen ensimmäisen salamanilmaisimen luomisprosessi saatiin päätökseen. Siitä on tullut, vaikkakin melko "karkea", mutta luotettava laite, joka soveltuu pitkäaikaiseen käyttöön ilman jatkuvaa valvontaa ja säätöjä. Itse asiassa tämä laite oli täysin toimiva teollinen muotoilu, kun taas sitä edeltäneet laitteet saattoivat palvella vain luentodemonstraatioita. Popovin salamanilmaisimen luotettavuuden määräsi myös sen käyttö: salamapurkausten säteilyn merkittävä teho teki korkean herkkyyden tarpeettomaksi [16] .
Vastaanotetun signaalin tyypistä riippuen salamanilmaisimet jaetaan akustisiin, optisiin ja sähköisiin, merkitsevät vastaavasti ukkonen, valon välähdyksiä ja sähkömagneettisen kentän muutoksia . Sähköiset salamanilmaisimet ovat yleisimmin käytettyjä. Ne puolestaan jaetaan laitteisiin, jotka havaitsevat muutoksia joko magneettikentässä tai sähköstaattisessa kentässä tai laitteisiin, jotka havaitsevat salaman synnyttämän sähkömagneettisen säteilyn (radioaaltoja) [1] .
Sijainnista riippuen salamanilmaisimet jaetaan kiinteisiin maassa sijaitseviin, liikkuviin, usein suunta-antenneja käyttäviin järjestelmiin ja Maan kiertoradalla sijaitseviin avaruusjärjestelmiin [1] .
Tyypillisesti salamanilmaisimet käyttävät sääpalveluiden verkkoja, kuten Roshydromet . Tässä tapauksessa on mahdollista määrittää salamaniskujen koordinaatit kolmiomittausmenetelmällä . Niiden oikea-aikainen havaitseminen mahdollistaa nopean reagoinnin mahdollisiin salaman aiheuttamiin uhkiin, kuten metsä- ja turvepaloihin, sähkökatkoihin jne. [17]