Хронограф — это специализированный измерительный прибор, предназначенный для регистрации и точного определения временны́х характеристик кратковременных явлений и процессов. Его название происходит от греческих слов «chronos» (время) и «grapho» (пишу), что отражает его основную функцию — запись временны́х данных. В отличие от простых секундомеров, хронограф является самопишущим устройством, фиксирующим не только моменты начала и окончания события, но и его продолжительность с высокой точностью, вплоть до долей секунды. Запись обычно ведётся на движущуюся бумажную ленту или вращающийся барабан. По методу регистрации хронографы классифицируются на три основных типа: пишущие, печатающие и фотохронографы.
Пишущие хронографы
Этот тип приборов использует для записи специальные перья, оставляющие след на равномерно подающейся бумажной ленте. Перо представляет собой электромагнитную систему с двумя устойчивыми положениями. При подаче или отключении тока на электромагнит перо меняет положение, создавая на ленте характерный излом. Одно перо управляется эталонными (опорными) часами, а другие — подключаются к исследуемым устройствам, таким как часы, контактный микрометр или реле, активируемое радиосигналами точного времени. Моменты событий определяются по координатам точек излома на ленте относительно опорной временно́й шкалы. Существовали также модификации с чертящими иглами, колющими иглами или электрическими искрами. Хотя точность таких приборов в середине XX века достигала 0,01 секунды, сегодня они считаются устаревшими и практически не применяются.
Печатающие хронографы
Эти устройства регистрируют события, отпечатывая числовые значения момента времени непосредственно на бумажной ленте в момент замыкания или размыкания контролируемой цепи. В основе прибора лежит кварцевый генератор, задающий высокоточную временну́ю шкалу. Конструкция обычно включает три вращающихся цилиндрических диска с выпуклыми рисками:
- Первый диск (минутный) делает один оборот в час и имеет 60 рисок (от 0 до 59).
- Второй диск (секундный) совершает оборот в минуту, также с 60 рисками.
- Третий диск (для долей секунды) делает оборот за секунду и имеет 100 рисок (от 0 до 99), позволяя фиксировать десятые, сотые и тысячные доли.
Фотохронографы
Фотохронографы представляют собой наиболее точный и быстродействующий класс этих приборов. В них также используются диски, аналогичные дискам печатающих хронографов, но отсчёт производится фотографическим методом. В момент поступления сигнала (как опорного, так и исследуемого) вспыхивает импульсная лампа, и изображение дисков с текущими отсчётами фиксируется на фотоплёнке. Моменты событий затем вычисляются по разности отсчётов на проявленной плёнке. Поскольку в исполнительном механизме практически отсутствуют инерционные механические элементы, фотохронограф обладает чрезвычайно малой инерционностью. Это позволяет использовать его в задачах, где точности печатающего хронографа недостаточно. Погрешность регистрации момента времени с помощью фотохронографа составляет примерно 0,001 секунды.
Основная сфера применения всех типов хронографов — точные научные исследования, в первую очередь в астрономии, где требуется фиксация кратковременных явлений с максимально возможной точностью.