“”
实验室内。
看着一脸求助神色的小麦徐云的嘴角顿时微微一抽。
好家伙。
难怪这货一开始会显得信心十足一脸我能搞定的模样。
合着是把实验室当成了开心辞典搁这儿场外求助呢
当然了。
吐槽归吐槽。
徐云在小麦一开始设计实验的时候就知道他的设计肯定达不到预期的效果。
原因很简单。
在小麦的设计原理中缺乏了一个最关键的要素：
转换器或者说换能器。
没有转换器进行信号转换单靠金属屑检波器的原理必然是没办法做到接近一秒的时间差的。
金属屑真正的价值是可以用于算法输入也就是靠着脉冲信号的周期来控制运算——比如说强电流就是算法中的1弱电流是0等等
想要达到时间延迟必须要将脉冲信号转换成超声波然后再加上一些光栅的小元件才行。
因此眼下摆在徐云面前的实际上是另一个问题：
该不该出手呢？
随后他飞快的扫了眼现场又想到了现如今已经被小麦拎起来跑的世界线不由幽幽叹了口气：
好吧这似乎也算不上啥问题了
毕竟转换器这东西相较于真空管的发明压根就算不上啥技术壁垒——这里指的是最最最简单原始的转换器。
哪怕徐云自己不出手。
以小麦和基尔霍夫的能力也要不了多久就能攻克这道壁垒。
长的话两三年短的话恐怕几个月就够了。
徐云上辈子认识一个叫做焰火璀璨的老司机当初他曾经在悔过椅上说过一句话：
“良家入行最难的永远是第一步一旦下了海从油推变成大荤只是时间问题而已。”
想到这里。
徐云也便不再犹豫转身对小麦说道：
“麦克斯韦同学实不相瞒。”
“当初肥鱼先祖在无聊之时曾经提出过一种设想就是能否通过技术手段将曾经发生过的真实场景记录下来呢？”
“后来他对此做了一些研究奈何条件有限最终还是无奈放弃了这个想法。”
“不过这个空想虽然失败了但肥鱼先祖多多少少也留下了一些成果不算空手而归。”
“其中便有一种比较简单的、能够将电信号转换成声信号的道具。”
小麦闻言一震连忙追问道：
“罗峰先生你说的那个道具复杂吗？或者说需要准备什么材料？”
徐云沉思片刻余光忽然扫到了身边的某样东西顿时眼前一亮。
只见他将身边的那个花瓶从瓶颈处拎起另一只手的手指在瓶身处敲了几下瓶身响起了‘叮叮’的脆音：
“就是它。”
小麦身边的巴贝奇眨了眨眼先一步问道：
“陶瓷？”
徐云点了点头笑着说道：
“没错这个元件的名字就叫做压电陶瓷。”
众所周知。
电信号严格来说只记录了声压信息但响度、频率之类的其他信息都可以通过声压来变换出来。
比如响度实际上跟声压强度有关。
频率信息则通过声压进行傅里叶变换得到。
音色则是谐波结构的表现。
也就是波形中就包括了音量、音色等所有的信息。
因此想要将声波和电信号互相进行转换常见的只有两种方式：
一是改变电阻。
二就是增加换能器把机械能转化成电能。
其实换能器是一个很宽泛的名词在声学中主要是指电声换能器。
从意义上来说。
换能器就是接收电(或声)信号将其转换成声(或电)信号的器件使输入信号的某些特征在输出信号中反映出来。
一般情况下。
声学换能器同样可以分成两类：
磁致伸缩式以及压电陶瓷式。
徐云这次准备拿出手的便是后者。
压电陶瓷。
是指一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料运用到的是压电效应。
所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时哪怕这种压力像声波振动那样微小都会产生压缩或伸长等形状变化。
从而引起介质表面带电这也叫正压电效应。
反之施加激励电场介质将产生机械变形便是逆压电效应。
这种效应首次发现于1880年发现人是居里兄弟也就是居里夫人的丈夫。
基于这个原理。
在经过一定手段处理后压电陶瓷便可以完美的做到声波和电信号的转换属于一种非常常见的小元件。
后世的手机耳机、蜂鸣器、超声波探测仪甚至打火机中都可以见到压电陶瓷的身影。
国内的风华高科国瓷材料潮州三环这几家公司也都算是相关技术储备比较高的翘楚。
而从设计原理上来看。
压电陶瓷需要的理论依据其实和麦克风差不多一个是傅里叶变换另一个就是电磁感应定理。
这也是徐云为啥会选择把它拿出来的原因——如今这个时间线的工业水平已经无限接近于1900年以上两个理论都已经被提出来有一段时间了。
哪怕自己不出手压电陶瓷被发明出来也真的只是时间问题罢了。
某种意义上可以这样说：
在小麦发现了x射线后这就是必然会出现的一种结果。
想到这里。
徐云不由深吸一口气拿起纸和笔在图上画起了示意图。
压电陶瓷的元件图非常简单里外里就一个硬币大小的瓷片加上一侧贴合的电极和振膜——买个带蜂鸣器的贺年片就能直接看到实物。
因此短短不过两东的时间徐云便放下了笔对众人道：
“好了。”
小麦连忙拿起徐云的示意图和巴贝奇看了几眼又递给了法拉第与高斯。
法拉第取过纸抖了抖一边看一边分析了起来：
“增加交流信号驱动压电瓷片伸缩致使整体发生弯曲振动就能把电信号转化成声波”
“另一端的振膜在磁场中做切割磁感线运动从而产生电流把信号复原成电转换的耗时便能产生时间差妙啊”
不过看着看着法拉第便忽然意识到了什么。
只见他眉头一皱转头对徐云说道：
“稍等一下罗峰同学我有一个问题。”
徐云眨了眨眼道：
“法拉第教授有问题尽管直说我答不上来的就去烧香问肥鱼先祖”
法拉第点点头将目光投放到了花瓶身上指着它道：
“罗峰同学你看陶瓷是一种绝缘体内部无法通电甚至现如今的一些大型供电设施都是用陶瓷来作为隔断材料。”
“这种情况下怎么才能让电流通过陶瓷进而使它发生振动和形变呢？”
作为半导体的发现者法拉第对于物体导电性的敏感度已经达到了近乎本能的高度。
因此在解析徐云思路的同时他很快也意识到了一个问题：
陶瓷是不导电的。
既然不导电那么又怎么能做到瓷片伸缩的效果呢？
是肥鱼的失误？
还是说
其中另有乾坤？
看着一脸探究的法拉第徐云沉思片刻忽然道：
“法拉第教授我记得您之前在聊底片的时候曾经说过您愿意用高斯教授的手稿来换快速曝光的技术。”
“您如今问的问题虽然和底片无关但同样是涉及到了一些目前未知的领域所以您看”
法拉第微微一愣回过神后豪气无比的大手一挥：
“这个简单三卷手稿换你的技术！”
徐云心跳猛然一漏不过脸上还是故作不愿：
“法拉第教授怎么才三卷啊？”
“三卷还是人家的呢你就知足吧。”
“七卷如何？”
“不可能的四卷！”
“六卷呗？”
“一口价五卷！”
“成交！”
“成交！”
看着讨价还价后交易成功的一老一少一旁的高斯有些懵逼的揉了揉眼睛。
这个数学史上稳居前三的大佬眼中少见的浮现出了浓浓的疑惑：
等等这俩货讨论的好像是我的手稿吧
可为啥我这个当事人却成了局外人呢？
而另一边。
得到了法拉第的允诺后徐云也就不藏着掖着了干脆利落的说道：
“法拉第教授根据肥鱼先祖的研究陶瓷在正常情况下确实做不到通电时产生拉伸或者收缩。”
“但如果通过某些技术手段进行处理之后它便可以用于这种特性。”
“肥鱼先祖将这个过程称为”
“极化！”
眼下法拉第等人已经测量出了电子的荷质比电荷这个概念更是已经出现了上百年。
因此徐云便直接拿起图纸解释起了原理：
“法拉第教授您应该知道从理论上来说陶瓷内部的电荷分布应该是杂乱而无规律的对吧？”
法拉第点点头：
“没错。”
徐云便继续道：
“而要让陶瓷发生拉伸或者收缩那么我们便要保证它内部存在一种规律。”
“也就是平衡状态下电极有平衡电极电势而不平衡状态下电极也有一个电极电势。”
“能保证二者长期存在一个恒等值的效应便是极化这个做法需要很高的电压以及其他一些手段”
法拉第这次花了点时间思考方才继续点起了头：
“原来如此我大概懂了。”
“这就好比电荷已经到达了电极处但得电荷的物质还没来得及去拿于是电荷便积累了下来电极也因此偏移了平衡电势。”
“发生电极反应时电极电势偏离平衡电极电势的现象就是极化罗峰同学我说的对吗？”
徐云微微一怔。
下一秒。
一股酥麻感从尾椎升起直窜头皮。
艹！
1850年真的到处都是挂壁啊
自己不过只是从表象解释了几句法拉第就一眼看到了本质这你敢信？
极化。
这个概念哪怕在后世都是个解释起来很复杂的概念。
涉及到了过电位、交换电流密度、双曲正弦函数型等一大堆范畴。（推荐查全性院士的《电极过程动力学》和北航李狄的《电化学原理》）
再深入下去还会涉及到瞬时电场矢量、时变场以及jones矢量也就是完全极化波等等。
至于压电陶瓷的极化则是与陶瓷内部的各晶粒有关。
这些晶粒具有铁电性但是其自发极化电畴的取向是完全随机的宏观上并不具有极化强度。
不过在高压直流电场作用下电畴会沿电场方向定向排列。
而且在电场去除后这种定向状态大部分能够被保留下来从而令陶瓷呈现压电效应。
徐云目前只能解释到‘电荷’这个范畴甚至连‘电子’这个层级都不能太过深入。
但纵使如此。
法拉第也一眼看到了这个区间内最极限的真相。
实在是太可怕了
不过想想他的贡献这倒似乎也挺正常的——这位可是凭借一己之力推开了第二次工业革命大门的神人来着。