Kronografer användes för att bestämma tidsintervall genom att jämföra märkena för början och slutet av de observerade intervallen med märkena för kända tidsintervall. Så, till exempel, om en post AabcdA' av något fenomen erhålls på rörligt papper, där brytningen ab betecknar början och cd slutet av fenomenet, och posten BB', där var och en av linjerna i formen οαβγι avbildar ett rekord på, säg, en sekund, och om den relativa positionen pennritning AA' och BB', vet vi till exempel om båda pennorna var inställda så att deras ändar är på samma linje, vinkelrätt mot papperets riktning rörelse, då kan vi lätt dra slutsatser om fenomenets varaktighet (ad).
För att göra detta ritar vi vinkelräta ak och dl från a och d; det är uppenbart att den önskade varaktigheten av fenomenet är mer än 2 sekunder, men mindre än 4 och nära 3 sekunder. Om längderna som representerar sekunder i anslutning till k och l är nära varandra, kommer vi att bestämma det erforderliga tidsintervallet mer exakt; om den genomsnittliga längden av en sekund omkring k är till exempel 15 mm, och avståndet mellan punkterna k och o är 3 mm, så ska 3/15 sek, eller 0,2 sek, läggas till två sekunder. På samma sätt finner vi att tiden som motsvarar längden 2 l blir 0,75 sek. Den obligatoriska varaktigheten för annonsen är = 2 + 0,2 + 0,75 = 2,95 sek. Baserat på denna princip är kronografen den mest perfekta och bör därför bestå av följande delar:
Om den rörliga delen (1) med hjälp av någon mekanism rör sig med en ganska jämn hastighet, så kan denna hastighet enkelt bestämmas genom att observera denna dels rörelse under en känd tidsperiod, bestämd med hjälp av en klocka. Den resulterande hastigheten är den väg som motsvarar en sekund; efter att ha mätt avståndet mellan märkena för det observerade fenomenet med denna skala, får vi den tid som krävs. Det blir redan en kronograf i förenklad form. En av de välkända universalkronograferna är Marey -kronografen , bestående av en klockfjädermekanism A, utrustad med en hastighetsregulator ( Foucault ) och en trumma B, vars axel kan ställas in i tre lägen, i vilken trumman kan rotera med tre specifika hastigheter.
I vart och ett av dessa lägen fungerar trummans axel som en fortsättning på urverkets motsvarande axel och kopplar in och roterar med den, till exempel på en axel - en gång i minuten, på en annan - 6 gånger, på den tredje 36 gånger per minut. Slät papper limmas på trumma B som är täckt med ett lätt lager sot från till exempel ett ljus. Att skriva på sot till de ömtåligaste markörerna ger väldigt lite motstånd och kan enkelt fixas med en alkohollösning av schellack. Markören är monterad på en horisontell stång C, monterad på en fast stolpe. De vanligaste är snabbmarkörer: luft - Marey och elektromagnetiska - Marcel Despres . Marey-markören består av ett metallkärl a, vars främre vägg är täckt med ett tunt gummimembran c; en lätt aluminiumcirkel är limmad på detta membran d.
Om luft blåses in i a genom röret b, så överförs skivans d rörelse med hjälp av en spak till en lätt fjäder e, som kommer att göra ett motsvarande märke på cylinderns sotiga yta. Skruv f kan ändra längden på spakens korta arm och därmed ändra rörelsemängden för änden e; slitsen i e gör det möjligt att samtidigt installera spaken som förbinder e med d, vinkelrätt mot d och e. Genom att koppla gummipäronet till röret b kan vi göra ett märke på cylindern genom att trycka på päronet från en visst avstånd. Överföringshastigheten för märket beror på längden på anslutningsröret och dess inre diameter (liksom på rörets elasticitet), men är fortfarande nära ljudhastigheten i luft. Verkningstiden för själva markören, med en extremt liten massa av rörliga delar och ett relativt starkt tryck av päronet, är mycket kort och mäts i tusendelar av en sekund. Den totala fördröjningen av markören kommer i alla fall att vara försumbar i jämförelse med det fel som begåtts av observatören som ger signalen, vilket inte är mindre än 1/5 av en sekund; om signalen ges automatiskt av en snabbt rörlig kropp, är det ibland nödvändigt att räkna med fördröjningen av markören och med metoden att pressa päronet. Den elektromagnetiska markören Marcel Despres kan användas i fler fall och med större bekvämlighet.
Den består av en elektromagnet C och ett rörligt ankare A som dras tillbaka från en spiralfjäder R. Skruv B kan flytta konen som begränsar ankarets spännvidd utåt, och en bit tunt papper hindrar den från att fastna nära kärnan av ankaret. elektromagnet. I ena änden av ankaret kläms en fjäder D av en mycket tunn hornplatta fast. Massan av ankaret bör vara så liten som möjligt, och attraktionskraften och spänningen hos fjädern R bör vara relativt stor, så att anordningens verkanstid, eller dess fördröjning, är försumbar. Befintliga Depres-enheter kan enkelt registrera 1500 öppningar och samma antal stängningar per sekund, stängnings- eller öppningstiden individuellt kan ökas till 1/5000 sek. lämplig justering av fjäderspänningen. Elektromagneten c görs liten för att minska fördröjningen av magnetisering och avmagnetisering. Låt oss återgå till figur 1, som visar Mareys kronometer. Om varaktigheten av det observerade fenomenet är mindre än tiden för ett varv av trumman B, så kan vi uppenbarligen, genom att sätta en eller annan markör och sätta mekanismen i rörelse, registrera fenomenet. Om varaktigheten av fenomenet är mer än trummans maximala varvtid är det nödvändigt att informera kolumnen C om translationsrörelsen parallellt med cylinderns B-axel. Sedan skriver markören en spirallinje på ytan av cylindern, gör tänder på den när den tar emot en signal. För detta ändamål, bredvid trumma B, är enheten som visas i följande figur installerad.
Denna anordning har en skruv C', vars vridning med hjälp av en mutter ger translationsrörelse åt en vagn B' som rullar på hjul på skenor, på vilken det finns ett vertikalt stativ D' för markörer. Skruven C' drivs antingen av urverket A', som visas i bilden till höger, eller av en lina som använder remskivor monterade på skruvens C axel och på axlarna som sticker ut till vänster från urverket A. antalet varv för skruven C' väljs så att stigningen för spiralen som resulterade på kronograftrumman var tillräcklig för att säkerställa att registreringarna av markören eller två markörer som stod sida vid sida inte överlappade varandra. På instrumentet som visas till höger uppnås förändringen av antalet varv för skruven C' genom att vrida på väderkvarnens blad på urverket A'. Eftersom, tack vare Foucault-regulatorn, rotationshastigheten för Marey-kronografcylindern hålls ganska konstant under experimenten (hastighetsförändringen är mindre än 1%), är det bara i vissa fall nödvändigt att markera mer tid och ställa in 2 markörer. Om en tidsuppskattning på upp till 1/10 av en sekund krävs, är det helt tillräckligt att bara markera sekunder, för vilka du kan använda en klocka med elektriska kontakter eller till och med en sekunds pendel som bryter strömmen. För att uppskatta små tidsintervall eller för att exakt bestämma tiden används en stämgaffel som ger ett känt antal svängningar per sekund (Duhamels metod). Genom att fästa en lätt fjäder på stämgaffelns gren kan man registrera stämgaffelns vibrationer direkt på en roterande cylinder täckt med sot: då får vi en vågig linje med gradvis minskande amplituder. Helmholtz och Foucault introducerade stämgafflar, vars svängningar upprätthålls kontinuerligt med hjälp av en elektromagnet, liknande ankaret på en elektrisk klocka. I Mareys kronograf och många andra, passerar intermittenta strömmar, som håller stämgaffeln vibrerande, också genom Despres-räknaren; med antalet vibrationer av stämgaffeln upp till 100 per sekund. Deprez markör ger ett rekord med väldigt vassa tänder. Ett sådant schema visas i figur 1, det används där för att kalibrera enhetligheten i rotationen av kronograftrumman. I Richard och andras kronografer är en rörlig vagn med en markör eller två, och ibland tre, monterad tillsammans med urverket och trumma; i denna form är enheten mer bekväm att bära. Det är dock bekvämt att spela in på en sotad yta endast när fenomenen är mycket kortlivade. Om det emellertid är nödvändigt att mäta endast upp till 1/10 eller 1/20 sek., är det mycket bekvämare att skriva på papper med bläck, särskilt när observationstiden kan vara mycket lång. En av dessa kronometrar är avbildad i följande figurer (Peyer, Favarzhe): den ser ut som en morsetelegraf och spelar in på ett långt pappersband.
Klockmekanismen på denna kronograf, utrustad med en Hipp-regulator med en vibrerande stång, styr papperstejpen under tre sifonmarkörer och skriver med speciellt icke-torkande bläck. Dessa markörer aktiveras var för sig av sin egen elektromagnet E, och ger tänder när strömmen stängs och öppnas genom motsvarande elektromagnet. I den här kronografen är regleringsgraden lägre än i Foucault-regulatorn, men å andra sidan, med bekvämt placerade tre markörer, kan vi ansluta en av dem till klockan för att spela in sekunder. Här är massan och friktionen för delarna av markörerna redan betydande, dessutom hänger bläcket inte alltid med att skriva på papper som rör sig för snabbt, och nöjer sig därför för det mesta med tejphastigheter på 10 eller 20 mm per sekund . Innan Marcel Despres uppfann sin markör gjordes märken på papper och på den sotiga ytan av en metallcylinder med hjälp av en elektrisk gnista. Utsläppet från en Leydenburk gör mycket tydliga punkteringar på papper, och den svagaste gnistan även utan burk ger ett något suddigt märke på sotet. En sådan markör är extremt enkel och snabb, men platsen för märkets utseende skiljer sig från slumpmässiga skäl, och ibland är märkets utseende något nyckfullt, dessutom krävs anständig isolering om signalen ges på långt håll. Förtjänsten med denna metod ligger i möjligheten att ge en mycket hög hastighet till trumman med hjälp av en inte särskilt stark mekanism, eftersom gnistmarkören inte ger något motstånd mot trummans rotation. Följande figur visar en av enheterna av detta slag, Siemens och Halskes verk.
Den består av en klockmekanism som drivs av vikter, utrustad med en regulator av typen Foucault; justeringen kan ändras något genom att öka divergensen av regulatorns blad, vilket uppnås genom att vrida huvudet E. Klockmekanismen ger en mycket snabb rotation av rullen A (upp till 100 varv per sekund) och var 100:e varv av rullen A ger en signal med ett anrop B för att bestämma rotationshastigheten för rullen under stoppurets observationstid. Framför rullen, normalt mot den, installeras en stift D isolerad från mekanismen. Efter att ha gjort en urladdning mellan D och B får vi ett märke på trumman A. Vinkelavståndet mellan de två märkena kan mätas med hjälp av en mikroskop C och en mikrometerskruv som roterar trumman. I den beskrivna anordningen har rulle A inte ett spiralformigt slag, därför är anordningen lämplig för fenomen vars varaktighet är mindre än rullens halvvarvstid. Liknande anordningar användes tidigare för att bestämma de initiala hastigheterna för skjutvapen, och gnistan erhölls på enheten från urladdningen av sekundärlindningen av Ruhmkorff-spiralen när strömmen i primärkretsen öppnades av själva projektilen. Det är uppenbart att på ett sådant instrument är det möjligt att spela in flera på varandra följande, mycket snabbt efterföljande homogena fenomen, om vi för varje märke tar en speciell Ruhmkorff-spiral. Utöver de beskrivna kronograferna finns det också kronografer som inte är så universella, men anpassade för någon specifik uppgift, sådana enheter inkluderar Boulanger-kronografen, som används överallt för att bestämma initialhastigheterna för granater och gevärkulor. Med hjälp av denna kronograf kan man enkelt göra en hel del observationer på kortast möjliga tid och dessutom genast rapportera slutresultatet. Denna anordning är anordnad enligt följande: två elektromagneter E1 och E2 med raka kärnor, pekade på botten, är monterade på en vertikal pelare.
Till dessa kärnor, magnetiserade av strömmarna som passerar genom elektromagneterna, är två stavar A och B upphängda, som också har järnspetsar i den övre delen. Stång A - längre - är avsedd för märken, så tunnväggiga silverrör av röd koppar sätts tätt på den. Dessa rör är utbytbara; varje rör kan tjäna för ett stort antal märken, eftersom det kan roteras runt stången. Så låt båda stavarna hänga under deras elektromagneter, genom vilka ström flyter från deras batteri. Låt oss öppna båda kedjorna samtidigt, sedan efter en kort tid kommer stängerna A och B att börja falla. Stången B berör tidigare hindret - städet C, som vrider sig runt sin rotationsaxel och släpper den spända fjädern D.
På denna fjäder, till höger, är ett stålblad monterat, som kommer att träffa stången A, flygande förbi, och göra ett hack på den på en viss höjd h1, räknande denna höjd från den plats där bladet rörde vid stången som hade ännu inte fallit. Tiden t1 = √(2h1/g), där g är tyngdaccelerationen, kommer att mäta tiden från det ögonblick då stången A började falla tills den träffades av bladet. Föreställ dig att kretsen för elektromagneten E1 var öppen tidigare än kretsen för elektromagneten E2, då kommer staven A att hinna falla under innan bladet slår och ett nytt märke kommer att erhållas på en höjd h2; t2 = √(2h2/g) - det kommer en ny tid från början av stav A:s fall till islagsögonblicket. Skillnaden t2 - t1 kommer att mäta tidsintervallet mellan ögonblicken då strömmen öppnas i elektromagneterna E1 och E2. För korrektheten av jämförande mätningar är det uppenbarligen nödvändigt att avmagnetiseringstiderna för elektromagneterna alltid är konstanta, och för tillräckligt exakta, absoluta, är det nödvändigt att avmagnetiserings- eller fördröjningstiderna för båda elektromagneterna inte beror på öppningsmetoden eller den är nödvändigt för att göra en ganska enhetlig öppningsmetod. För den oundvikliga fördröjningens beständighet passerar en ström med alltid samma styrka, vilket uppnås genom att använda konstanta element och justera kretsens motstånd med kolreostater F, F med glidkontakter. Dessa reostater är införda så att stängerna A och B, med några extra vikter, knappt stannar på plats.
För att fördröjningen i båda kretsarna ska vara densamma, allt annat lika, är båda elektromagneterna El och E2 gjorda exakt likadana, vikterna på stavarna A och B görs också lika. Eftersom båda kretsarna tidigare måste öppnas samtidigt, vilket gör en speciell öppningsnyckel G, där öppning sker i det ögonblick den rörliga ramen träffar ett hinder, när fjädrarna med kontakter studsar av tröghet. Samtidigt som den här enheten öppnas kontrolleras genom att byta kretsarna, det vill säga att brytaren för den första kretsen sätts in i den andra och vice versa. I riktiga Boulanger-enheter erhålls märket när man öppnar kretsarna med en strömbrytare när enheten är korrekt installerad, alltid på ett ställe så att h1 är konstant och endast verifieras flera gånger; med en stor serie mätningar kan denna höjd alltid säkerställas, lika med t.ex. 110 mm, genom att höja eller sänka elektromagneten E2, som har en mikrometrisk höjning. Sedan kommer det önskade tidsintervallet att bestämmas från enbart avläsningen h2, därför har för det första en tabell över tider sammanställts som uttrycker √ (h2 / 2g) - √ (0,110 / 2g), och för det andra finns det en linjal med en vernier för direkt avläsning av projektilens initialhastighet, om avståndet mellan målen är 50 meter. Dessa mål består för projektiler av vertikala ledningar kopplade i serie; projektilen, flygande, måste säkert bryta en av dem. Det första målet ingår i elektromagnetens El krets, det andra i kretsen E2. Det uppmätta tidsintervallet för moderna projektilhastigheter på ett avstånd mellan mål på 50 m är något mindre än 1/10 av en sekund, medan noggrannheten för kronografavläsningarna i slutresultatet når 1/10 %.
Kronometrar som Marey, Peyer och Favarzhe och Boulanger är mycket vanliga; det finns många andra som tjänar snarare för relativa definitioner. Med hjälp av fotografering är det möjligt att uppnå ännu större noggrannhet i att mäta tidsintervall och studera snabba rörelser, men dessa tekniker används fortfarande inte i stor utsträckning i kronografi. En mycket detaljerad beskrivning av de vanliga metoderna för att mäta tid och hantera kronografen finns i La methode graphique av Marey.